Блокчейн сети быстро развиваются и постоянно предлагают новые концепты, чтобы сделать их работу более безопасной, надежной и эффективной. Один из таких концептов - это Proof of Stake (PoS) или принцип доказательства доли владения.

Proof of Stake - это альтернатива доказательству выполнения работы (Proof of Work), которую использует Bitcoin. В PoS, вместо того, чтобы требовать от майнеров выполнения определенной задачи, майнеры должны иметь определенное количество криптовалюты, чтобы создать новый блок в сети.

В PoS, вероятность создания нового блока зависит от количества криптовалюты, которой владеет майнер. Таким образом, чем больше криптовалюты у майнера, тем больше вероятность того, что он создаст новый блок и получит вознаграждение за это. Это процесс называется стейкингом.

В этой статье мы рассмотрим все принципы и преимущества Proof of Stake, а также расскажем, как этот новый механизм защиты блокчейн сетей работает на практике.

Proof of stake: что это такое и как работает?

Proof of stake (PoS) — это алгоритм, используемый при создании и криптовалютных транзакциях. В отличие от более известного алгоритма Proof of Work (PoW), который используется в Bitcoin, при PoS лидеров определяют не ресурсы, задействованные в добыче новых монет, а количество долей криптовалюты, владелец которых может участвовать в подтверждении транзакции.

В системе PoS пользователи, которые хотят подтвердить транзакцию, должны иметь определенное количество монет в своем кошельке. Это называется ставкой или долей. Чем больше долей у пользователя, тем выше его шансы на то, что он будет выбран для подтверждения транзакции.

В PoS не требуется большое количество энергии и мощностей для выполнения сложных вычислений, как в PoW. Это сокращает использование ресурсов и улучшает энергетический баланс. Кроме того, PoS уменьшает риски централизации. Благодаря тому, что ставки не требуют значительного количества вычислительных ресурсов, более широкий круг пользователей может участвовать в процессе формирования блоков.

В PoS также есть несколько разновидностей, таких как Delegated Proof of Stake (DPoS), в котором доли прямо связаны с голосами, выданными пользователями, и Masternode Proof of Stake (MPoS), в котором пользователи создают мастерноды для обслуживания сети и получения вознаграждения. Но все они работают на одном принципе — доли определяют авторитет пользователя и, следовательно, его способность участвовать в процессе подтверждения транзакции.

Основные принципы PoS

Proof of Stake (PoS) является альтернативным способом подтверждения транзакций в блокчейне, который отличается от более распространенного алгоритма Proof of Work. Оба алгоритма различаются в способе достижения консенсуса и обеспечения безопасности блокчейна.

Основной принцип PoS заключается в том, что участники блокчейна, называемые стейкерами, должны вложить определенное количество своих монет в систему. Это называется стейкингом. Владение монетами дает стейкерам право участвовать в процессе выбора следующего блока и получать вознаграждение за успешный блок.

Выбор следующего блока происходит на основе случайного выбора стейкера из тех, кто уже произвел стейкинг своих монет. Чем больше монет участник прошел стейкингом, тем выше вероятность быть выбранным для создания блока.

Преимущество PoS в том, что он более экологичен, так как не требует огромных вычислительных мощностей, необходимых для Proof of Work. Кроме того, участники блокчейна, у которых больше монет, более заинтересованы в обеспечении безопасности системы, так как они больше потеряют, если блокчейн будет скомпрометирован.

В целом, Proof of Stake является более экономичным, быстрым и безопасным способом обеспечения консенсуса в блокчейне.

Выбор стейкера

При выборе стейкера необходимо обращать внимание на несколько ключевых факторов:

• Репутация: выбирайте стейкеров, у которых хорошая репутация и положительные отзывы от других пользователей;
• Надежность: предпочтение стоит отдавать стейкерам, у которых высокий процент успешных транзакций и у которых нет истории проблем с безопасностью;
• Комиссии: многие стейкеры устанавливают комиссии за свои услуги, поэтому важно сравнить их размер и выбрать того, у которого комиссия более выгодна для вас;
• Опыт: выбирайте стейкеров с опытом работы в блокчейне, так как они более опытны и имеют лучшее понимание процесса стейкинга.

