Proof-of-Stake (Pos) является весьма популярным алгоритмом консенсуса. На его основе построены многие блокчейн-платформы, такие как Ethereum, Cardano, Solana, Tezos и Algorand. Популярность и удобство заключаются в том, что нет необходимости покупать дорогое вычислительное оборудование для майнинга для возможности лёгкого заработка на пассивной основе, ведь есть стейкинг. Главные преимущества PoS перед Pow это малое энергопотребление для генерации блоков в сети и безопасность.
Как появился алгоритм PoS?
Когда программисты разрабатывают какой-либо блокчейн (например, децентрализованный протокол для транзакций с обновляемой базой данных), встают два вопроса:
- Какой принцип будет использоваться для предоставления права на генерацию блока;
- Как будут подтверждаться транзакции для обеспечения защиты двойных трат и подобных злоупотреблений.
В процессе решения этих задач появилось несколько идей для механизмов консенсуса, наборов правил, по которым участники в блокчейне договариваются о том, как именно транзакции могут быть утверждены и включены в новые блоки.
Сатоши Накамото в 2008 году перед запуском блокчейна Биткоина предложил механизм Proof-of-Work (консенсус доказательства проведённой работы). При алгоритме PoW, операторы нод в блокчейне (майнеры) в режиме свободной конкуренции решают ресурсоемкие математические вычисления — пытаются найти красивое значение хэша блока (с нулями в конце) методом подбора. В случае успеха победивший майнер или пул получает возможность добавить найденный блок, а взамен получает награду — новые биткоины, таким образом организована эмиссия криптовалюты.
Через некоторое время стало понятно, что алгоритм PoW неизбежно приводит к постоянному приросту майнинговой мощности, за которой следует и рост сложности сети (чтобы майнеры не находили красивый хеш слишком быстро, и укладывались в тот интервал создания блока, который задан программным кодом в блокчейне), а также рост энергопотребления и трат на её оплату. Необходимость использования более мощного и профитного оборудования снижала доступность самого майнинга и заработка на нём.
В 2011 году на одном из популярных крипто-форумов была предложена альтернативная идея для механизма консенсуса — доказательство доли владения Proof-of-Stake. Право голоса в блокчейне должны получить все её участники в соответствии с тем, какой долей общего количества монет они владеют.
В 2012 году PoS применили на практике в криптовалюте PPCoin. Свежие монеты распределяли путём майнинга, а транзакции могла обрабатывать любая нода, на которой хранились токены PPC. Подобная гибридная схема PoW+PoS использовалась и в других ранних проектах. Первый PoS-блокчейн без майнинга стал NXT в 2013 году. Механизм консенсуса Proof-of-Stakе оказался настолько удачным и гибким, что в последующие годы его внедрили в сотнях децентрализованных сетей в разных вариантах и модификациях.
Принцип работы PoS.
Изначальная концепция алгоритма: право на управление блокчейном предоставляется всем его участникам в соответствии с той долей монет, которая находится у них в кошельках. Канонический механизм PoS предоставляет всем шанс, сформировать очередной блок в сети, при условии удерживания определённого минимально допустимого количества монет на официальных кошельках. Эти монеты уже должны находится в кошельке какое-то время, если начинать отчёт от определённого номера блока. При этом каждый кошелёк является полным узлом (нодой) и хранит собственную копию блокчейна (список всех всех транзакций, начиная с запуска блокчейна). Такой кошелек может быть запущен как на высокопроизводительном сервере, так и на ноутбуке, микрокомпьютере Raspberry Pi и даже в облачном сервисе. В нынешние времена требования к “железу” для валидаторов немного ужесточились, большинство блокчейнов нуждаются в достаточно мощных серверных машинах.
В итоге получается, что чем больше монет в кошельке, тем больше вероятность сформировать новый блок, и в этот момент валидатору достанется награда (комиссия за обработанные транзакции блока).
Процесс удержания (заморозки) монет в кошельке для последующего получения вознаграждения за участие в обеспечении безопасности блокчейна называется Стейкингом. В большинстве таких децентрализованных сетей стейкинг выглядит как блокировка монет в умном контракте с невозможностью их перемещения в течение некоторого срока, от нескольких часов до нескольких недель и даже месяцев.
Стейкинг.
Вознаграждение за генерацию новых блоков в сети компенсирует затраты узлов на проверку транзакций и выплачивается нативными монетами блокчейна. Количество вознаграждения за сформированных блок фиксировано, но способно меняться в зависимости от параметров сети.
Например, в блокчейн-платформе Tron валидатор (суперпредставитель) получает 32 ТRX за если сформирует блок. Часть этих монет отправляется пользователями, которые заморозили свои TRX в стейкинге и таким образом проголосовали за него.
Доходность стейкинга для валидаторов и держателей монет определяется двумя факторами:
- скоростью эмиссии, которая определяется фиксированным значением монет, выдаваемых на каждый новый блок;
- долей монет в обращении, которые заблокированы в стейкинге (Staking Ratio);
Например, если в год через стейкинг выпускают 1 млн монет при общем предложении 100 млн монет, то доходность стейкинга при 50% заблокированных монет составит 2% годовых. Если же в стейкинге заблокировано 25% предложения, то доходность увеличивается вдвое, до 4% годовых.
Разновидности консенсуса Proof-of-Stake.
На основном принципе PoS разработано несколько разных типов консенсуса.
- Leased Proof-of-Stake (LPoS, «арендованное доказательство доли») — используется в блокчейне Waves, где пользователи за вознаграждение сдают свои монеты в аренду валидатору;
- Nominated Proof-of-Stake (NPoS, «номинированное доказательство доли») — используется в блокчейн-платформе Polkadot и предполагает наличие так называемых номинаторов, которые вносят залоги за валидаторов и отвечают за их добросовестность;
- Pure Proof-of-Stake (PPoS, «чистое доказательство доли») — применяется в сети Algorand, где валидаторы следующего блока тайно и случайным образом выбираются среди всех кошельков с балансом более 1 ALGO;
- Effective Proof-of-Stake(EPoS, «эффективное доказательство доли») — применяется в блокчейн-платформе Harmony. Имеет особый механизм распределения вознаграждений, поощряющий запуск множества мелких валидаторов вместо малого числа крупных, что стимулирует децентрализацию;
- Proof-of-Authority (PoA) — гибридный алгоритм, который сочетает доказательство доли и репутацию валидаторов, каждый из которых должен быть одобрен разработчиками. В PoA валидатор должен проходить процедуру верификации личности, схожую с KYC. Данный алгоритм использует BNB Chain.
Если статья оказалась полезной для Вас, угостите автора чашечкой кофе, чтоб были силы на новый контент =)
