Что такое Proof-of-Stake (PoS)

PoS (Proof-of-Stake) — это механизм консенсуса, при котором участвовать в создании и проверке блоков могут держатели монет. В отличие от алгоритма Proof-of-Work, где работа сети обеспечивается вычислительными мощностями, здесь главным ресурсом выступает финансовая доля пользователя. PoS считается более экологичным и доступным способом добычи криптовалюты, чем классический майнинг на видеокартах и ASIC.

Первая криптовалюта Bitcoin использует механизм консенсуса Proof-of-Work (PoW). Майнеры соревнуются в решении сложных математических задач с помощью своего оборудования и за это получают вознаграждение в виде новых монет. Такой подход доказал свою надежность, но имеет серьезные недостатки:

Механизм PoS был предложен участником форума Bitcointalk в 2011 году. Пользователя не устраивали расходы майнеров на электроэнергию и закупку дорогостоящего оборудования. Уже в следующем году появилась монета Peercoin, работающая на новом алгоритме консенсуса.

Proof-of-Stake переносит экономическую основу безопасности с вычислительной мощности на капитал. Участник получает право создавать или подтверждать блоки по правилам конкретной сети. За честную работу предусмотрено вознаграждение, а за нарушения — штраф.

Технология блокчейна Proof-of-Stake работает на основе финансового залога, который вносится пользователями на специальный смарт-контракт и учитывается на уровне протокола или в особых аккаунтах. Вместо майнеров работу сети поддерживают валидаторы. Они определяются системой случайно из списка всех участников. Выбор зависит от количества заблокированных в смарт-контракте монет и других факторов.

Валидатор собирает ожидающие подтверждения транзакции, формирует из них блок и подписывает его своим закрытым ключом. Другие участники сети выполняют проверку и добавляют блок в цепочку. За свою работу валидатор получает вознаграждение в виде новых монет и комиссий за операции внутри блока.

Основное отличие PoS от PoW в том, что участникам сети не нужно решать сложные математические задачи, поэтому не требуется специализированное оборудование или мощные видеокарты. Валидатором может стать любой пользователь, у которого есть домашний ПК и достаточное количество криптовалюты. Для полноценного участия в стейкинге Ethereum требуется 32 ETH.

Разработчики используют четыре модификации алгоритма PoS для распределения права на создание блоков. Различия заключаются в критериях выбора валидаторов.

Peercoin использует гибридную модель. Механизм Proof-of-Work применяется для распределения монет, Proof-of-Stake — для защиты цепочки.

В этой модели алгоритм учитывает возраст монет (Coin Age). Чем дольше криптовалюта лежит на кошельке без движения, тем больше шансов стать валидатором. После создания блока возраст монет обнуляется, что предотвращает захват сети одним крупным держателем.

В CoA (Chains of Activity) право генерации блока определяется системой. Протокол случайным образом выбирает базовую единицу криптовалюты. Ее владелец объявляется валидатором.

Если выбранный пользователь находится офлайн, блок пропускается, а следующий создается уже новым валидатором. Монеты на кошельке получают штрафные баллы и некоторое время не участвуют в выборе. В современных обновленных блокчейнах этот механизм заменили слешингом.

Dense-CoA — это расширенный вариант предыдущей модели Proof-of-Stake. Блок в этом случае создается не одним участником, а группой.

Такая модификация значительно усложняет проведение атаки «двойной траты», поскольку злоумышленнику нужно подкупить или контролировать всех участников случайно выбранной группы.

Follow-the-Satoshi — это не отдельный вид PoS, а инструмент выбора, который входит в CoA. Система присваивает всем монетам номера, начиная с первой и заканчивая последней выпущенной. Затем криптографическим генератором выдается случайное число. Система ищет, на каком кошельке находится монета с указанным номером, и назначает валидатора.

Многие современные блокчейны отказались от майнинга в пользу Proof-of-Stake. Самым масштабным стал переход Ethereum на PoS, после которого энергопотребление моментально сократилось на 99,95%.

Применение Proof-of-Stake обеспечивает высокую скорость обработки транзакций и низкие комиссии. В таблице приведены технические параметры известных проектов.

Сеть Solana уникальна тем, что у нее нет порога входа. Стать валидатором можно даже с нулевым балансом. Но пользователь должен платить за транзакции голосования до 1,1 SOL в день.

Стейкинг — участие в консенсусе Proof-of-Stake через размещение монет по правилам сети. Для пользователей это становится источником пассивного дохода. Без застейканных монет система не сможет выбирать валидаторов и останавливать злоумышленников. Существует два основных способа участия в процессе:

Изначально предполагалось, что каждый участник будет запускать собственный узел. На практике это оказалось сложнее: нужны технические навыки, стабильный интернет, минимальная сумма на счете. Но для многих рядовых пользователей залог для стейкинга того же Ethereum оказался неподъемным, поскольку составлял 32 ETH (более $80 000). Делегирование решило три проблемы:

Но появилась новая проблема — централизация. Крупные валидаторы с хорошей репутацией привлекают больше делегаторов. Со временем несколько пулов или бирж смогут контролировать основную часть стейка.

Переход первой криптовалюты на Proof-of-Stake практически исключен, поскольку для этого потребовалась бы масштабная перестройка протокола. Понадобился бы жесткий форк (раскол сети), который разделит сообщество.

Существуют проекты, которые позволяют получать доход на Bitcoin через Layer-2 и обернутые токены. Но это не PoS в чистом виде, а дополнительные надстройки.

Распределение криптовалюты на Proof-of-Stake выполняется по разным сценариям. Иногда большая часть монет оказывается у разработчиков и они получают непропорциональную власть. При равномерном распределении между всеми участниками непонятно, кто будет обеспечивать безопасность в самом начале. Проекты решают эти проблемы по-разному:

Основное преимущество — низкое энергопотребление и, как следствие, сокращение углеродного следа. Из других плюсов можно выделить:

У технологии Proof-of-Stake есть слабые места, которые пока полностью не проработаны:

Разработчики постоянно модернизируют системы защиты. Для устранения уязвимостей применяются следующие решения:

Больше информации о блокчейне и добыче криптовалюты доступно на Crypto.ru