Также важно убедиться, что выбранный стейкер поддерживает конкретную криптовалюту и работает с вашим кошельком. Не забывайте о том, что выбор стейкера может существенно влиять на ваши доходы от стейкинга, поэтому следует подходить к этому вопросу с большой ответственностью.

Механизм достижения консенсуса

Для того чтобы сеть работала корректно и все участники были уверены в правильности производимых транзакций, необходим механизм достижения консенсуса. В будущем блокчейне PoS он значительно отличается от механизма достижения консенсуса в блокчейне PoW.

В сети с PoS участники используют свои криптовалютные монеты, чтобы доказать свою заинтересованность в блокчейне. Они ставят свои монеты в залог в качестве гарантии своей честности и заинтересованности в блокчейне. Это называется "форажированием". Чем больше монет у вас есть в залоге, тем больше шансов выиграть и добавить новый блок в сеть.

Таким образом, участники сети имеют стимул действовать честно и избегать мошенничества, так как пострадавшие от мошенничества пользователи могут изъять монеты у участника, который совершил это действие. Это ценный механизм, поскольку он снижает риск децентрализованного блокчейна.

В целом, механизм достижения консенсуса в блокчейне PoS основан на голосовании, где участники голосуют за добавление новых блоков в сеть, используя свои монеты в залоге. Чем больше монет у участника в залоге, тем выше шансы на победу в голосовании.

Этот механизм имеет свои преимущества по сравнению с PoW, например, он потребляет меньше энергии и требует меньше оборудования для майнинга. Кроме того, PoS более децентрализован, поскольку несколько крупных майнеров не могут доминировать в сети за счет своей мощности.

Принципы награды

Принципы награды в Proof of Stake основаны на идее, что пользователи, у которых больше всего криптовалюты, имеют больший интерес в сохранении безопасности сети.

За участие в процессе подтверждения транзакций и создания новых блоков эти пользователи получают вознаграждение в виде дополнительных монет, а также комиссий за транзакции.

Награда в Proof of Stake обычно зависит от следующих факторов:

• Размер стейка - чем больше стейк (количество криптовалюты участника), тем больше вознаграждение;
• Время участия в сети - для получения максимальной награды необходимо держать криптовалюту в стейке как можно дольше;
• Количество остальных участников сети - чем меньше конкуренция, тем больше вознаграждение получит участник.

В отличии от Proof of Work, где майнеры могут получать контроль над сетью, в Proof of Stake участники исполняют роль хранителей надежности сети.

Кроме того, в Proof of Stake отсутствует необходимость в мощном оборудовании для майнинга, что снижает затраты на электроэнергию и увеличивает децентрализацию сети.

Преимущества PoS

1. Энергоэффективность: Система PoS потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем PoW. Расходы на энергию при майнинге PoW достигают невероятных высот, так как в сети требуется значительный объем вычислительной мощности. В случае PoS, энергозатраты связаны только с работой узлов и обеспечением безопасности сети.

2. Большая безопасность: PoS предлагает более высокий уровень безопасности по сравнению с PoW. Это связано с тем, что атакующему потребуется огромное количество монет, чтобы получить возможность отклонять транзакции.

3. Децентрализация: В PoS роль майнеров выполняют узлы, обладающие большим количеством монет. Это позволяет более равномерно распределить процесс создания блоков среди пользователей, повышая уровень децентрализации сети.

4. Отсутствие необходимости в мощных вычислительных машинах: В PoS нет необходимости приобретать дорогой железо и всю эту организацию вокруг майнинга. Для участия в процессе добычи вам достаточно просто иметь определенное количество монет на балансе.

5. Экономическая эффективность: PoS может быть более экономически эффективна, поскольку нет необходимости в покупке энергоемких устройств, необходимых для майнинга.

6. Уменьшение указывания на отдельные майнеры: PoS позволяет снизить вероятность того, что весь объем блоков будет создаваться одним майнером в случайном выборе, тем самым, уменьшая возможности централизации.

Энергоэффективность

Proof of Stake считается более энергоэффективным, чем Proof of Work, так как для проверки транзакции и генерации блоков не требуется большой вычислительной мощности, а значит и меньшего количества энергии.

В PoS существует даже механизм, который поощряет участников сети за экономное использование энергии. Этот механизм основан на том принципе, что чем меньше энергии используется при генерации блоков, тем больший процент вознаграждения получит участник.

