Proof of stake что это майнинг
Что будет с майнингом Ethereum после перехода на PoS
Блокчейн Ethereum был запущен 30 июля 2015 г. и с тех пор стал вторым по значимости криптовалютным проектом. Он обладает очень широким функционалом, включающим не только транзакции и награду за их верификацию, но и содержит основу для децентрализованных приложений, смарт-контрактов, платформ для монетизации, краудфандинговых инициатив и много другого. Однако почти с самого начала запуска проекта пользователям постоянно напоминают, что Эфириум «вот-вот» перейдёт на алгоритм Proof-of-Stake. Что же на самом деле произойдёт с традиционной моделью майнинга в этом случае?
От PoW к PoS
Вкратце напомним, чем отличаются два основных механизма майнинга. При Proof-of-Work («доказательство выполнения работы») от пользователя требуют постоянного нахождения в сети и использования вычислительного оборудования на 100%. Только в этом случае у него есть шанс получить награду за завершённый блок. Устройство-майнер, будь то GPU, ASIC, FPGA, подключается к блокчейну проекта и в режиме 24/7 отслеживает и подтверждает совершаемые транзакции (переводы средств). Благодаря тому, что сеть децентрализована, у неё отсутствует единый центр, а копии хранятся на всех пользовательских устройствах. Это позволяет быстро и надёжно проводить операции, которые «одобряются» устройствами участников. То есть, например, переводы нельзя отменить, подделать, заменить сумму и т.д. Данный механизм надёжно защищает участников от злоупотреблений.
Большинство современных криптовалютных проектов, включая Bitcoin, Ethereum, Binance Coin, работают именно на PoW. Однако существует и альтернативный метод защиты участников сети. Называется от Proof-of-Stake («доказательство доли владения»). При этом механизме пользователь тоже должен находиться в сети, но транзакции верифицируют только валидаторы (уполномоченные участники сети с достаточным количеством монет на счету, в случае с эфиром таковых должно быть минимум 32 ETH). Для подтверждения выбирается самый «весомый» валидатор или группа таковых в зависимости от загруженности сети. Это наиболее крупные держатели монет. Остальные участники довольствуются лишь комиссиями с совершаемых транзакций, начисляемых пропорционально их вкладу в сеть. Это значительно сокращает доходность майнеров, но и в десятки раз снижает электропотребление самой сети.
На PoS сейчас работают, например, такие известные криптовалюты как Cardano (ADA), Solana (SOL), Algorand (ALGO), Tezos (XTZ), CELO и ряд других проектов. Всего около 70 блокчейнов из почти 6 000 выбрали именно этот алгоритм решения задач. Изначально PoS рассматривали в качестве основы и разработчики Ethereum.
План Бутерина
Одной из центральных фигур проекта считается Виталик Бутерин. Он является горячим сторонником перехода Eth на Proof-of-Stake, несмотря на возражения самого сообщества и экспертов, заключающиеся в том, что это ведёт к централизации проекта, оттоку пользователей, падению его надёжности и повышенному интересу со стороны финансовых регуляторов, готовых приравнять токены к ценным бумагам. Например, 19 сентября 2016 г. Бутерин выступал на конференции разработчиков Devcon2 в Шанхае и заявил, что переход на PoS произойдёт не ранее лета 2017 года, а в целом может продлиться до 2020 г.
10 декабря 2018 г. Бутерин завалил Twitter длинным постом, доказывающим преимущества децентрализованных блокчейнов в целом и построенных на PoS в частности. В марте 2019 г. в посте на Reddit он заявил, что переход оказался не таким простым решением, как предполагалось ранее. В результате переход на новый алгоритм постоянно откладывался то на конец 2019, то на зиму 2020, а затем речь и вовсе пошла о гибридном алгоритме между PoW и PoS. Основная сеть обросла всевозможными тестнетами, сайдчейнами и прочими инструментами, предназначенными для обкатки будущего перехода. Основным из них является Beacon Chain как фундамент будущего основного блокчейна Ethereum 2.0. На нём уже можно совершать транзакции «в стиле» PoS.
