В процессе работы блокчейна механизм консенсуса является ключевым для поддержания безопасности и согласованности сети, а механизм консенсуса PoS выбирает валидаторов через ставку токенов. В этой статье подробно рассматривается принцип работы механизма консенсуса PoS, раскрывая, как этот механизм обеспечивает безопасность транзакций и стабильную работу блокчейна без необходимости в энергоемких вычислениях.
Что такое PoS?
Proof of Stake (PoS, доказательство доли) — это механизм консенсуса, используемый в блокчейне, который выбирает валидаторов путем ставки криптовалюты; эти валидаторы отвечают за подтверждение транзакций и создание новых блоков.
Профессиональная финансовая сеть Nerdwallet отмечает, что PoS, в отличие от традиционного Proof of Work (PoW, доказательство работы), не требует больших затрат энергии для выполнения сложных математических расчетов, а основывается на количестве токенов, удерживаемых пользователями, что делает его более экологичным и энергоэффективным.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о (механизмах консенсуса).
Как работает механизм консенсуса PoS?
В системе PoS участники могут заблокировать свои криптовалюты в сети, этот процесс называется "ставка".
Ставящие становятся кандидатами на роль валидаторов блоков; когда они выбираются, они несут ответственность за обработку новых транзакций и проверку их законности, что также дает им возможность получить вознаграждение от сети. Этот механизм не только снижает технический порог участия, но и уменьшает зависимость от энергоемкого оборудования, поэтому он более устойчив по сравнению с системами PoW.
Источник изображения: (Crypto City) Схема работы механизма консенсуса PoS
Отчет Швейцарского Всемирного экономического форума указывает на то, что PoS не лишен рисков или недостатков. Поскольку выбор валидаторов в PoS основан на количестве удерживаемых токенов, это может приводить к тому, что крупные держатели токенов получают чрезмерное влияние; во-вторых, если в процессе ставок произойдет техническая ошибка или атака на сеть, ставящие могут понести убытки, что увеличивает риск участия.
В целом, PoS предлагает решение для блокчейна с низким потреблением энергии и низким порогом участия, но также сталкивается с такими вызовами, как централизация и риски безопасности.
Хотите узнать больше о (ставках в криптовалюте)?
В чем различия между PoS и PoW
PoW полагается на майнеров для проверки транзакций и создания новых блоков, решая сложные математические задачи, этот процесс требует значительных вычислительных мощностей и приводит к высоким затратам энергии, особенно в крупных сетях, таких как Bitcoin.
Источник изображения: (Crypto City) Сравнение различий между PoS и PoW
По сравнению с PoW, узлы PoS выбираются на основе количества ставленных криптовалют, валидаторы ставят токены, чтобы участвовать в валидации и получать вознаграждение, что значительно снижает энергетические затраты. Например, после перехода Ethereum на PoS его потребление энергии сократилось на 99,95%.
(Crypto City) провело более детальное сравнение характеристик механизмов PoW и PoS и представило это в таблице ниже:
Характеристики
Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
Механизмы валидации проверяют транзакции через майнеров, решающих сложные математические задачи; валидаторы, выбранные случайным образом через ставку токенов, подтверждают транзакции. Энергетические затраты высоки, так как требуется значительная вычислительная мощность и электроэнергия; понижен, значительно снижается потребность в вычислительных мощностях. Механизм вознаграждения: майнеры выигрывают блоковые вознаграждения через конкуренцию за добычу; валидаторы получают транзакционные сборы за подтверждение блоков через ставку токенов. Децентрализация: есть риск централизации, крупные майнинг-пулы могут контролировать значительные вычислительные мощности; теоретически более децентрализован, но пользователи с большим количеством токенов имеют большее влияние. Безопасность: для атаки 51% необходимо контролировать более 50% вычислительных мощностей. Экономические стимулы: злоумышленники могут потерять ставленные токены, что снижает мотивацию для атак. Порог входа: требуется мощное вычислительное оборудование, чтобы стать валидатором; в PoS стать валидатором можно, просто ставя токены, что является относительно низким порогом.
Источник изображения: (Crypto City) Сравнение характеристик механизмов консенсуса PoS и PoW
Стоит отметить различия в безопасности: безопасность PoW зависит от вычислительной мощности, предотвращая атаки, при которых злоумышленник контролирует более 50% вычислительной мощности; в то время как PoS обеспечивает экономические стимулы и механизмы наказания через ставку токенов, и злоумышленники, действующие злонамеренно, потеряют свои ставленные токены.
Хотя PoS теоретически может способствовать децентрализации, крупные держатели токенов все же могут обладать большей властью, и вопрос о том, как избежать чрезмерной централизации власти, остается его вызовом.
Как PoS уменьшает атаки 51%
В системе PoW злоумышленник, контролирующий более 50% вычислительной мощности, может инициировать так называемую "атаку 51%", манипулируя записями блокчейна и осуществляя двойные расходы криптовалюты.
Но в PoS стоимость такой атаки очень высока. NerdWallet поясняет, что злоумышленникам в механизме PoS необходимо удерживать значительное количество токенов, чтобы контролировать большинство ставленных токенов; а в случае неудачи атаки они потеряют свои ставленные токены, что означает, что Po значительно увеличивает затраты на атаки через экономическую структуру.
Кроме того, такие блокчейны, как Ethereum, основанные на PoS, планируют внедрение технологии шардирования (Sharding), чтобы повысить масштабируемость и безопасность сети. Технология шардирования разделяет блокчейн на несколько меньших частей (называемых "шардами"), каждая из которых имеет своего валидатора. Это делает атаки на всю сеть гораздо более сложными и затратными, даже если злоумышленник попытается контролировать всю сеть.
Какие основные криптовалюты используют механизм блокчейна PoS?
В настоящее время множество основных блокчейнов используют механизм консенсуса Proof of Stake (PoS); эти криптовалюты выбирают PoS, потому что он относительно более энергоэффективен и имеет потенциал децентрализации по сравнению с Proof of Work (PoW).
Вот некоторые основные криптовалюты, использующие PoS:
Ethereum ($ETH)
Ethereum является одной из самых известных криптовалют, использующих PoS. С момента обновления "Слияния (The Merge)" в 2022 году Ethereum официально перешел с PoW на PoS, значительно снизив свои энергетические затраты.
Cardano ($ADA)
Cardano — это блокчейн-платформа, основанная на научных и академических исследованиях, которая с самого начала использует механизм PoS, при этом ее дизайн акцентируется на масштабируемости, безопасности и энергоэффективности.
Polkadot ($DOT)
Polkadot — это кросс-чейн протокол, предназначенный для подключения различных блокчейнов и реализации кросс-чейн передачи данных и ресурсов. Он использует механизм PoS для проверки транзакций и обеспечения безопасности сети.
Tezos ($XTZ)
Использование механизма PoS для содействия управлению сетью и принятию консенсусных решений, позволяя держателям токенов участвовать в валидации и получать вознаграждения.
Algorand ($ALGO)
Algorand — это блокчейн, ориентированный на скорость и децентрализацию, использующий чистый механизм PoS, обеспечивая децентрализацию сети и позволяя валидаторам быстро обрабатывать транзакции.
Есть ли недостатки в механизме консенсуса PoS? 3 потенциальных риска, которые нельзя игнорировать.
Несмотря на то, что консенсус PoS имеет множество преимуществ с точки зрения энергоэффективности и децентрализации, у него также есть некоторые потенциальные недостатки и вызовы. (Crypto City) выделяет 3 основных недостатка механизма PoS:
Риск концентрации власти
Экономические риски атаки 51%
Долгосрочная блокировка токенов
В системе PoS валидаторы определяются в зависимости от количества токенов, которые они удерживают; пользователи с большим количеством токенов имеют большую вероятность стать валидаторами и получать больше блоковых вознаграждений. Это может привести к ситуации, когда богатые становятся еще более богатыми, то есть участники с большим количеством токенов получают больше прибыли, что дополнительно укрепляет их влияние и ослабляет децентрализацию сети.
Швейцарский Всемирный экономический форум также отметил, что, хотя PoS рассматривается как механизм, способствующий более широкому участию, на практике из-за экономических требований к ставкам многим обычным пользователям трудно самостоятельно стать валидаторами, что привело к появлению профессиональных организаций или крупных пулов ставок.
С другой стороны, хотя PoS эффективно снижает вероятность атаки 51% благодаря экономическим механизмам наказания за ставку токенов, если злоумышленник обладает достаточным капиталом для контроля более 50% ставленных токенов, он все еще сможет манипулировать сетью. Хотя стоимость таких атак очень высока, это все же возможно в случае неравномерного распределения токенов.
Наконец, токены в системе PoS будут заблокированы на период ставки и не могут свободно перемещаться или использоваться. Если в сети произойдут значительные изменения или колебания цен, валидаторы могут не успеть продать или перевести свои активы, что увеличивает риски участников и, следовательно, влияет на гибкость инвесторов.
