Алгоритмы Proof of Stake и Proof of Work — что это простыми словами и какие между ними различия

Надежда Захарова 24.01.2018

Proof of Stake – принцип работы, который может сделать криптовалютные транзакции дешевыми, быстрыми и даже экологически чистыми.

В последнее время все больше криптоэнтузиастов начинают поддерживать его.

Но вместе с небывалыми перспективами он несет значительные угрозы.

Cодержание:

• В чем сыр бор
• При чем тут Proof of Stake
• Неужели настолько все хорошо?
• Кто готов

Для обычного пользователя купить или продать криптовалюту не составляет труда.

Все что необходимо – зарегистрироваться на бирже, или воспользоваться обменником.

Но за этим, с первого взгляда простым, процессом кроется огромное общество, которое работает днем и ночью не покладая сил для поддержки платежной инфраструктуры.

Делают это они, конечно, не бесплатно и зарабатывают на комиссиях.

Далеко не каждый может добраться до «куска пирога» и, чтобы, создать более справедливые условия отбора, криптосообщество разработало несколько подходов.

Один из них – Proof o Stake (доказательство доли владения).

Содержание:

1. Proof of Work
2. История термина

3. Как работает PoW в криптовалютах?

4. Сложность вычислений

5. Влияние на майнинг

6. Proof of Stake

7. Заключение

Сегодня мы рассмотрим все ключевые различия между алгоритмами PoS и PoW, обсудим основную терминологию, а также расскажем про становление каждого из алгоритмов.

Если вы хотите добиться успеха на практике, вам просто необходимо правильное понимание и представление о теории того или иного аспекта. Криптовалюты – не исключение. Любому крипто энтузиасту, будь то майнер, трейдер или же просто интересующийся пользователь, необходимо знать принципы работы популярных монет. Тенденции диктуют два алгоритма: Proof of Stake и Proof of Work. Именно данные методы служат плацдармом для новых, уникальных криптовалют, а также помогают работать всем монетам без исключения.

Сегодня любой разработчик хочет сделать своё творение уникальным, именно поэтому с завидной периодичностью появляются новые алгоритмы работы. Но PoS и PoW не теряют хватку, по многим причинам. Итак, перейдём непосредственно к обсуждению этих технологий.

Преимущества и недостатки PoS

К плюсам алгоритма PoS относятся:

• Повышенная безопасность. Чтобы совершить серьезную атаку на систему, придется завладеть множеством активов. Но в этом случае злоумышленник просто начнет воровать сам у себя.
• Мгновенные транзакции по сравнению с PoW.

Минусы тоже имеются:

1. Теоретически возможно, что определенная группа людей завладеет абсолютным большинством активов, что приведет к централизации системы. Но вероятность такого поворота событий стремится к нулю.
2. Nothing-at-Stake. Экономическая проблема, которая и не дает PoS полностью “захватить” рынок. О ней стоит рассказать подробнее.

Nothing-at-Stake — значит “ничего нет на кону”. Аксиома — чтобы монета могла приносить прибыль, она сама должна сколько-то стоить. Но, как известно, маржинальная цена за строку в базе данных равна нулю, несмотря на всевозможные криптографические подписи. Следовательно, прибыль от набора нулевых строк будет тоже составлять ноль. Здесь имеет место факт максимизации прибыли — можно создавать сколько угодно форков и нулевых строк.

Результат — неограниченное создание форков в некоторых коинах мешает реорганизации цепочки, то есть цепь не может реорганизовываться дальше глубины в определенное количество блоков (например, для NXT это 720). Есть и другой вариант, введение так называемых “обязательств”. При этом, чтобы сделаться валидатором, участник делает взнос, который на некоторое время блокируется. Впрочем, проблему это до конца не решает.

Proof of Work

Данный алгоритм постепенно уходит в прошлое, уступая место своему конкуренту, алгоритму PoS. Но начнём мы именно с Proof of Work, исключительно для наглядности. По большому счёту, PoW — это схема защиты от атак, спама и прочих неблагоприятных явлений. Система работает, исходя из следующих принципов:

• Выполнение сложной, длительной криптографической задачи, суть которой состоит в подтверждении работы майнера.
• Быстрый и лёгкий способ проверить результат.

Решением задач, которые предлагает PoW, занимается компьютер. Этот процесс занимает много времени и требует значительных мощностей. Одновременно проверка правильности представленного решения требует намного меньше технических и временных затрат.

Назад к содержанию

Майнинг на алгоритме PoS

К PoS майнингу могут присоединиться все пользователи, которые имеют на счету необходимое количество монет для конкретной сети. Участники с нулевым балансом не могут подтверждать блоки. Создатели каждой платформы самостоятельно устанавливают порог входа для запуска мастерноды. В сети DASH, например, это количество составляет 1000 монет.

Чтобы стать майнером, необходимо:

• установить ПО сети;
• пополнить счет;
• обеспечить постоянный онлайн-режим ноды.

