Первые криптовалюты для своей работы использовали принцип PoW (Proof of Work — доказательство работы), однако быстро выяснилось, что этот принцип требует постоянного повышения количества вычислительных мощностей для работы системы, что ведёт также и к высоким требованиям по потреблению электроэнергии. Тогда стали искать возможные альтернативы, и наиболее популярной на сегодняшний день стал PoS (Proof of Stake — доказательство доли, или доказательство владения) и его многочисленные разновидности. Так, например, вторая по популярности криптовалюта — Ethereum (эфир, ETH) — перешла с алгоритма PoW на PoS 15 сентября 2022 года.
Что такое доказательство доли владения?
В отличие от доказательства работы, где для определения получателя награды требуется решить какую-либо вычислительную задачу, в случае с Proof of Stake распределение базируется на том, сколько монет данной сети уже есть на узле, который претендует на награду. Соответственно, чем больше монет есть, тем больше монет будет получено в качестве вознаграждения. Таким образом, для PoS больше не нужно сложное вычислительное оборудование и, как следствие, требуется гораздо меньше энергии для работы.
На практике в чистом PoS обычно ограничивается минимальное количество монет для участия в распределении наград (который, в отличие от майнинга для PoW, для PoS может называться форжингом или минтингом). Также на шанс получения награды влияет время нахождения монет на «выходе» (монеты на кошельке-ноде разбиваются на блоки-«выходы», каждый из которых конкурирует за награду), при этом после получения награды «возраст монет» на этом «выходе» обнуляется. Таким образом, владелец большего количества монет получает вознаграждения больше и чаще, но и владелец небольшой доли также получит пропорциональную часть вознаграждения через какое-то время. Для участия в распределении компьютер с установленным на него кошельком (выполняющим функции ноды — узла сети) должен быть онлайн. Иногда для того, чтобы монеты участвовали в распределении наград, требуется временно заблокировать их на кошельке (отправить в стак/стейк/stake).
Какие бывают разновидности PoS?
Слишком большое количество узлов может замедлять работу сети, поэтому многие проекты стали искать варианты ограничения количества нод, которые будут участвовать в подтверждении транзакций в сети (валидаторов). Так стали появляться многочисленные варианты PoS с ограниченным количеством конкурирующих за награду узлов. Среди них такие, как:
- делегированный PoS (Delegated Proof of Stake, DPoS) — наиболее распространённый вариант, где есть несколько главных нод-делегатов, которым остальные участники могут временно делегировать через специальный алгоритм свои монеты для получения части вознаграждения ноды-делегата;
- арендованный PoS (Leased Proof of Stake, LPoS) — другой вариант, где есть несколько мастернод-валидаторов, которым другие пользователи могут за вознаграждение сдавать свои монеты в аренду;
- номинированный PoS (Nominated Proof of Stake, NPoS) — при этом варианте узлы-участники сети голосуют за другие узлы, номинируя их, чтобы те стали валидаторами;
- чистый PoS (Pure Proof of Stake, PPoS) — при этом варианте валидаторы выбираются случайным образом среди всех удовлетворяющих условиям узлов;
- эффективный PoS (Effective Proof of Stake, EPoS) — вариант, разработанный для многоуровневых блокчейнов с шардингом;
- репутационный/авторитетный PoS (Proof of Staked Authority, PoSA) — сочетание одновременно PoS и PoA (доказательство авторитетности, Proof of Authority), где для того, чтобы стать валидатором, необходимо подтвердить свою идентичность, чтобы отвечать своей персональной репутацией за работу узла.
Таким образом, PoS представляет собой целый ряд разных алгоритмов консенсуса в блокчейне, объединённых только тем, что вес узлов при распределении наград прямо коррелирует с числом монет на этом узле.
Недостатки PoS
Из-за сравнительной простоты верификации блоков монеты с небольшим количеством узлов чаще могут генерить длинные орфанные цепи, которые впоследствии могут создавать случайные форки. Соответственно, возрастает риск получения вознаграждения или перевода в побочной ветке блокчейна, которая не будет признана другими участниками. (Проблема «ничего на кону».)
Проблема атаки 51% переходит из плоскости достаточных вычислительных мощностей в возможность саккумулировать в своих руках (или на группу единомышленников) 51% участвующих в распределении наград монет.
Получить монеты через форжинг или стейкинг можно только уже имея какое-то количество монет. В отличие от PoW, невозможно эмитировать монеты просто с компьютера. Таким образом, потенциально гораздо проще централизовать сеть, собрав в своих руках достаточно большое количество монет (например, такое большое количество монет может быть у создателей проекта с момента запуска сети, но может быть и скуплено в разгар медвежьего рынка каким-нибудь крупным игроком).