Наконец, 2 июня 2021 г. Бутерин рассказал о многочисленных проблемах на пути перехода к PoS. Он пожаловался на человеческий фактор, из-за которого затянулся запуск и переход на более экологичный и менее затратный вариант достижения консенсуса. Если по техническому нормативу он первоначально укладывался в три месяца, то уже растянулся на 18. В лучшем случае гибридный вариант PoW/PoS заработает во второй половине 2022 г. Кроме того, разработчики рассчитывали быстро перейти на PoS в течение одного года, а фактически бьются над задачей уже около 6 лет.
В результате, по состоянию на середину октября 2021 г., успешно реализована и завершена лишь Фаза 0. Она прошла в ноябре прошлого года, а через год должна была перейти в Фазу 1 по постепенному слиянию Beacon Chain на PoS с основной сетью (Eth1). Сейчас в сайдчейне сконцентрированы 3 млрд долларов залога валидаторов. Из-за высокой конкуренции с другими блокчейнами, а также занятости разработчиков, слияние Eth1 и Eth2 было отложено на конец года, до хардфорка Shanghai.
Но теперь возникла проблема с «бомбой сложности», которую необходимо постоянно откладывать, чтобы не перегрузить сеть. Решение вопроса об её отложении заложили в обновление EIP-4345. Это означает, что слияние сетей откладывается минимум до мая 2022 года. Инвесторы отреагировали выводом средств, поскольку рассчитывали на переход на PoS до конца 2021 г. Теперь же им в лучшем случае придётся ждать ещё около года. Это влияет на курс Эфириума, который постепенно падает, торгуясь сейчас на отметке 3 800 USD против 4 150 от 11 мая 2021 г.
Плюсы и минусы перехода на PoS
Учитывая, что эпопея с окончательным переходом на алгоритм Proof-of-Stake затягивается как минимум на год, а скорее всего и на больший срок, майнерам вроде бы пока нечего опасаться. Видеокарты можно не продавать в спешке как б/у мусор, средства обналичивать тоже не обязательно, да и вообще заниматься делами как и раньше. Тем не менее, основные опасения добытчиков эфира выглядят так:
прекращение майнинга на GPU и ASIC. За создание и верификацию новых блоков будут отвечать крупные валидаторы-стейкеры с 32 и более ETH на счетах. По курсу на 18 октября это эквивалент 121 600 USD;
опасность того, что система может иметь изъяны в безопасности и подвергнуться взлому;
потеря интереса к монете со стороны некоторых пользователей и сокращение участников проекта из-за того, что порог входа в блокчейн достаточно высокий;
риск хардфорка с участием несогласных членов коммьюнити, как это уже было в 2016 г. с Ethereum Classic;
снижение оборота и как следствие возможностей дополнительного заработка. Например, в сети Ethereum уже активно «сжигают» монеты. Только к 10 сентября было уничтожено почти 265 тыс. монет на общую сумму 898 млн долларов США. Это поддерживает дефляционный характер существования актива и его дефицитность.
Разумеется, у перехода есть и масса преимуществ, которые, собственно, и закладывали разработчики:
сокращение расходов на электроэнергию на 99%, снижение углеродного следа;
«повторная децентрализация» — блокчейн будет разделён на т.н. «шарды» (shards), то есть автономные участки, взаимодействующие друг с другом и обрабатывающие каждый «свои» транзакции;
отсутствие расходов на приобретение оборудования;
устранение проблем с масштабируемостью и скоростью совершения транзакций (до 100 000 операций в секунду);
снижение комиссионных до нескольких долларов против десятков долларов сейчас.
Чего ждать майнерам
Соответственно, нужно разграничивать ситуацию с будущим асиков и будущим видеокарт. Асики как устройства, «заточенные» на один алгоритм (в данном случае Ethash), можно будет переключить на аналогичные проекты вроде Ubiq или Expanse. Да, доходность здесь будет не такой высокой, но это не приговор даже таким узконаправленным устройствам. Ещё совсем недавно актуальным был и Ethereum Classic, но он перешёл на усовершенствованный алгоритм Etchash в ходе хардфорка Thanos.
Для видеокарт же и вовсе нет никаких пределов, ведь они могут работать на абсолютно любом доступном криптовалютном алгоритме. ГЛАВНОЕ преимущество заключается в том, что не считая некоторых топовых криптовалют владельцам GPU больше не придётся делить хешрейт с владельцами асиков, поскольку они, за небольшими исключениями, запрограммированы преимущественно на алгоритмы SHA-256 и Scrypt (иногда встречается более редкий Kadena). Кроме того, всегда можно диверсифицироваться как в отношении вложений в криптовалюту, так и оборудования, то есть майнить и на асиках, и на видеокартах самые прибыльные монеты.
Однако, повторимся, во-первых, неясны точные сроки полного и окончательного перехода Ethereum на PoS, да и вообще не исключено, что разработчики остановятся на гибридном алгоритме. Это не означает «смерть майнинга на видеокартах», а лишь потребует диверсификации в выборе блокчейна. Во-вторых, на видеокартах по-прежнему можно майнить хоть Bitcoin, хоть Ethereum Classic, хоть любой другой из почти 6 000 криптовалютных проектов, доступных всем и каждому.
Proof-of-stake
Понравилась статья? Поделись:
Proof-of-stake (PoS, «доказательство владения«, «пруф оф стейк«) – это метод защиты криптовалюты с помощью запрашивания у пользователей показать собственность определенной суммы валюты. Он отличается от систем proof-of-work, которые используют алгоритмы хеширования для подтверждения электронных транзакций. Он чаще всего используется как дополнение к proof-of-work у Peercoin и некоторых других электронных валют.
Содержание
Принцип работы [ править ]
Proof-of-stake должен иметь способ определять следующий действительный блок в любом блокчейне. Выбор по балансу счета в результате привел бы к (нежеланной) централизации, так как единственный самый богатый член имел бы постоянное преимущество. Вместо этого, были разработаны несколько способов отбора.
Случайный выбор блоков Nxt и BlackCoin используют рандомизацию для прогнозирования следующего генератора, используя формулу, которая ищет самую низкое значение хеша в комбинации с размером ставки. Так как ставки публичный, каждый узел может прогнозировать – с оправданной точностью – какой счет следующим выиграет право создать блок.
Выбор коинов по возрасту Система Рroof-of-stake у Peercoin сочетает рандомизацию с концепцией «возраста монет», число, полученное в результате умножения количества монет на число дней, которое монеты были во владении. Монеты, которые не были потрачены, по меньшей мере, в течение 30 дней, начинают соревнование за следующий блок. Более старые и крупные наборы коинов имеют большую вероятность подписания следующего блока. Однако, как только монетная ставка используется для подписания блока, они снова приобретают нулевой «возраст монет» и поэтому, им нужно ждать как минимум еще 30 дней до подписания следующего блока. Также вероятность нахождения следующего блока достигает максимума через 90 дней, чтобы предотвратить очень старые или очень большие наборы ставок от доминирования в блокчейне. Этот процесс защищает сеть и постепенно производит новые монеты со временем, не потребляя значительной вычислительной мощности. Разработчик Peercoin утверждает, что затрудняет вредоносную атаку на сеть благодаря отсутствию потребности централизованных пулов для майнинга – и то, что покупка больше половины монет, вероятно, будет гораздо дороже, чем приобретение 51% мощности хеширования proof-of-work.
Мастерноды [ править ]
Другой формой ставок является запуск мастерноды. Термин «мастернода» применим к любой криптовалюте, разрешающей децентрализованное использование серверов, которые могут генерировать прибыль владельцу. Главным недостатком мастерноды является часто относительно высокая точка входа, в отличие от однократной ставки. Чтобы защитить сеть, тем, кто хочет запустить мастерноду, требуется купить определенное количество монет в качестве обеспечения, по действующей рыночной цене. Некоторые коины, такие как Dash, PIVX, или Hatch имеют установленную стоимость мастерноды, в то время как другие валюты, такие как Divi, предлагают многоуровневую систему мастернод с разными уровнями увеличения вознаграждения.
Преимущества Proof-of-Stake [ править ]
Валюты Proof of Stake могут быть более энергоэффективными, чем Proof of Work, по большей части опирающийся на использовании энергии. Стимулы генератора блоков также различаются. У Proof-of-Work генератор может потенциально не владеть ни одной из валют, которую майнят. Стимул майнера – только привести к максимуму свою личную выгоду. Непонятно, снижает ли это или увеличивает риски безопасности. В Proof-of-Stake те, кто «охраняют» монеты, всегда являются теми, кто ими владеет (хотя некоторые криптовалюты разрешают или обеспечивают предоставление мощности ставок в другиеноды).
Недостатки PoS [ править ]
Некоторые авторы спорят, что proof-of-stake не является идеальным вариантом для распределенного консенсус-протокола. Одну проблему обычно называют проблемой «ничего поставленного», когда (в случае неудачи консенсуса) генераторам нечего терять, голосуя за множественные истории блокчейна, что препятствует разрешению консенсуса. Так как требуется мало затрат при работе в нескольких цепях (в отличие от систем proof-of-work), любой может злоупотребить данной проблемой, чтобы попытаться потратить дважды (в случае реорганизации блокчейна) «бесплатно». Многие попытались решить эти проблемы:
Статистические симуляции показали, что одновременный форжинг на нескольких цепочках возможен, и даже прибылен. Однако, защитники proof-of-stake считают, что большинство описанных сценариев атак невозможны, либо так непредсказуемы, что существуют только в теории.
Майнинг PoS [ править ]
Как же работает пруф оф стейк майнинг в протоколе Proof-of-Stake?
Примечание: этот процесс является одновременным, чтобы многочисленные хеши блоков могли циркулировать в сети, пытаясь собрать пять подписей и создать пары блоков PoW/PoS. Пары блоков, проигрывающие эту гонку, становятся недействительными.
Недопустимость стандартных векторов атаки [ править ]
Пока злоумышленники не владеют большей долей ставки, все типы атак PoW являются вычислительно неосуществимыми. Есть два типа известных атак: 1) двойная трата 2) Отказ в обслуживании. Рассмотрим приблизительные представления ниже. Числа настолько благоприятны, что рассмотрение точной статистики не особенно интересно.
Злоумышленник, который майнит открыто, может просто производить пустые блоки PoW. Однако, это может быть не в состоянии отказать в обслуживании. 50% всех блоков в случайном порядке майнятся через PoS. Злоумышленник не может заставить майнеров PoS создавать пустые блоки. Поэтому, он не может отказать в обслуживании, независимо от того, какое значение хеша он контролирует.
Долгосрочная оценка сети [ править ]
Стимул для поддержки полных нод [ править ]
Эта система представляет мощные стимулы поддерживать полные ноды. Многие спорят, что недостаток стимула поддерживать полную ноду является проблемой в системе Биткоин.
Получающие и теряющие выгоду от сборов txn [ править ]
Общая сумма неустойки, собираемая ежегодно, колеблется между 0% и 5% от общей финансовой массы. Самой обременительной комиссией в системе является комиссия, которая платится майнерам PoW. Этот сбор налагает неустойку от 0% до 0.1% в год на всех пользователей системы. В дополнение к неустойке, майнеры PoW получают 2% от доли любых дополнительных комиссий, оплачиваемых за доступ к ограниченному пространству блоков. Все владельцы коинов являются несущими убытки в результате комиссий за майнинг PoW. Чтобы сократить затраты для владельцев монет, комиссионные платежи PoW сохраняются насколько возможно низкими. Так как высокие значения хеша играют лишь крошечную роль в безопасности, высокие комиссии для майнеров PoW не являются необходимыми. Другие неустойки – это переводы дохода от одного закрытого ключа к другому. Некоторые ключи являются получающими выгоду за эти переводы, в то время как другие ключи теряют выгоду. Совместно данные сборы не делают владельцев монет лучше или хуже. Их эффект нейтрален. Однако, в частном порядке, эти сборы создают победителей и проигравших. Активных пользователей, которые редко получают прибыль от системы. Активный пользователь со средней частотой трат вероятнее всего также будет получать прибыль от системы, но только в небольшой сумме. Активный пользователь, который совершает траты очень часто, вероятно понесет убыток в системе. Мертвые пользователи безусловно понесут убыток в системе. Этот убыток служит наказанием за неуспех в поддержке активной ноды.
Использование в Peercoin [ править ]
Система Proof-of-stake Peercoin основана вокруг концепции «возраста монет», меру производной суммы валюты, умноженной на количество времени, которое ей владели. Создавая блок proof-of-stake, пользователи отправляют деньги сами себе, уничтожая возраст монеты в обмен на заданное вознаграждение. Эта сфабрикованная транзакция получает большую вероятность успеха со временем, пока не найден действительный блок, создавая новый блок в блокчейне и выплату для проверяющего пользователя. Этот процесс защищает сеть и постепенно производит новые монеты со временем, не потребляя ощутимой вычислительной мощности. И блокиproof-of-work, и блоки proof-of-stake используются в Peercoin, хотя главный блокчейн определяется самым высоким общим возрастом потребленных монет (из генерирования proof-of-stake) вместо общей сложности цепочки (определяемой блоками proof-of-work, как у Биткоин). Разработчик Peercoin утверждает, что это делает вредоносную атаку на сеть сложнее.
Алгоритм Proof of Stake (PoS): подтверждение транзакций и майнинг без мощной вычислительной техники
Консенсус – понятие из мира криптовалют, означающее достижение узлами, работающими с некоторым блокчейном, согласия по состоянию и событиям распределенного журнала транзакций. Proof of Stake, или PoS, – в переводе с английского языка «подтверждение доли», один из двух наиболее распространенных алгоритмов, используемых в криптовалютах для подтверждения и майнинга (первым по популярности остается Proof of Work, но он постепенно сдает позиции).
Суть алгоритма
Итак, Proof of Stake – что это такое?
Алгоритм PoS представляет собой альтернативу Proof of Work. Протокол появился в 2012 году и впервые реализован был в платформе PPCoin (более известной как Peercoin). Основная идея Proof of Stake – «доля» имеющихся у ноды монет, Stake, определяет, какой узел сети получит право на открытие нового блока в процессе майнинга.
В процессе майнинга по принципу PoS ноды сети, как и в PoW, производят некоторые операции хеширования, но сложность вычислений распределяется по каждому узлу пропорционально доле виртуальных монет на счету ноды. То есть, чем больше токенов валюты имеется у пользователя, держащего ноду, тем выше у него шанс открыть новый блок.
Важно: хотя выше употреблялся термин «майнинг», технически он не совсем верен. В Proof of Stake майнинг, как таковой, отсутствует – все выплаты идут за счет комиссий стейкхолдерам. Те, кто подтверждают транзакции и создают блоки, называются валидаторами. По тексту далее процесс будет называться майнингом для простоты восприятия.
Объяснить, как работает Proof of Stake и что это простыми словами, можно на следующей схеме. Итак, предположим, что у нас есть блок, который нужно подписать и добавить в цепочку.
Есть четыре валидатора с определенными долями (40, 20, 25 и 15% токенов):
Рисунок 1. Распределение средств у валидаторов.
Поскольку у валидатора 1 больше всего монет, блок подписывает именно он. Кроме того, он получает комиссию за все транзакции, содержащиеся в этом блоке.
Предпосылки появления
Несколько лет «доказательство выполнения работы» оставалось единственным методом достижения консенсуса (как в сети Bitcoin). Со временем, однако, сложность майнинга (объем необходимых для открытия блока и подтверждения транзакций вычислений) растет, увеличиваются требования к оборудованию и стоимость такового. Затраты электроэнергии на добычу становятся выше, и это делает «классический» майнинг невыгодным для пользователей с небольшими возможностями, доходность процесса падает.
Несмотря на то, что высокая сложность до известной степени защищает сеть PoW от атак типа «51%», разработчики стали искать альтернативы, и одним из результатов этих поисков стал алгоритм Proof of Stake – «доказательство доли владения».
Особенности
В криптовалютном мире существуют различные реализации Proof of Stake, но их объединяет общая идея: ресурс, посредством которого вычисляется «вес» голоса узла в системе – монеты той или иной криптовалюты. Чем больше монет депонировано на счету, тем выше шанс на раскрытие блока и получение вознаграждения.
Как уже понятно, для майнинга необходимо иметь некоторое количество виртуальных монет на счету – чем больше, тем лучше.
Важно: в проектах, эксплуатирующих PoS-алгоритм, майнинг можно начать лишь с приобретением некоторого количества токенов, «пустая» нода с нулевым балансом подтверждать транзакции не сможет. Так, чтобы создать полную ноду DASH, требуется не менее 1000 токенов.
Для начала майнинга нужно:
Собственно, на этом в общем случае все действия заканчиваются. Теперь шансы пользователя открыть новый блок зависят только от объема имеющейся у него доли токенов.
Майнинг и заработок в PoS
В проектах, работающих на принципе Proof of Stake, майнинг новых монет производится за счет выплат определенной комиссии узлу, открывшему новый блок. Процесс происходит следующим образом:
Важно: как следует из сказанного, средства на кошельке для майнинга должны находиться без движения, их нельзя тратить. Чтобы проводить собственные операции в системе, следует завести отдельный кошелек. Также участвующая в майнинге нода должна быть все время онлайн.
Кроме того, можно попытаться заработать на разнице курсов валют на бирже. В частности, современные децентрализованные биржи, или DEX – PancakeSwap, Uniswap, SushiSwap и остальные, используют алгоритмы семейства PoS.
Интересно: кроме «чистого» PoS, существуют и другие вариации этого алгоритма. Так, например, использованный в криптовалюте NEM протокол Proof of Importance (доказательство важности) использует трехкомпонентную систему подтверждения. Учитывается число монет на счету, время нахождения узла онлайн и его активность (количество транзакций). Влияние первого параметра обратно пропорционально сумме «веса» второго и третьего.
Еще один вариант – алгоритм Delegated Proof of Stake, или DPoS, когда пользователи сети выбирают некоторое количество узлов, обладающих правом подтверждать транзакции. Таков, например, созданный программистом из США Дэном Ларимером проект Bitshares.
Подробнее эти варианты будут рассмотрены ниже.
Преимущества и минусы
Протокол «доказательства доли владения» обладает рядом существенных преимуществ для потребителя:
Важное преимущество PoS – затруднение атаки «51%». Чтобы осуществить таковую, злоумышленник должен не обеспечить превосходство в вычислительных мощностях, а закупить 51% токенов криптовалюты, что оказывается финансово невыгодным. Кроме того, от такой атаки нарушится баланс в сети и устойчивость криптовалюты, то есть пострадает сам атакующий.
Но есть и некоторые недостатки, вызывающие опасения у специалистов:
Отличия PoW от PoS
Споры об отличиях, преимуществах и недостатках одной системы консенсуса от другой не утихают, и обе стороны приводят массу аргументации. Инфографика ниже приводит ключевые отличия:
Как видно, основных различий несколько:
Список PoS монет
Ниже приведен список некоторых криптовалют, использующих «чистый» PoS и его вариации.
Таблица 1. Примеры PoS криптовалют.
Интересно: на 2018 г. командой Виталика Бутерина был запланирован переход сети Ethereum на протокол PoS. Решение перевода криптовалюты на Proof of Stake было принято, чтобы уйти от негативных последствий дальнейшего роста сложности на текущем консенсусе Proof of Work. Релиз нового протокола Casper, который должен был помочь в трансформации, состоялся еще осенью 2017 года. Однако, событие было отложено. В недавних интервью Бутерин отметил, что переход на PoS все же может состояться в 2022 году.
Другие проекты на алгоритме PoS:
Различия PoS-like консенсусов
Рассмотрим вариации методик доказательства доли владения:
Перспективы Proof of Stake
Специалисты в области криптовалют справедливо отмечают, что Proof of Work становится слишком сложным, дорогим и невыгодным для конечного пользователя. Поэтому у Proof of Stake и его вариаций в новых криптовалютных проектах, скорее всего, большое будущее, несмотря на некоторые имеющиеся недостатки, над устранением которых активно работают авторы проектов. И даже текущие криптосистемы переходят на PoS – такие как эфир.
Существует большая вероятность, что количество PoS-проектов в криптовалютном мире будет увеличиваться, а доказательство выполнения работы станет постепенно устаревать и отходить на второй план, особенно в долгосрочной перспективе, благодаря очевидным преимуществам: