Насколько безопасен алгоритм Proof of Stake?

В мире криптовалют уже несколько лет обсуждается вопрос о том, является ли Proof of Stake (POS) лучшей концепцией по сравнению с Proof of Work (POW). Proof-of-stake воспринимается как метод поддержания целостности криптовалюты, предотвращающий создание пользователями дополнительных монет, которые они не заработали. POS призван смягчить регрессивное распределение вознаграждений за майнинг POW и двигаться в направлении пропорционального распределения.

Существует множество причин, по которым участники криптоиндустрии считают Proof of Stake превосходящим конкурентов; однако, насколько безопасен Proof of Stake?

Давайте рассмотрим некоторые аспекты, которые делают концепцию Proof of Stake такой увлекательной.

Основы алгоритма Proof of Stake (POS)

Во-первых, что же такое Proof of Stake (POS)? Алгоритм консенсуса для сетей в блокчейне использует случайных сетевых валидаторов, также называемых стейкерами, для утверждения и проверки блоков.

POS-система не требует от майнеров решения сложных уравнений, а лишь стейкинга монет. Чем больше монет в стейкинге, тем больше вознаграждение. Для стейкинга вносится депозит в уникальный кошелек, который впоследствии блокируется. Для стейкинга требуется минимальное количество монет. Далее, шансы на получение вознаграждения за стейкинг зависят от общего количества вложенных монет. Чем больше вложенных монет, тем выше шансы получить вознаграждение за блок.

Простым примером концепции Proof of Stake может служить блокчейн, в котором в обращении находится 10 000 монет. Если вы купите и внесете в стейкинг 500 из этих монет, у вас будет 5-процентный шанс выиграть каждое вознаграждение за блок.

Процесс несколько сложнее. Однако основной принцип остается тем же — чем больше монет используется для стейкинга, тем выше шансы получить вознаграждение за следующий блок.

Кто создал Proof of Stake (POS)?

Разработчик, скрывающийся под псевдонимом Санни Кинг, считается создателем механизма консенсуса Proof of Stake. Его целью было снижение чрезмерного энергопотребления при майнинге Bitcoin при сохранении безопасного и быстрого блокчейна. 

Peercoin, запущенный в 2012 году, первым использовал механизм консенсуса Proof of Stake (POS), и с тех пор многие другие криптовалюты стали использовать тот же подход. Несмотря на прогресс в работе над механизмом консенсуса POS, проблема остается. Однако до сих пор существует ряд проблем с механизмом распределенного консенсуса Proof of Stake.

Доказательство доли владения (Proof of Stake) против доказательства работы (Proof of Work) – в чем разница?

В настоящее время наиболее популярными механизмами консенсуса являются Proof of Stake (POS) и Proof of Work (POW). Между ними существует ряд различий . Однако основная идея заключается в проверке записей и их сохранении в блокчейне при создании следующего блока. Отсюда и название — блокчейн.

Главное отличие заключается в уменьшении вычислительной нагрузки на алгоритмы консенсуса POS по сравнению с POW. Майнинг не происходит, что в последние годы приводило к значительным затратам электроэнергии на проверку следующих блоков Bitcoin. Поэтому POS является гораздо более дешевым способом поддержания сети блокчейн, позволяя пользователям устанавливать значительно более низкие комиссии за транзакции. Участники, которые размещают монеты в стейкинге, получают вознаграждение, соизмеримое с количеством заблокированных ими монет, без необходимости в огромных счетах за электроэнергию и сложном оборудовании или серверных фермах.

Между тем, алгоритм Proof of Work (POW) требует значительных вычислительных мощностей для решения сложных задач, проверки транзакций и блоков блокчейна. Потребление энергии вызвало много споров по поводу масштабных криптомайнинговых ферм по всему миру и загрязнения окружающей среды, которое они вызывают. В некоторых случаях крупные криптомайнинговые фермы приводили к сбоям в электросети.

Безопасность монет POW по сравнению с монетами POS

Разработанная Сатоши Накамото, технология Proof of Work считалась самым безопасным способом добавления новых блоков в блокчейн. Однако Proof of Work вызвала серьезные проблемы, такие как высокие затраты на электроэнергию и чрезмерное использование оборудования для поддержания мощности майнинга. Поэтому в качестве альтернативы была разработана технология Proof of Work (POS).

У криптовалют, использующих POS-системы, существует ряд проблем. Одна из наиболее часто обсуждаемых — это атака «51 процент». Суть её заключается в том, что вы приобретаете или берёте в долг контрольный пакет определённой монеты для стейкинга, совершая при этом фиктивные транзакции. Однако это невероятно дорого, и любая успешная попытка потребует больших капиталовложений. Как только сеть будет взломана, вся система обесценит любые полученные средства. Кроме того, POS-системы могут наказывать валидаторов, пытающихся атаковать сеть. Следовательно, они рискуют потерять все свои застейканные монеты.

Реальная опасность POS заключается в взломе контроля над делегированием стейкинга монет. Вы можете продолжать хранить криптовалюту, в то время как возможности стейкинга используются для совершения атак на сеть. Это приведет к централизации сети, что сводит на нет весь смысл децентрализованных блокчейнов.

В действительности, подобные атаки практически невозможно осуществить на уже хорошо зарекомендовавших себя блокчейнах. У самого злоумышленника могут остаться миллионы или даже миллиарды монет, которые никто не примет.

Какая криптовалюта использует Proof of Stake?

Tezos (XTZ)

Tezos известен тем, что провел одно из крупнейших ICO в истории, распределив токены XTZ на сумму почти 232 миллиона долларов. Это многоцелевой блокчейн, использующий протокол Proof-of-Stake (POS) для обеспечения безопасности своей сети.

Tezos использует собственный протокол POS под названием «Liquid Proof-of-Stake» (LPoS), который не требует блокировки токенов XTZ, поскольку их можно делегировать валидатору. Вы можете хранить свои монеты в кошельке и продолжать получать вознаграждения.

Cosmos (АТОМ)

Запущенная в апреле 2017 года, Cosmos использует собственную криптовалюту Atom для проведения транзакций. Она призвана решить проблемы масштабируемости и совместимости, с которыми блокчейн-индустрия сталкивалась в последние годы.

В ней используется гибридная система Proof of Stake, где валидаторы делегируются и вознаграждаются за поддержание безопасности блокчейна. Однако ваши Atoms должны быть заблокированы.

Algorand (ALGO)

Запущенный в июне 2019 года, Algorand — это ещё один блокчейн, использующий механизм POS (Positive, Proof, Disclosure — покупка/продажа) для обеспечения безопасности сети. Три основные проблемы, которые он призван решить, — это безопасность, масштабируемость и децентрализация.

Используемый механизм POS называется чистым доказательством доли (PPoS) и основан на принципах византийского консенсуса. Основной принцип заключается в том, что сеть безопасна, когда большая часть денег находится у честных валидаторов.

И по сей день это один из лучших блокчейнов, поскольку он обеспечивает высокую пропускную способность транзакций и быстрое завершение операций.

Ethereum – скоро станет ведущей криптовалютой, использующей алгоритм Proof of Stake.

Ethereum, созданный Виталиком Бутериным, уже несколько лет является второй по величине криптовалютой по рыночной капитализации. Хотя изначально он был защищен с помощью механизма Proof of Work, Ethereum 2.0 переведет его в категорию POS-систем.

По мере постепенного перехода от алгоритмов Proof-of-Work к Proof-of-Work (POW) разработчики внедрили так называемые шардовые цепочки. Валидаторам Ethereum 2.0 достаточно иметь данные только для того шарда, который они проверяют. Это достигается путем горизонтального разделения блокчейна для снижения сетевой нагрузки и предоставления блокчейну Ethereum большей емкости для хранения и доступа к данным.

Для того чтобы стать полноправным валидатором Ethereum 2.0, потребуется относительно крупная ставка в 32 ETH. Однако пулы для стейкинга доступны для всех желающих, которые могут присоединиться, внеся лишь небольшую часть этой суммы. Кроме того, разработчики Ethereum ожидают, что шардинг в конечном итоге позволит запускать блокчейн на простых ноутбуках и мобильных устройствах.

Станет ли Proof of Stake новым стандартом?

Proof of Stake имеет ряд преимуществ перед Proof of Work.

К числу преимуществ относятся:

• Повышение энергоэффективности
• Снижение барьеров для входа на рынок
• Сниженные требования к оборудованию
• Защита от централизации со стороны майнеров
• Больше транзакций за определенный период

С запуском Ethereum 2.0, POS, вероятно, станет новым стандартом для блокчейн-сетей, поскольку уже несколько лет является второй по величине криптовалютой. Следовательно, переход Ethereum скорее всего, приведет к тому, что POS станет новым стандартом.

Вопросы безопасности POS-терминалов

Централизация сети широко признана одной из самых больших проблем POS-сетей, но на самом деле она существует в широком диапазоне. Риск централизации возрастает при наличии внутрисетевого управления, основанного на токенах. Держатели токенов могут влиять на протокол в свою пользу, поэтому скорректированный с учетом риска характер этих доходов резко меняется. С другой стороны, для сетей без внутрисетевого управления владение значительной долей токенов сети не представляет никакой дополнительной ценности. 

Ещё одна проблема системы PoS — это «отсутствие риска». Когда в конкретном блокчейне отсутствуют альтернативные издержки на создание новых блоков, пользователи могут создавать новые блоки и майнить на конкурирующих ветвях блокчейна, чтобы максимизировать размер комиссионных сборов. Для решения этой проблемы большинство PoS-монет имеют дополнительные механизмы защиты, встроенные в их протокол. 

Некоторые считают подход BPoS (bonded PoS), используемый в Ethereum 2.0 (Serenity), RChain и Casper Labs, единственным подлинным PoS. Причина этого утверждения заключается в том, что в других случаях стейкинг, если он вообще имеет место, играет второстепенную роль в консенсусе. Количество монет, внесенных валидаторами в рамках BPoS, как правило, «определяет вероятность одобрения данного блока и, следовательно, поток доходов».

До сих пор ведутся споры о том, насколько безопасен алгоритм Proof of Stake; однако любая попытка взлома уже существующей блокчейн-сети обойдется невероятно дорого.

Основные выводы

Стейкинг становится все более популярным по мере перехода Ethereum на механизм консенсуса POS. Он обеспечивает низкий порог входа для тех, кто хочет обеспечить безопасность и управлять блокчейн-сетью.

Шардинг подразумевает разделение сети на несколько параллельных частей, что позволяет увеличить пропускную способность и скорость.

Механизм POS должен обеспечить большую устойчивость, поскольку он не требует таких огромных ресурсов, как механизм POW. Больше не будет необходимости в огромных майнинговых фермах, потребляющих половину электроэнергии города.

Хотите получать пассивный доход? Внесите определенную сумму в специальный кошелек для стейкинга, чтобы получить квалификацию ноды. Конечно, это зависит от обстоятельств, но позже система может потребовать от вас стать валидатором/майнером, поскольку у вас больше средств, чем у других кандидатов.

Став валидатором, вы открываете для себя множество новых возможностей заработка криптовалюты. За создание нового блока вашим узлом вы получаете вознаграждение. За одобрение транзакций взимается небольшая комиссия. Кроме того, если вы просто размещаете деньги в кошельке ежемесячно или ежегодно, вы получаете проценты, что выгодно как для сети, так и для пользователя.

Технология Proof of Stake пользуется широкой поддержкой среди многих отраслевых экспертов и должна способствовать повышению устойчивости. 

Если вы хотите узнать больше о том, как на самом деле работает модель безопасности POS-терминалов, ознакомьтесь с этим замечательным ресурсом от Виталика и Ethereum .