Майнинг Proof of Work (PoW) vs стекинг Proof of Stake (PoS)

Суть алгоритма

Впервые мир услышал о PoS в 2012 году, когда его применила у себя платформа PPCoin (сегодня — PeerCoin). Принцип механизма состоит в выделении доль (stakes). Эти доли используются для определения того, какая именно нода получит вознаграждение от майнинга.

Ноды хэшируют данные, отыскивая те результаты, числовые значения которых меньше заданного. Сложность при этом распределяется пропорциональным образом в соответствии с балансом каждого конкретного узла. То есть Proof of Stake берет в расчет число монет на балансе пользователя. Вероятность генерации блока тем выше, чем больше денег на счету.

Что такое Proof of Stake

А вот уже механизм консенсуса Proof-of-Stake – это уже «криптовалютное» детище. То есть, этот метод защиты придуман сугубо для использования в криптовалютах. Предложена эта идея кстати была на форуме BitcoinTalk в 2011 году пользователем QuantumMechanic как альтернатива используемого в блокчейне Bitcoin Proof-of-Work.

Уже в 2012 году появилась первая PoS-криптовалюта – Peercoin (PPC). Хотя в ней использовался «гибридный» алгоритм. Сначала это был PoW – на этапе начального распределения коинов, а когда их всех добыли, то уже осуществился переход на PoS. Первые криптовалюты со 100% механизмом консенсуса Proof-of-Stake – это Nxt и Blackcoin.

В PoS в качестве ресурса используется размер доли (Stake), который и определяет, кто из узлов в итоге найдет блок и получит вознаграждение. Если говорить просто и очень неграмотно, то здесь майнинг (добыча новых монет) происходит за счет наличия монет на кошельке, и чем их больше – тем выше награда. Правда не совсем майнинг, а форджинг. Узел, получающий вознаграждение за удержание определенной доли (stake) еще называют мастернодой.

Мотивация внедрения Proof-of-Stake следующая:

• Этот механизм консенсуса в сети требует намного меньше ресурсов в сравнении с доказательством работы;
• Классической атаки 51% в блокчейне с PoS быть не может – так как вычислительные мощности не играют роли при ранжировании нодов;

• Потенциальная атака может случиться только в том случае, если в руках одного узла сосредоточено 51% всех монет – а это очень и очень дорого;
• Даже если атака произойдет, то работа блокчейн будет нарушена и атаковавшей стороне будет сложно извлечь из этого выгоду;
• В долгосрочной перспективе комиссии при транзакциях в PoS-сетях ниже. В общем, Proof-of-Stake кажется более дешевым, простым и менее ресурсоемким алгоритмом. Преимущества вроде бы очевидна.

Между тем, есть у ПоС и очевидный недостаток – потенциально в сети может возникнуть монополия, когда размер Stake одного участника превысит 51%. Хотя в дестабилизированном блокчейне из этого сложно извлечь выгоду, но другие участники могут понести ущерб.

Другая проблема – это потенциальный сговор группы нод, что может привести к изменению правил блокчейна. То есть, в PoS существует некая проблема централизации.

Принцип работы Proof of Stake

Алгоритм основывается на хранении всех произведенных операций в блокчейне. Система узлов синхронизируется через P2P пиринговую сеть. Proof of Stake позволяет реализовывать криптовалюту с максимальной конфиденциальностью и безопасностью от хакерских атак.

Как правило, алгоритм используется в децентрализованных системах, благодаря чему мошенники не могут узнать, какая из версий blockchain правдива. Чтобы это сделать, им пришлось бы привлечь настолько значительные мощности, что в случае удачи они бы не окупились.

Если добывать Биткоин можно только с использованием энергозатратной аппаратуры, то для получения монет на основе PoS необходимо лишь иметь долю в системе. Чем больше эта доля, тем доходнее будет майнинг. Средства, передаваемые участникам, берутся с комиссий за транзакции.

Суть алгоритма Proof-of-stake

Алгоритм PoS является определенной альтернативой PoW (Proof-of-Work). Этот протокол был создан в 2012 году, а впервые воплотили его в жизнь в рамках платформы PPCoin. Главная идея PoS — это «доля», или Stake, применяется для определения узла сети, который будет иметь право для получения следующего блока во время майнинга.

При майнинге с применением алгоритма Proof-of-stake, ведется учет количества коинов на бумажнике, что дает возможность генерировать последующие блоки при помощи того узла, который имеет больший баланс. Многие пользователи применяют данный алгоритм при майнинге, так как для этого не обязательно иметь оборудование с высокими системными требованиями, к тому же, полностью исключается вероятность напрасной траты вычислительной мощности. Достаточно лишь иметь значительную долю электронных монет на своем кошельке.

По большому счету технология Proof-of-stake очень схожа с открытием депозита в банке. Вы кладете деньги на счет и раз в год за это получаете определенный процент. Различие только во временных промежутках.

Важно: несмотря на употребление в данной статье термина «майнинг» — это не верно. В алгоритме PoS нет майнинга в «традиционной» форме — выплаты осуществляются за счет комиссии валидаторам (пользователям) создающим блоки и подтверждающим транзакции. Однако, в статье данный процесс и дальше будет называться майнингом для облегчения восприятия.

Отличия между Proof of Work и Proof of Stake

Основные различия между этими двумя технологиями:

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.

PoS майнинг: преимущества и недостатки

В пользу PoS приводятся такие аргументы:

• Для проведения атаки на сеть нужны значительные средства. Даже если такую сеть можно взломать, с финансовой точки зрения это нецелесообразно. А если у атакующего большое количество токенов, он сам пострадает от этой атаки, поскольку устойчивость криптовалюты будет нарушена.
• Не стоит вопрос впустую потраченных мощностей. В случае с PoW-майнингом огромное количество мощности тратится в никуда – компьютеры выполняют вычисления, за которые могут не получить вознаграждения. В PoS затраты электроэнергии намного меньше, и энергия не расходуется зря. Невысокие требования к вычислительным ресурсам. Не нужно покупать айсики и другое дорогостоящее оборудование.

Аргумент против:

• PoS дает мотивацию накапливать средства в одних руках. Это может плохо сказаться на децентрализации сети. Небольшая группа пользователей может собрать достаточно средств и навязывать свои правила работы сети другим участникам.

Споры между сторонниками Pos и Pow идут уже долгое время, потому что у каждого алгоритма есть свои достоинства и недостатки. Многие считают самым безопасным решением гибридный вариант PoS- и PoW-систем. И некоторые криптовалюты выбирают именно такой подход – PoW на этапе выпуска через классический майнинг, и этап PoS после завершения эмиссии. PoS-системы легче для имплементации и почти такие же надежные с точки зрения безопасности.

Какие криптовалюты поддерживает Proof of Stake?

Самые популярные валюты — Bitcoin, Ethereum, Litecoin и т.д. — Proof of Stake не поддерживают. Рассмотрим некоторые интересные варианты из оставшихся.

LeoCoin

Монета, которая размещает регистры транзакций исключительно на ПК участников сети и не подпускает к ним стороннее вмешательство. Платформа полностью децентрализована, средства переводятся от клиента к клиенту с помощью смарт-контрактов, так что транзакции не контролируются никаким верховным органом.

Операции надежны благодаря объединению прозрачных регистров, отслеживающих каждую транзакцию. Отмечается малый размер комиссий в системе, что связано с отсутствием каких-либо посредников и регуляторов.

• годовая ставка — 20%;
• торгуется на пяти крупных биржах;
• рыночная капитализация $24 831 797 (апрель 2018);
• сайт поддерживает русский язык.

ReddCoin

Эту валюту разработчики позиционируют как социальную. Она создана, чтобы давать “чаевые” в различных социальных сетях — YouTube, Твиттер, Reddit и пр. Другими словами, для монетизации контента. Конечная цель — сделать криптовалюты как можно более массовым и доступным явлением.

Примечателен подход ReddCoin к облегчению восприятия криптовалют простым населением. Майнинги, торги и прочие атрибуты этой сферы доступны и понятны далеко не всем. А вот альтернатива привычным лайкам в соцсетях в перспективе может быть востребована.

• годовая ставка — 5%;
• торгуется на восьми биржах, в частности Bittrex;
• рыночная капитализация $121 058 329.

ClubCoin

Одноранговая децентрализованная система, где каждая транзакция появляется в публичном регистре. Таким образом переводы доступны для просмотра каждому, но контролировать их никто не может. Концепция валюты в том, чтобы отдать всю возможную власть совокупности пользователей.

Высокая мощность платформы обеспечивается открытым исходным кодом и полной прозрачностью. Ни у какого участника нет больше власти, чем у другого. Единственный параметр распределения полномочий — количество ClubCoin на балансе.

• годовая ставка — 20%;
• торгуется на двух биржах, в частности Bittrex;
• рыночная капитализация $43,108,009.

NovaCoin

Попал в наш список и один из форков Биткоина, особенность которого в гибридном методе подтверждения транзакций. Такой способ значительно повышает устойчивость платформы к хакерскому проникновению, а еще к перегрузкам и скачкам мощности. Сеть одноранговая, то есть все участники имеют равные права.

При совершении операций нет необходимости указывать свои приватные данные, что гарантирует максимальную анонимность и безопасность. А пиринговая архитектура сети защищена от какого бы то ни было влияния.

• годовая ставка — 100%;
• торгуется на восьми разных биржах;
• рыночная капитализация $6 642 668.

BlackCoin

В списке тех криптовалют, какие поддерживают Proof of Stake, находится и форк предыдущей монеты. Он отделился от NovaCoin в начале 2014 года. Создатель — россиянин Павел Васин. Изначальная цель разработки заключалась в том, чтобы дать миру понять: “доказательство выполненной работы”, PoW, не единственный гарант безопасности криптовалюты.

Сеть работает на технологии “минтинга”, то есть для доказательства владения в блокчейне создаются новые блоки. Неважно, какая производительность у компьютера участника, достаточно держать его включенным, а кошелек открытым, чтобы получать постоянный доход от своей суммы, вместо того, чтобы майнить в привычном смысле этого слова.

• годовая ставка — 1%;
• торгуется на Poloniex и Bittrex в крупных объемах;
• рыночная капитализация $17 408 552

OKCash

Последняя в нашем списке криптовалют Proof of Stake на сегодня. Это, в свою очередь, форк BlackCoin. Выделяется моментальным подтверждением транзакций и удобным приложением для работы с балансом.

• годовая ставка 20%;
• торгуется на Bittrex, объемы незначительные;
• рыночная капитализация $9 068 224.