Proof-of-Stake (PoS) to mechanizm konsensusu, który jest wymagany do weryfikacji transakcji i tworzenia nowych bloków w łańcuchu bloków. Jest on używany przez większość sieci kryptowalutowych, w tym Ethereum, Solana, Cardan i inne. W tym artykule przyjrzymy się, jak działa PoS, porozmawiamy o jego zaletach i wadach oraz porównamy go z algorytmem Proof-of-Work. 👇
Co przyczyniło się do powstania Proof-of-Stake
Sercem zdecentralizowanych sieci blockchain jest kwestia konsensusu: jak wybrać, kto będzie tworzył nowe bloki i jak zatwierdzać transakcje, aby uniknąć podwójnych wydatków?
Pierwszym rozwiązaniem tego problemu był mechanizm Proof-of-Work (PoW), w którym maszyny do wydobywania kryptowalut muszą być stale uruchomione, a górnicy rywalizują w rozwiązywaniu złożonych problemów, aby móc dodać nowy blok do łańcucha i otrzymać nagrodę. Wydobywanie PoW wymaga jednak znacznych ilości energii i drogiego sprzętu i jako takie jest dostępne tylko dla ograniczonej liczby uczestników.
Doprowadziło to do opracowania alternatywnego mechanizmu zwanego Proof-of-Stake (PoS). W PoS, walidatorzy – uczestnicy sieci, którzy zablokowali określoną liczbę monet na swoich kontach – mają prawo głosu. Pojawienie się PoS sprawiło, że blockchainy stały się bardziej dostępne, energooszczędne i skalowalne. PoS jest obecnie wykorzystywany w setkach systemów blockchain, zapewniając skuteczny i elastyczny sposób na osiągnięcie konsensusu.
Kto stworzył PoS
Koncepcja Proof-of-Stake (PoS) została po raz pierwszy ogłoszona na forum Bitcointalk w 2011 roku. Mechanizm PoS został udokumentowany w artykule S. Kinga i S. Nadala w 2012 roku.
Pierwsza praktyczna implementacja PoS pojawiła się w 2012 roku w kryptowalucie PeerCoin, która wykorzystywała hybrydowy algorytm PoW/PoS.
Jak działa Proof-of-Stake
W przeciwieństwie do PoW, w którym górnicy rozwiązują złożone problemy obliczeniowe w celu utworzenia nowego bloku, PoS wykorzystuje „staking” – zabezpieczenie w postaci monet sieciowych, które użytkownicy tymczasowo blokują na swoich kontach. Im większe zabezpieczenie, tym większe prawdopodobieństwo zostania walidatorem i zatwierdzania transakcji. Tak więc, aby zostać walidatorem w sieci Ethereum, użytkownik musi zastawić 32 ETH. Monety są blokowane w specjalnych inteligentnych kontraktach na określony czas (od kilku godzin do kilku tygodni i miesięcy). W zamian użytkownik otrzymuje nagrodę w postaci natywnych monet sieciowych.
W ten sposób mechanizm PoS chroni sieć i zapewnia stopniową emisję monet bez zużywania znacznej mocy obliczeniowej, jak w przypadku algorytmu PoW. Sprawia to, że PoS jest bardziej energooszczędnym i przystępnym cenowo procesem.
Kryptowaluty na Proof-of-Stake
Coraz więcej projektów wybiera Proof-of-Stake jako mechanizm konsensusu. Tokeny PoS stanowią znaczną część całkowitej kapitalizacji rynku kryptowalut. Poniżej znajduje się kilka kryptowalut działających w oparciu o algorytm Proof-of-Stake:
- Avalanche (AVAX);
- Cardano (ADA);
- Cosmos (ATOM);
- Dash (DASH);
- Ethereum (ETH);
- Kusama (KSM);
- Mina (MINA);
- NEAR Protocol (NEAR);
- Polkadot (DOT);
- Toncoin (TON);
- Waves (WAVES) i inne.
Odmiany PoS
Istnieje kilka różnych wariantów PoS, które są wdrażane i ewoluują w różnych projektach kryptowalutowych. Przyjrzyjmy się niektórym z poniższych wariantów PoS:
- Klasyczny Proof-of-Stake: użytkownicy gromadzą swoje monety, aby uczestniczyć w procesach walidacji bloków. Im więcej monet użytkownik zablokował w sieci, tym bardziej prawdopodobne jest, że zostanie wybrany do utworzenia następnego bloku i otrzyma nagrodę.
- Delegated Proof-of-Stake (DPoS): „delegowany Proof-of-Stake”, w którym użytkownicy głosują na delegatów, którzy stają się walidatorami i tworzą nowe bloki.
- Leased Proof-of-Stake (LPoS) lub „dowód stawki”: użytkownicy wynajmują swoje fundusze walidatorom. Pozwala to użytkownikom, którzy nie mają wystarczających środków na uruchomienie własnego węzła, uczestniczyć w PoS.
- Nominated Proof-of-Stake (NPoS) to mechanizm konsensusu stosowany w Polkadot. Użytkownicy, którzy nie mogą bezpośrednio uczestniczyć w procesie konsensusu, są nominatorami. Delegują oni swoje tokeny do walidatorów, którzy przetwarzają transakcje i utrzymują blockchain.
- Pure Proof-of-Stake (PPoS) to demokratyczna forma konsensusu wykorzystywana w projekcie blockchainowym Algorand. PPoS oferuje niskie minimalne wymagania ofertowe, aby uczestniczyć w sieci. Na przykład w sieci Algorand wystarczy jedna moneta ALGO, aby zostać walidatorem.
Każda z tych metod ma swoje zalety i wady, a także sposoby przypisywania ról uczestnikom. Wybór konkretnego podejścia zależy od celów i wymagań społeczności blockchain.
Różnica między Proof-of-Stake i Proof-of-Work
Oba konsensusy zapewniają bezpieczeństwo, autentyczność i identyfikowalność transakcji na blockchainie, ale mają różne mechanizmy działania. Kluczową różnicą między Proof-of-Stake (PoS) i Proof-of-Work (PoW) jest sposób weryfikacji transakcji. PoW wykorzystuje górnictwo, które wymaga dużej mocy obliczeniowej do znalezienia rozwiązania problemu kryptograficznego przy użyciu wyspecjalizowanych maszyn. Z drugiej strony, PoS wykorzystuje staking, w którym użytkownicy blokują monety na swoich kontach, aby uzyskać prawo do potwierdzania transakcji.
Zalety i wady Proof-of-Stake
Zalety:
- Nie potrzeba drogiego sprzętu. Wystarczy kupić monety i wysłać je do stakingu (zablokować).
- Mechanizm ten zużywa znacznie mniej energii niż Pow.
- Chociaż PoS jest teoretycznie podatny na atak 51%, jego wdrożenie jest znacznie droższe niż sieci PoW. Kontrolowanie 51% wszystkich kryptowalut w sieci PoS wymaga ogromnych nakładów finansowych.
- Transakcje są szybsze, opłaty mogą być niższe niż w sieciach z PoW. PoS udostępnia transakcje, które byłyby nieopłacalne w sieciach PoW.
Wady:
- Zyskowność. Górnictwo jest bardziej opłacalne niż staking.
- Centralizacja: Wadą PoS jest to, że w mniejszych blockchainach walidatorzy z większą liczbą monet mogą mieć większą władzę.
Czy bitcoin przejdzie na PoS
Przejście Ethereum na PoS we wrześniu 2022 r. wywołało dyskusję na temat potencjału Bitcoina do dokonania tego samego przejścia. Podczas gdy zmiana algorytmu mogłaby poprawić wydajność i skalowalność, decentralizacja sieci jest zagrożona, ponieważ duzi posiadacze monet mogliby zyskać większy wpływ. Opór społeczności, złożoność transformacji i brak twardych dowodów na przewagę PoS nad PoW również utrudniają takie rozwiązanie.
Podsumowanie
Proof-of-Stake to przede wszystkim funkcjonalność i opłacalność. Mimo to PoS stoi przed wyzwaniami związanymi z bezpieczeństwem, z których niektóre pozostają nierozwiązane ze względu na względną nowość i szybką ewolucję technologii. Krytycy PoS twierdzą, że algorytm ten, w przeciwieństwie do PoW, naraża bezpieczeństwo na szwank na rzecz funkcjonalności.
