Proof of Stake: что это такое и принципы работы алгоритма PoS

Суть алгоритма

Впервые мир услышал о PoS в 2012 году, когда его применила у себя платформа PPCoin (сегодня — PeerCoin). Принцип механизма состоит в выделении доль (stakes). Эти доли используются для определения того, какая именно нода получит вознаграждение от майнинга.

Ноды хэшируют данные, отыскивая те результаты, числовые значения которых меньше заданного. Сложность при этом распределяется пропорциональным образом в соответствии с балансом каждого конкретного узла. То есть Proof of Stake берет в расчет число монет на балансе пользователя. Вероятность генерации блока тем выше, чем больше денег на счету.

Принцип работы Proof of Stake

Алгоритм основывается на хранении всех произведенных операций в блокчейне. Система узлов синхронизируется через P2P пиринговую сеть. Proof of Stake позволяет реализовывать криптовалюту с максимальной конфиденциальностью и безопасностью от хакерских атак.

Как правило, алгоритм используется в децентрализованных системах, благодаря чему мошенники не могут узнать, какая из версий blockchain правдива. Чтобы это сделать, им пришлось бы привлечь настолько значительные мощности, что в случае удачи они бы не окупились.

Если добывать Биткоин можно только с использованием энергозатратной аппаратуры, то для получения монет на основе PoS необходимо лишь иметь долю в системе. Чем больше эта доля, тем доходнее будет майнинг. Средства, передаваемые участникам, берутся с комиссий за транзакции.

Отличия между Proof of Work и Proof of Stake

Основные различия между этими двумя технологиями:

PoW PoS
Огромное количество бесполезных вычислений, на которые расходуется энергия Отсутствие каких-либо затрат мощности
Склонность к постепенной централизации Централизация практически невозможна
Чем больше сумма транзакции, тем больше комиссия Комиссия не зависит от суммы перевода
Вознаграждение за блок получает тот майнер, который его добыл Нет понятия “вознаграждение за блок”

Преимущества и недостатки PoS

К плюсам алгоритма PoS относятся:

  • Повышенная безопасность. Чтобы совершить серьезную атаку на систему, придется завладеть множеством активов. Но в этом случае злоумышленник просто начнет воровать сам у себя.
  • Мгновенные транзакции по сравнению с PoW.

Минусы тоже имеются:

  1. Теоретически возможно, что определенная группа людей завладеет абсолютным большинством активов, что приведет к централизации системы. Но вероятность такого поворота событий стремится к нулю.
  2. Nothing-at-Stake. Экономическая проблема, которая и не дает PoS полностью “захватить” рынок. О ней стоит рассказать подробнее.

Nothing-at-Stake — значит “ничего нет на кону”. Аксиома — чтобы монета могла приносить прибыль, она сама должна сколько-то стоить. Но, как известно, маржинальная цена за строку в базе данных равна нулю, несмотря на всевозможные криптографические подписи. Следовательно, прибыль от набора нулевых строк будет тоже составлять ноль. Здесь имеет место факт максимизации прибыли — можно создавать сколько угодно форков и нулевых строк.

Результат — неограниченное создание форков в некоторых коинах мешает реорганизации цепочки, то есть цепь не может реорганизовываться дальше глубины в определенное количество блоков (например, для NXT это 720). Есть и другой вариант, введение так называемых “обязательств”. При этом, чтобы сделаться валидатором, участник делает взнос, который на некоторое время блокируется. Впрочем, проблему это до конца не решает.

Какие криптовалюты поддерживает Proof of Stake?

Самые популярные валюты — Bitcoin, Ethereum, Litecoin и т.д. — Proof of Stake не поддерживают. Рассмотрим некоторые интересные варианты из оставшихся.

LeoCoin

Монета, которая размещает регистры транзакций исключительно на ПК участников сети и не подпускает к ним стороннее вмешательство. Платформа полностью децентрализована, средства переводятся от клиента к клиенту с помощью смарт-контрактов, так что транзакции не контролируются никаким верховным органом.

Операции надежны благодаря объединению прозрачных регистров, отслеживающих каждую транзакцию. Отмечается малый размер комиссий в системе, что связано с отсутствием каких-либо посредников и регуляторов.

  • годовая ставка — 20%;
  • торгуется на пяти крупных биржах;
  • рыночная капитализация $24 831 797 (апрель 2018);
  • сайт поддерживает русский язык.

ReddCoin

Эту валюту разработчики позиционируют как социальную. Она создана, чтобы давать “чаевые” в различных социальных сетях — YouTube, Твиттер, Reddit и пр. Другими словами, для монетизации контента. Конечная цель — сделать криптовалюты как можно более массовым и доступным явлением.

Читайте также:  Poloniex (Полоникс): как торговать, вывод средств, отзывы

Примечателен подход ReddCoin к облегчению восприятия криптовалют простым населением. Майнинги, торги и прочие атрибуты этой сферы доступны и понятны далеко не всем. А вот альтернатива привычным лайкам в соцсетях в перспективе может быть востребована.

  • годовая ставка — 5%;
  • торгуется на восьми биржах, в частности Bittrex;
  • рыночная капитализация $121 058 329.

ClubCoin

Одноранговая децентрализованная система, где каждая транзакция появляется в публичном регистре. Таким образом переводы доступны для просмотра каждому, но контролировать их никто не может. Концепция валюты в том, чтобы отдать всю возможную власть совокупности пользователей.

Высокая мощность платформы обеспечивается открытым исходным кодом и полной прозрачностью. Ни у какого участника нет больше власти, чем у другого. Единственный параметр распределения полномочий — количество ClubCoin на балансе.

  • годовая ставка — 20%;
  • торгуется на двух биржах, в частности Bittrex;
  • рыночная капитализация $43,108,009.

NovaCoin

Попал в наш список и один из форков Биткоина, особенность которого в гибридном методе подтверждения транзакций. Такой способ значительно повышает устойчивость платформы к хакерскому проникновению, а еще к перегрузкам и скачкам мощности. Сеть одноранговая, то есть все участники имеют равные права.

При совершении операций нет необходимости указывать свои приватные данные, что гарантирует максимальную анонимность и безопасность. А пиринговая архитектура сети защищена от какого бы то ни было влияния.

  • годовая ставка — 100%;
  • торгуется на восьми разных биржах;
  • рыночная капитализация $6 642 668.

BlackCoin

В списке тех криптовалют, какие поддерживают Proof of Stake, находится и форк предыдущей монеты. Он отделился от NovaCoin в начале 2014 года. Создатель — россиянин Павел Васин. Изначальная цель разработки заключалась в том, чтобы дать миру понять: “доказательство выполненной работы”, PoW, не единственный гарант безопасности криптовалюты.

Сеть работает на технологии “минтинга”, то есть для доказательства владения в блокчейне создаются новые блоки. Неважно, какая производительность у компьютера участника, достаточно держать его включенным, а кошелек открытым, чтобы получать постоянный доход от своей суммы, вместо того, чтобы майнить в привычном смысле этого слова.

  • годовая ставка — 1%;
  • торгуется на Poloniex и Bittrex в крупных объемах;
  • рыночная капитализация $17 408 552

OKCash

Последняя в нашем списке криптовалют Proof of Stake на сегодня. Это, в свою очередь, форк BlackCoin. Выделяется моментальным подтверждением транзакций и удобным приложением для работы с балансом.

  • годовая ставка 20%;
  • торгуется на Bittrex, объемы незначительные;
  • рыночная капитализация $9 068 224.

Критика Proof of Work

Как мы все помним, Proof of Work родился в далеком 1993 году в семье криптографов; родители прочили ему карьеру защитника от DoS и спама. Однако в 2008 году ему поступило заманчивое предложение от некоего анонима с япоским акцентом: стать основой для распределенного сервера меток времени. Схема представлялась простой: узлы сети «голосуют» за свою версию истории транзакций, вкладывая свои мощности в вычисление «редких» хешей. Версия, получившая большинство голосов, принимается другими узлами в качестве эталонной.

Важным моментом было обеспечение большой суммарной мощности сети: для защиты от потенциального злоумышленника с его потенциальными 51% ресурсов. Однако изначальная концепция PoW подразумевала небольшие задания, которые должен выполнить клиент, чтобы получить доступ к ресурсам сервера. В рамках такой модели защиты от DoS даже небольшие мощности клиента не помешают добропорядочному использованию ресурса, а большие просто не требовались. Поэтому мотивация для работы майнеров была реализована просто: «натурой», биткоинами, т.е. фактически деньгами.

И это все изменило. В мире криптовалют PoW превратился в монстра, пожирающего электричество в гонке за прибыльностью майнинга. Серьезные претензии появились примерно в 2012 году, когда суммарная мощность Bitcoin-сети «обогнала» по производительности самый мощный суперкомпьютер в мире. «Бесполезная трата энергии!» — раздавались со всех сторон крики. Робкие протесты защитников по поводу защиты от атаки 51% и энерго-аппетитов банковских терминалов игнорировались, благо на горизонте уже была первая альтернатива – Proof of Stake.

Proof of Stake

В качестве идеи появился на свет в одном из постов на bitcointalk еще в 2011 году. Первая реализация увидела свет через год, в 2012, в криптовалюте PPCoin (сейчас называется PeerCoin). В дальнейшем подобные протоколы появились и в других проектах, о них чуть позже.

Читайте также:  Как торговать на бирже Hitbtc криптовалютой: от депозита до вывода

PoS имеет различные воплощения, но одну общую идею: ограниченный ресурс, которым нужно голосовать, можно найти не только во внешнем мире (сжигаемые железо и электричество), но внутри самой системы – сами цифровые монетки. Владельцы монет – холдеры (stakeholders) – не тратят их во время голосования, конечно же, но блокируют на некоторое время, и так достигается ограниченность. Очевидно, что хоть компьютер и должен быть включен для майнинга, никаких серьезных вычислений ему делать не требуется.

Как работает PPCoinИтак, ресурс майнера – это его монеты (непотраченные, разумеется). А точнее – непотраченные выходы транзакций, каждому из которых соответствует какое-то число монет. Майнинг происходит следующим образом:

  1. Выбираем свой выход, который был получен как минимум 30 дней назад.
  2. Формируем структуру Kernel, куда входят: детерминированные данные от выхода (время блока, в котором он появился, его номер внутри блока и т.д.), текущее время и т.н. nStakeModifier (периодически пересчитываемый блок псевдослучайных бит).
  3. Хэшируем Kernel и сравниваем полученное значение с текущей целью, которая зависит от текущей сложности сети (выше сложность – меньше цель), «возраста» выхода (больше возраст – больше цель) и его суммы (больше монет – больше цель).
  4. Если хэш оказался больше цели – возвращаемся к п.1, берем следующий выход.
  5. Если же выход оказался «удачным» – мы тратим его в coinbase-транзакции (отправляя себе же), прибавляем награду за блок и комиссии от включенных транзакций и подписываем весь блок ключом, который был связан с потраченным выходом.
  6. Вуаля, блок готов. Начинаем поиски следующего.

Замечания:

  • Проверка блока детерминирована: текущее время берется из заголовка блока, данные выхода – из блокчейна, nStakeModifier тоже однозначно вычисляется для каждого блока.
  • Выход должен быть «старым», чтобы атакующий не мог, пересылая деньги между своими кошельками, получить «хороший» выход, который сразу же позволяет найти блок.
  • nStakeModifier рассчитывается на основе последних блоков, и потому непредсказуем. Благодаря этому майнинг делается еще более непредсказуемым (и более устойчивым к возможным атакам).
  • Текущий Timestamp в п.2 может варьироваться в широких пределах: плюс-минус час. Поэтому по факту для каждого выхода можно проверить 7200 хэшей, а не один.
  • «Возрастной» множитель цели ограничен сверху 90 днями. В противном случае атакующий мог бы, располагая всего несколькими ОЧЕНЬ старыми монетками, с высокой вероятностью сгенерировать несколько блоков подряд.

По сути, процесс PoS-майнинга является такой же лотереей, что и в PoW. Однако за билет не нужно «платить» своими мощностями: перебор вариантов происходит на очень ограниченном пространстве собственных выходов и не зависит от скорости CPU. На ваши шансы влияют лишь ваше общее число монет и текущая сложность сети.

Благодаря этому мы получаем следующий профит:

  1. Бережем энергию. Здесь не поспоришь, хотя и для PoW можно использовать «полезную работу» (см. Primecoin) или ASIC-resistant функции (Cuckoo Cycle, CryptoNigh, Ethash etc.), которые бы ограничили область майнинга персональными ПК.
  2. Отсутствие бесконечной «гонки вооружений»: теперь общий хэшрейт ограничен не правилом Мура и законами термодинамики, а общим числом монет в кошельках участников. С другой стороны, в такой модели сложно понять, в честных ли руках находится крупный процент ресурсов?
  3. Атака становится дороже. Если я захочу купить 51% монет, то рынок отреагирует быстрым ростом цены. Кроме того, какой мне смысл делать атаку на сеть, если все мои ресурсы вложены в виртуальные монеты этой сети?

Кажется, что все замечательно: мы фактически заменили физическую работу неким виртуальным ресурсом. Но не кроется ли именно в этом проблема?

Спорим, вы этого не знали?

Так же у слова «пруф» есть еще одно значение. Это малоизвестный факт.

Оказывается, термин очень популярен среди нумизматов. Он используется для обозначения особенных монет. Обычно это редкие монеты, которые выпускаются монетными дворами только в честь какого-то особого события.

монеты

На таких монетках указывается номинал, но в обиход они, как правило, не попадают из-за крайне высокой стоимости. Подобные пруфы продают в специальных футлярах из пластика, дабы они не повредились при транспортировке. Чаще всего они изготавливаются из драгоценных металлов. С годами пруфы только дорожают.

Неожиданно, правда? Ну теперь-то вы сможете блеснуть эрудицией в кругу друзей и рассказать им про монеты, а при необходимости кинуть пруф на пруфы из гугла ;)

Читайте также:  Что такое BTC-e код?

пруф

Если вы вдруг еще не до конца разобрались в значении слова пруф, то посмотрите это видео:

В чем сыр бор

Мир криптовалют, как и любая другая платежная система, имеет свою инфраструктуру, способы защиты и верификации транзакций.

Например, при транзакции в сети биткоин, криптовалюта далеко не сразу приходит на кошелек адресанта. Прежде всего ее необходимо записать в блок цепи.

Блоки создаются постоянно, и вмещают информацию о множестве транзакций.

Пока генерация блока не завершена, что называется «блок не закрыт», перевод не будет подтвержден.

Для это и нужны майнеры, которые добывают блоки.

 Майнеры – не благотворительная организация и делают свое дело за плату. Комиссии майнеров различаются от конкретного вида криптовалюты и приоритетности транзакции. Чем выше приоритетность, тем большую плату они затребуют. 

Все в той же сети биткоин, чтобы добыть блок, у майнера должны быть крупные вычислительные мощности.

Ведь комиссию и вознаграждение, получает только первый майнер, закрывший блок и, соответственно, подтвердивший транзакции.

Этот алгоритм называется ProofofWork (PoW) – подтверждение выполненной работы.