Сам процесс майнинга выглядит так:

• пользователь пополняет кошелек;
• эта сумма блокируется на определенный промежуток времени;
• если за ноду проголосовали, она принимает участие в подтверждении транзакции;
• после открытия блока нода получает вознаграждение.

Справка! Средства на кошельке не должны тратиться. Для совершения транзакций внутри системы необходимо завести отдельный кошелек.

История термина

Первое появление данной концепции появилось в 93 г. В работе С. Дворк и М. Наор термин не использовался, но идея была такая:

Получение доступа к ресурсу требует от человека решения определённой задачи. Она должна быть посильной, но сложной. Это позволит уберечь ресурс от ненужных посещений.

В 97 г. похожий проект был реализован А. Бэком. Он создал проект для защиты от спама. Его суть была в следующем:

Требовалось найти Х, при котором хеш SHA(х) содержит n-количество нулевых бит.

Расчёты нужно было проводить для каждой отправки. Для одного письма это не занимало много времени, но для спама оказалось бы очень затратным.

Сам термин появился в 99 г. Он был применён в статье М. Якобссона и А. Джуелс, касающейся криптографической безопасности.

Назад к содержанию

Как начать PoS-майнинг?

Для старта предварительно стоит изучить проект, а именно техническую часть эмиссионной составляющей— это позволит сократить расходы и предупредить нерациональные вложения. Удобно смотреть на форуме Bitcointalk, где все проекты ведут свои ветки.

Прежде всего стоит завести собственный локальный крипто-кошелек на компьютер — здесь будут храниться ваши активы и вы сможете управлять собственными средствами. Хранение средств на бирже не принесет прибыли, так как для синхронизации потребуется выделенный IP.

Если вы приняли решение работать самостоятельно, то сжатый порядок действий следующий:

• Купить монеты на криптобирже или в обменнике;
• Скачать кошелек на компьютер;
• Синхронизировать кошелек, которая занимает сутки;
• Отправить средства на локальный кошелек (ПК);
• Хранение монет на своем счете и получение пропорциональных вознаграждений.

Как работает PoW в криптовалютах?

В Биткоине он применяется как средство согласия между участниками системы, относительно того, какая цепочка считается верной. Сатоси Накамото взял за основу предложение А. Бэка Hashcash. К нему было добавлено изменение сложности, выраженное в уменьшении или увеличении числа n. Это зависело от общей вычислительной мощности. Основной функцией стала SHA-256.

Говоря проще, алгоритм помогает нодам провести проверку выполненных майнером расчётов, в момент, когда он пытается добавить в цепочку новую запись. В основе Proof of Work лежит поиск хеша заголовка, в котором содержится информация о предыдущей записи. Это значение также должно соответствовать текущему уровню сложности.

Назад к содержанию

Сложность вычислений

Поиск нужного решения происходит без отрыва от общей работы сети. Соответственно сложность вычислений, также меняется динамически. Процедура проверки представленного решения остаётся простой и быстрой. Ноды могут легко проверить, верно ли значение. Сама же добыча очень затратна в плане времени и мощностей, поэтому определить, кто именно подберёт нужную комбинацию невозможно. По сути — это случайность.

Признание блока верным определяется по значению его хеша. Оно должно быть меньше текущей цели. Это является доказательством того, что была проделана определённая работа.

Все блоки системы содержат информацию о предыдущих записях. Выходит, что подделать их невозможно, ведь они встроены в цепь. Можно провести перерасчёт всей цепи, чтобы ввести в неё какие-либо изменения. На это потребуется очень много времени и мощности. Кроме того, в процессе “дублирования” цепи, блокчейн будет продолжать рост. Из-за этого несогласованный доступ и двойные транзакции в биткоине и прочих валютах, работающих на PoW — невозможны.

Назад к содержанию

Влияние на майнинг

Proof of Stake положил начало майнингу как явлению, и это не просто громкое высказывание. Именно PoS дал толчок всей индустрии. Исходя из истории технологии, мы видим, что Proof of Stake во многом уникален и силён, но нельзя отрицать очевидные проблемы PoS. Недостатки технологии заключаются в следующем:

• Затратность. Мы уже упомянули то, что PoS заставляет вас решать сложную математическую задачу, а для этого необходимо большое количество электроэнергии и высокомощные устройства. Работая с тем же Биткоином, будьте готовы к солидным счетам за электроэнергию.
• Окупаемость. Тенденции в криптоиндустрии крайне непостоянны, это значит, что оборудование, приобретенное за тысячи долларов, может быстро себя изжить. Согласитесь, неприятный нюанс, но с ним приходится считаться.
• Атака 51% знакома только опытным пользователям. Её суть состоит в том, что, если недоброжелатель получит контроль над большей вычислительной мощностью всей сети, он сможет вносить изменения как того пожелает. Такая махинация весьма маловероятна, поскольку, чтобы получить 51% сети, надо быть либо миллиардером, либо миллиардером. Но не стоит списывать данную тонкость со счетов, потому что в рамках малой криптовалюты она вполне может быть реализована.