Энергоэффективность PoS становится особенно важной в перспективе масштабирования блокчейна, так как чем больше участников в сети, тем больше энергии потребуется для работы системы.

Защита от атак

Proof of Stake (PoS) является надежной защитой от целого ряда атак. Первой из них является атака 51%, когда группа майнеров контролирует большую часть мощности сети и может произвести множество транзакций с масштабным влиянием.

С помощью ПоС атака 51% становится значительно менее возможной, так как майнеры, контролирующие большую часть мощности сети, должны владеть большим количеством монет. В случае атаки майнеры рискуют своими монетами, что делает такую атаку менее вероятной.

Также ПоС предназначен для борьбы с долголетними вилками блоков и атаками отказа в обслуживании (DDoS). При ПоС подтверждение блока осуществляется на основе владения стейками пользователя, что делает выполнение блоков какими-то вредоносными кошельками значительно менее вероятным.

Кроме того, ПоС значительно снижает вероятность проведения издержек на многочисленные ASIC-устройства, что делает выполнение атак менее затратным процессом. Это позволяет меньшим организациям и индивидуальным пользователям конкурировать с крупными минерамии благодаря простой утилитарности.

Стимулирование участия

Proof of Stake позволяет стимулировать участие пользователями в процессе сети, с помощью механизма награды участников за их вклад в поддержание работы сети. Чем больше пользователь вносит средств в свой узел, тем больше вероятность получить право создать следующий блок и получить вознаграждение за это.

В отличие от Proof of Work, где майнинг происходит за счет вычислительной мощности, Proof of Stake перенаправляет внимание на количество монет, которыми обладает пользователь, и степень их блокирования в узле.

Таким образом, данная модель стимулирует участие в работе сети и создает большой резерв монет в руках у пользователей, принимающих активное участие в процессе, что может стимулировать их вовлеченность в развитие проекта.

Proof of Stake также позволяет снизить энергозатраты на поддержание работы сети, что в свою очередь повышает экологическую эффективность данной модели.

Таким образом, механизм стимулирования участия является одним из ключевых преимуществ Proof of Stake, позволяющим привлечь большее количество пользователей и активизировать их вклад в развитие проекта.

Различные подходы к PoS

Существует несколько подходов к реализации Proof of stake, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества.

Chain-Based PoS

Chain-Based PoS является классическим подходом к Proof of stake. В этом методе новый блок создается тем, кто имеет больше всего монет в сети. В случае конфликта создаются два блока, и сеть автоматически выбирает самый длинный из них.

BFT-style PoS

В этом подходе блок создается с помощью Бызантинской системы согласования (BFT). В сети выбирается комитет наблюдателей, который решает, какой блок будет добавлен в цепочку. Этот подход не требует много энергии, что делает его более эффективным, чем классический подход.

DAG-based PoS

DAG-based PoS использует направленный ациклический граф (DAG) вместо цепочки блоков. Это позволяет повысить количество транзакций, которые могут быть обработаны за секунду, поскольку транзакции добавляются в сеть параллельно. Этот подход также более устойчив к атакам на подавление транзакционного потока.

Casper

Casper — это усовершенствованный подход к Proof of stake, разработанный Ethereum. В нем используются идеи BFT-style PoS и Chain-Based PoS. Casper также позволяет решать проблему прогрессивной децентрализации, что делает его особенно привлекательным для блокчейнов, которые сталкиваются с проблемой слишком большого количества майнеров.

Чистый PoS

Чистый PoS (Pure PoS) — это система блокчейна, которая полностью базируется на алгоритме Proof of Stake без использования других алгоритмов. Это означает, что участники сети PoS могут зарабатывать монеты, используя участие в процессе подтверждения транзакций.

Преимущество чистого PoS заключается в том, что он обеспечивает более высокую скорость транзакций и более экономичный способ добывания монет, по сравнению с Proof of Work. В чистом PoS, участники, которые держат монеты блокчейна, могут голосовать за решения, которые касаются протокола, правил голосования, и других вопросов, связанных с экономикой проекта.

Кроме того, в чистом PoS нет необходимости в использовании специальных асиков, которые становятся устаревшими по мере улучшения технологии блокчейна и увеличения сложности добычи монет. В результате, экономическая система PoS является более устойчивой и экологичной в сравнении с Proof of Work.

Hybrid PoS

Hybrid PoS - это система, которая использует как PoS, так и PoW для создания новых блоков в блокчейне. Это позволяет комбинировать преимущества обеих систем, уменьшая их недостатки.

Основное преимущество Hybrid PoS заключается в том, что она позволяет уменьшить риск атаки на сеть блокчейна, так как меньшее количество майнеров занимаются PoW. В то же время, PoS увеличивает эффективность работы системы блокчейна, уменьшая затраты на электроэнергию и оборудование, необходимое для работы сети.

Примером блокчейна, который использует Hybrid PoS, является блокчейн Ethereum. Это позволяет Ethereum улучшить транзакционную производительность и обеспечить более быстрый процесс проверки блоков.

Также Hybrid PoS может быть использована для создания новых блокчейнов, так как она универсальна и позволяет получать преимущества обоих подходов.

• Преимущества Hybrid PoS:
• Увеличивает эффективность работы системы блокчейна;
• Уменьшает затраты на электроэнергию и оборудование;
• Уменьшает риск атаки на сеть блокчейна;
• Улучшает транзакционную производительность.

Delegated PoS

Delegated Proof of Stake (DPoS) – это вариация PoS, в которой право принимать решения и создавать новые блоки поручается определенным участникам сети, называемым делегатами. Делегаты являются избранными участниками, выбранными всеми владельцами монет с помощью голосования.

DPoS была основана с целью устранения некоторых недостатков оригинальной модели PoS, таких как несправедливое распределение стейкинга и монополизация процесса в сторону богатых обладателей монет.

DPoS предлагает возможность настройки параметров сети для оптимального управления и максимизации безопасности. Делегаты имеют большую ответственность за сохранность сети, так как они играют ключевую роль в ее управлении. Они также получают вознаграждение за создание новых блоков, которое зависит от количества монет, которые они удерживают в качестве стэйкинга.

DPoS также была привлекательна для коммерческих организаций, которые хотят использовать блокчейн для своих нужд, из-за ее качественных характеристик, низких затрат на обслуживание и эффективной системы управления. Все эти факторы помогли DPoS стать одной из самых удачных и признанных систем в мире блокчейн-технологий.

Примеры реализации PoS

Наиболее знаменитым примером реализации PoS является криптовалюта Ethereum. В начале 2021 года Ethereum перешла на новую версию блокчейна, известную как Ethereum 2.0. Новая версия блокчейна предоставляет решение, основанное на принципе PoS. Это решение называется Ethereum Proof of Stake (Eth2 PoS).

Кроме Ethereum, существуют и другие криптовалюты, которые используют принцип PoS. Например, это Peercoin, Blackcoin, PIVX, NAVCoin, Stratis и многие другие.

Также существуют блокчейны, которые комбинируют принцип PoS и PoW. Например, криптовалюта Dash использует гибридный алгоритм, который называется X11. Он сочетает в себе 11 отдельных алгоритмов шифрования для генерации блоков и валидации транзакций. Это позволяет достичь более высокой скорости блокчейна и большей безопасности.

В целом, подход PoS становится все более распространенным и признанным методом генерации блоков в блокчейне. Его преимущества по отношению к PoW являются очевидными: он более экологически чистый, более эффективный и менее затратный.

Ethereum 2.0

Ethereum 2.0, также известный как Eth2 или Serenity, является масштабированным обновлением сети Ethereum. Оно включает в себя переход с Proof of Work на Proof of Stake, а также введение шардирования, что позволит сети обрабатывать гораздо больше транзакций.

Основной целью Ethereum 2.0 является улучшение производительности и безопасности сети. Proof of Stake смогут обеспечить более эффективное использование ресурсов, что позволит сети быть более экологичной и масштабируемой.

Кроме того, Ethereum 2.0 будет использовать новую виртуальную машину, Ethereum WebAssembly (eWASM), которая улучшит производительность и позволит наращивать возможности для разработчиков.

Ethereum 2.0 уже находится в активной разработке и первая фаза (Beacon Chain) была запущена в декабре 2020 года. В ближайшем будущем можно ожидать дальнейшие обновления и развитие сети Ethereum в соответствии с принципами Proof of Stake.

Cardano

Cardano - это блокчейн платформа, созданная на основе принципов Proof of Stake. Она позволяет создавать и выполнять контракты, а также осуществлять транзакции с криптовалютой ADA.

Cardano разрабатывается командой IOHK (Input-Output Hong Kong) и является одним из наиболее инновационных проектов в области криптовалют и блокчейна. Он основан на уникальной технологии Ouroboros, которая гарантирует высокую скорость исполнения транзакций и безопасность системы.

Преимущества Cardano заключаются в ее высоком уровне безопасности, расширяемости и универсальности. Она может использоваться для решения различных задач, в том числе в сфере финансов, здравоохранения, образования, правительственных услуг и т.д.

Cardano также является очень экологичной блокчейн платформой, так как ее механизм Proof of Stake не требует больших объемов вычислительной мощности, используемой в протоколе Proof of Work.

Tezos

Tezos - это платформа Proof of Stake, основанная на

смарт-контрактах. Эта платформа является децентрализованной и

автономной, что означает, что управление системой находится под

контролем пользователей, а не централизованных организаций.

Одним из основных преимуществ Tezos является возможность

быстрого дополнения и обновления протокола блокчейна без необходимости

жесткой вилки (hard fork). Это делает Tezos более гибкой платформой,

которая может быстро изменяться и адаптироваться к развивающемуся миру

блокчейн-технологий.

Владельцы токенов Tezos могут принимать участие в управлении

платформой, голосуя за предложения по улучшению протокола и получая

вознаграждение за участие в процессе голосования. Это также обеспечивает

экономическую стимуляцию для участников, которые заинтересованы в развитии

платформы.

Tezos предлагает высокую степень безопасности и защиты от

мошенничества благодаря своей схеме доказательства участия и встроенным

механизмам саморегулирования. Это в сочетании с высокой производительностью

и надежностью делает Tezos одной из наиболее перспективных платформ для

создания децентрализованных приложений и инфраструктуры.

Видео:

Урок 9. Что такое алгоритмы консенсуса. Proof of Work (PoW) | Proof of Stake (PoS) | PoC, PoA и др.

Урок 9. Что такое алгоритмы консенсуса. Proof of Work (PoW) | Proof of Stake (PoS) | PoC, PoA и др. by DAO Crypto 1 month ago 21 minutes 381 views

Как Достичь ФИНАНСОВОЙ НЕЗАВИСИМОСТИ В трейдинге? Самый Лучший способ! Обучение трейдингу

Как Достичь ФИНАНСОВОЙ НЕЗАВИСИМОСТИ В трейдинге? Самый Лучший способ! Обучение трейдингу by Trader Vi 4 days ago 9 minutes, 14 seconds 2,312 views

Вопрос-ответ:

Что такое Proof of Stake (PoS)?

Proof of Stake (PoS) - это алгоритм консенсуса блокчейна, в котором новые блоки создаются владельцами монет, держащих их в криптовалютном кошельке.

Как работает Proof of Stake?

В PoS владельцы монет ставят в залог свои монеты и используют их для генерации новых блоков. Чем больше монет у владельца в залоге, тем больше шансов у него создать новый блок и получить вознаграждение. Это позволяет снизить энергозатраты, связанные с добычей криптовалют в алгоритме Proof of Work (PoW).

Какие преимущества имеет Proof of Stake перед Proof of Work?

Proof of Stake имеет несколько преимуществ перед Proof of Work, включая более эффективное использование энергии, уменьшение централизации и уменьшение атак 51%. Также процесс изготовления новых блоков в PoS более быстрый, чем в PoW, что делает систему более масштабируемой.

Какие криптовалюты используют Proof of Stake?

Некоторые из криптовалют, которые используют PoS, включают Ethereum (в переходе на PoS), Cardano, EOS, TRON, Tezos, NEO и Qtum.

Что такое minting в Proof of Stake?

Minting - это процесс генерации новых блоков и получения вознаграждения за это. Владельцы монет, держащих их в залоге, могут участвовать в этом процессе и получать часть вознаграждения в соответствии с размером их вклада.

Какие риски существуют при использовании Proof of Stake?

Один из главных рисков при использовании PoS - это возможность атаки 51%, когда одна группа владельцев монет может контролировать большую часть сети и проводить манипуляции с транзакциями. Однако, данный риск сведен к минимуму благодаря использованию децентрализованных механизмов выборов лидеров, которые справляются с более равномерным распределением вознаграждений.