 Также PoW, защищает всю цепь от DDoS-атак и спам рассылок. Он требует огромных вычислительных мощностей. Более того, майнеры конкурируют друг с другом, что усугубляет ситуацию и приводит к удорожанию транзакций для конечного потребителя.  перейти

При чем тут Proof of Stake

Все чаще в криптомире звучит идея отхода от ProofofWork и перехода к ProofofStake.

По этому принципу, майнеру не нужно тратить огромные мощности, чтобы первым добыть блок и получить вознаграждение.

Здесь, система автоматически выбирает создателя на основании доли его баланса в общем количестве той или иной монетки.

Чем больше баланс, тем выше вероятность того, что именно он сгенерирует блок.

Каждый держатель криптомонет будет получать проценты за хранение (наподобие депозита в банке, только начисления будут зависеть от количества проведенных транзакций).

 Сторонники PoofofStake утверждают, что, если недобросовестные криптоинвесторы захотят атаковать всю сеть, им придется накопить значительную часть криптовалюты на своем балансе, что делает само нападение нецелесообразным с финансовой точки зрения. 

Более того, так как у самого злоумышленника накоплено много монеток, он сам пострадает от своей же атаки, ведь она пошатнет всю экосистему криптовалюты.

перейти

Неужели настолько все хорошо?

Есть и скептики концепции ProofofStake. Один из их аргументов – угроза децентрализации криптовалюты.

Ведь принцип PoS может побудить инвесторов концентрировать все больше криптовалюты в одних руках.

Если это произойдет, то монополист сможет диктовать собственные условия всем участникам сети.

Также под сомнение подпадает начальное распределение криптовалюты. Большая часть монеток, которые не работают по принципу ProofofWork распределяются двумя способами – через ICO либо аукцион. В этом случае, вся криптовалюта изначально принадлежит только одной стороне, что усложняет децентрализацию и создает множество соблазнов перед монополистом. 

Разработчики криптовалюты, работающей по принципу PoS нашли компромиссный вариант решения этой проблемы.

Для создания криптовалюты используется PoW. Ее стоимость определяется затратами на производство.

После создания сеть переходит на принцип работы ProofofStake.

Еще одна проблема — NothingatStake (Ничто на кону).

Ее смысл заключается в том, что недобросовестный криптоинвестор может сделать форк блокчейна.

При этом он будет расходовать ресурсы, которых по сути, не существует, что угрожает всей цепи.

перейти

Кто готов

Эфириум – вторая самая популярная криптовалюта мира.

Сейчас ее капитализация превышает $99 млрд, а стоимость — $1000.

 Хотя, изначально, эта криптовалюта работала по принципу PoW, в 2018 году эфириум должен перейти на принцип ProofofStake. Причина проста: к 2020 году затраты электроэнергии на майнинг сильно вырастут, из-за чего транзакции значительно подорожают. А общество Ethereum хочет создать экологичную и дешевую систему, доступную для каждого. 

По словам основателя Ethereum Виталика Бутерина, после форка криптовалюты потребность в майнинге эфира сильно упадет.

А так как сложные вычисления могут стать ненужными, большая часть майнеров вполне может потерять свой бизнес.

При этом Бутерин утверждает, что присоединится к проекту сможет любой желающий, а вознаграждение для валидаторов транзакций составит от 2 до 15%.

Подпишитесь на наш Telegram-канал, чтобы следить за свежими новостями мира криптовалют

Нужно знать: Proof of Stake – что это такое простыми словами5 (100%) 2 голос(ов)
Интересные материалы по теме


    Назад

    Новая блокчейн-разработка STRATO Public от компании BlockApps

    Hermitage Capital
    ЕЩЕ

    Источники

    • https://mining-cryptos.ru/proof-of-stake/
    • https://habr.com/post/265561/
    • https://bestcube.space/prufy-vkontakte-eto-znachit-na-slenge
    • https://bitgid.com/proof-of-stake-chto-eto-takoe/

    [свернуть]
    Помогла статья? Оцените её
    1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
    Загрузка...