Proof of Work хоть и является прорывным решением, имеет свои откровенные проблемы, поэтому рассмотрим его альтернативу.

Назад к содержанию

Отличия

Очевидное преимущество Proof-of-Stake перед Proof-of-Work заключается в том, что его выполнение не требует от майнеров гигантского расхода электроэнергии, что делает его намного более эффективным. Но это не единственное его достоинство. Он также позволяет реализовать системы управления нового поколения, например, предоставив участникам сети возможность принять участие в выборе между хард- и софт-форками.

В плане превосходства PoS над PoW, можно сказать, что для проведения атаки на сеть требуется огромное количество монет, что по сути приводит к ее нецелесообразности для владельца этих же монет, так как он(они) пострадает от этой атаки в первую очередь.

В то же время PoS побуждает к накоплению монет в одних руках, что может негативно сказаться на децентрализации сети. Если найдется майнер или группа майнеров, который(которые) сосредоточит в своих руках большую часть ресурсов сети, то он(они) сможет диктовать свои правила остальным участникам сети.

PoW и PoS это основные механизмы, которые используются для подтверждения выполненной работы в сетях криптовалют, однако есть и другие менее известные и распространенные.

• Proof of Activity (доказательство активности) — стандартная гибридная схема, совмещающая PoW и PoS;
• Delegated Proof of Stake (делегированное подтверждение доли) — общий термин, описывающий эволюцию базовых консенсус-протоколов на основе подтверждения доли. DPoS используется в BitShares, а также в предложенных алгоритмах, таких как Slasher и Tendermint;
• Proof of Burn (доказательство сжигания) — «сжигание» происходит путем отправки монет на такой адрес, с которого гарантированно нельзя их потратить. Избавляясь таким образом от своих монет, пользователь получает право на пожизненный майнинг, который также устроен как лотерея среди всех владельцев сожженных монет;
• Proof of Capacity (доказательство ресурсов) — реализация популярной идеи «мегабайты как ресурсы». Необходимо выделить существенный объем дискового пространства, чтобы включиться в майнинг;
• Proof of Storage (доказательство хранения) – похожая на предыдущую концепция, при которой выделенное место используется всеми участниками как совместное облачное хранилище.

Proof of Stake

Недостатки PoW не могли оставаться незамеченными, рано или поздно, должна была появиться альтернатива. Итак, алгоритм Proof of Stake.

Механизм согласия, призванный снизить затраты на поиск блоков. Впервые он был использован в монете PeerCoin. В основе такого метода проведения процедуры, лежат доли. По ним определяется какая нода сможет добыть следующий блок.

В PoS подтверждением представленных вычислений также занимаются ноды, однако нагрузка распределяется в зависимости от возможностей узла. Говоря проще, нагрузка зависит от количества валюты на счету держателя.

Наибольшие шансы на успешную добычу имеет узел, обладающий большим счётом. Такой алгоритм привлекателен тем, что не требует серьёзных мощностей и не тратит ресурсы впустую.

Но всё вышеперечисленное довольно абстрактно, поэтому, для конкретной информации, резюмируем сильные и слабые стороны PoS, начнём с плюсов:

• Относительно низкие затраты. Безусловно, вам придётся потратиться на неплохой криптовалютный капитал, но, как минимум на электроэнергии, вы будете экономить. Таким образом, если вы не желаете или не можете оплачивать киловатты за майнинг, смотрите в сторону Proof of Stake.
• Защищенность сети. Как украсть криптовалюту, если её, по факту, не добывают? Ответ напрашивается сам собой: с большим трудом. Алгоритм PoS довольно устойчив к стороннему вмешательству, в отличие от своего предшественника.
• Равенство пользователей. Если вы майните Биткоин без мощнейшего оборудования, вы никогда не повлияете на систему, так как приоритет отдаётся тому, чья вычислительная мощность больше. Но в случае с PoS, вы можете вложить свою лепту даже с небольшим капиталом, такую возможность дают сами принципы технологии.

Хорошего понемногу, теперь о недостатках:

• Централизация вполне возможна, если пользователь скупит большую часть монет. Это, опять же, весьма призрачно, но учитывать данную тонкость необходимо, если вы хотите быть объективным.
• Атака 51% всё ещё возможна, вот только в сети PoS вам необходимо приобрести 51% всех имеющихся монет, чтобы удалить криптовалюту или изменить её до неузнаваемости.

Назад к содержанию

Как происходит стейкинг?

Важно понимать, что стейкинг — это удержание некоторого количества монет на кошельке с определенными законами удержания. Чем больше монет хранится и чем дольше это хранение происходит, тем выше прибыль. Для хранения можно использовать как собственные криптокошельки, так и блокчейн-платформы проектов (зависит от конкретного случая). Чтобы лучше разобраться в том, какие условия предлагают монеты , существуют полезные площадки, такие как:

• Список PoS
• MasterNodes.online
• StakingRewards.com

Самые популярные PoS криптовалюты: