Содержание статьи:
азработчики цифровых активов используют несколько механизмов для создания новых блоков и защиты системы от атак. Первый алгоритм консенсуса Proof-of-Work (PoW) предложил создатель Bitcoin Сатоши Накамото в 2009 году. По правилам участники решают сложную математическую задачу для подтверждения транзакций и формирования блоков. Однако пользователи столкнулись с существенным недостатком механизма — высокими затратами на электроэнергию и потребность в использовании все более мощного оборудования.
В 2011 году участники популярного криптофорума Bitcointalk предложили новый алгоритм — Proof-of-Stake (PoS). Право на создание блока получили все операторы полной ноды с учетом доли заблокированных в протоколе монет. Сначала использовался гибридный алгоритм консенсуса (PPC, Gridcoin, Blackcoin). Блоки в цепочке создавались с помощью майнинга, но подтверждать транзакций мог любой узел. Первой монетой на чистом Proof-of-Stake стала Nxt, выпущенная в 2013 году.
Как работает PoS
В 2022 году тысячи монет используют этот алгоритм. Наиболее популярные – Solana, Cardano, Near. Осенью 2022 года на PoS перешла криптовалюта эфириум. Решение было принято, в том числе, из-за вреда, который майнинг наносит окружающей среде.
В PoS блоки формируют валидаторы. Эти участники блокируют в протоколе значительные средства и разворачивают полные ноды на сервере (требования к ПК у каждой монеты разные). Подтверждать транзакции может любой валидатор. Алгоритм выбирает участника с учетом количества заблокированных монет, срока жизни ноды и значения случайной функции. Она вводится для безопасности блокчейна. Нельзя предугадать, какая нода будет создавать блок.
От валидаторов требуется добросовестно выполнять работу (подтверждать операции) и быть постоянно онлайн (можно отсутствовать не более 1 эпохи). За это они получают награду. Недобросовестные валидаторы теряют часть заблокированных монет. Их активы замораживаются на 1,5-3 месяца без начисления награды. Такие частники теряют возможность подтверждать блоки.
Что такое делегирование монет
На заре стекинга не было требования к блокировке большой суммы монет. Сейчас у Ethereum — 32 ETH, Tezos — 8 тыс. XTZ. Валидатором криптовалюты Nxt мог стать любой желающий. Это обеспечивало высокую децентрализацию и безопасность блокчейна, но негативно сказывалось на производительности.
Скорость транзакций Nxt составляла всего 4 TPS. Чтобы ее увеличить разработчики поставили условие — разворачивать полную ноду могут только крупные участники. Мелкие игроки должны передавать (делегировать) монеты валидаторам. При этом валидатор:
- Перечисляет полученную прибыль участникам пропорционально количеству монет в конце каждой эпохи (или ежедневно) .
- Взимает комиссию за услуги.
Чем больше пользователей делегируют монеты валидатору, тем больше у него шансов создать новый блок. Поэтому крупные игроки могут взимать меньшую комиссию.
Разновидности Proof-of-Stake
В основе PoS лежит принцип блокирования монет в протоколе и получения наград пропорционально доле. Но механизмы реализации могут различаться нюансами — например, требованиями к валидаторам или технологией выбора узла для подтверждения транзакций. Есть такие типы алгоритма консенсуса PoS:
- Proof-of-Authority (PoA). Число валидаторов ограничено (21). Они должны не просто удовлетворять стандартным требованиям (иметь высокопроизводительный ПК и значительный объем монет), но и пройти проверку у разработчиков. Большое значение имеет репутация валидаторов. Такой алгоритм использует криптовалюта BNB. Преимущество подхода — высокая скорость операций (до 280 TPS). Недостаток — централизация сети.
- Effective Proof-of-Stake. Инновационный механизм, который предложили разработчики Harmony. Предъявляются низкие требования к количеству монет для валидаторов, поэтому присоединиться может любой участник. Механизм обеспечивает децентрализацию и безопасность сети. Для увеличения производительности команда использует сегментарный подход и параллельное подтверждение транзакций.
- Pure Proof-of-Stake. Механизм используют в сети Algorand. Валидатором может стать любой пользователь, имеющий на балансе 1 ALGO. Монеты не блокируют, их можно потратить в любое время.
- Leased Proof-of-Stake. С его помощью достигают консенсуса на блокчейне Waves. Мелкие пользователи доверяют валидаторам активы за вознаграждение. Отменить операцию можно по требованию.
- Nominated Proof-of-Stake. Алгоритм используют в сети Polkadot. Чтобы стать валидатором, нужно найти номинаторов, которые внесут залог и гарантируют добросовестное выполнение работы.
Выводы
После перехода Эфириума на протокол PoS потребление электроэнергии в сети снизилось на 99,95%. Это стимулирует разработчиков использовать алгоритм для запуска новых монет.
Еще одним преимуществом технологии является доступность. Для майнинга нужно покупать дорогое оборудование, платить за электричество и хостинг. Стекать могут клиенты с минимальным депозитом.
Противники PoS указывают на высокую централизацию сети. Власть находится в руках группы валидаторов. Например, более 60% монет эфира контролируют Binance, Coinbase, Kraken; Lido Finance.
