Что такое алгоритм Proof-of-Stake? В каких криптовалютах он используется, а какие все еще работают на майнинге? Чем он отличается от Proof-of-Work и какие существуют еще более экологичные альтернативы PoS? Все тонкости объяснены в этом материале.
Что такое Proof-of-Stake (PoS)
Proof-of-Stake — это механизм проверки транзакций, проводимых в блокчейн-сети определенных криптовалют. PoS похож на Proof-of-Work, но не требует майнинга для подтверждения блоков транзакций. Определение Proof-of-Stake подразумевает, что транзакции подтверждаются за счет стейкинга, иными словами — содержания монет на кошельках их владельцев. Да, это буквально держание коинов и отказ от их продажи на определенное время. Вы предлагаете свои криптокоины как ставку для возможности проверить блок и стать валидатором, то есть подтверждающим проверку участником сети. Ставка должна превышать определенное количество монет; в случае с эфириумом, например, эта сумма равняется 32 ETH. Валидаторы выбираются случайным образом, так что вам может и не повезти. Валидаторы также получают вознаграждение, его размер заранее определен. Максимальное количество монет, которое эмитент может выпустить на рынок, тоже известно.
Таким образом, отвечая на вопрос «Что значит „доказательство доли владения“?», мы можем сказать, что это заработок на содержании криптовалюты на своем кошельке и активное участие в процедуре подтверждения новых блоков в той или иной сети. Сети могут быть разными, поскольку механизмом Proof-of-Stake пользуется далеко не одна монета. Такой «майнинг» не требует оплачивать бесконечные счета за электроэнергию и покупать дорогостоящее оборудование, а прибыль может превышать то, что вы потенциально получили бы как майнер. Биткоин, как вы уже могли понять, не входит в список токенов с защитой по методу «подтверждение доли». Как и любые другие PoW-коины, требующие майнинга. Можно ли преобразовать механизм проверки BTC в Proof-of-Stake? Теоретически да. Однако для этого потребуются годы, а курс монеты может резко снизиться, из-за чего на ее создателей будет оказано давление со стороны сообщества инвесторов. Поэтому пока что криптовалюты с защитой по методу «подтверждение доли» остаются без самой известной монеты в мире.
Proof-of-Stake vs Proof-of-Work
Отличие между доказательством доли владения и доказательством выполнения работы понятно: один механизм требует майнинга, а второй — стейкинга. Стейкинг — это держание монет у себя на счете. Валидаторы, которые держат монеты, предлагают определенное их количество для участия в процедуре подтверждения блока транзакций. Если их выбирают (а происходит это рандомно), они получают прибыль. Если не выбирают — ждут другой транзакции. Майнинг же — это поиск криптографического ключа блока, или хеша, при помощи сложных вычислений. Их выполняют специальные машины. После того как хеш блока найден, майнер награждается заранее известной суммой. Таким образом, майнеры инвестируют в электричество и оборудование, а валидаторы — в сами монеты сети. Proof-of-Stake потребляет минимальное количество энергии, что выгодно отличает эту технологию. Но по функционированию внутри сети блокчейн консенсус Proof-of-Stake не отличается от других консенсусов: он обеспечивает безопасность, подлинность транзакций и их отслеживаемость.
Кроме Proof-of-Work, существует алгоритм Proof-of-Authority. Это алгоритм, который основан на репутации валидаторов, то есть пользователей, проверяющих блоки транзакций. Репутация — это и есть ставка таких пользователей. Они не предлагают коины, чтобы проверить транзакции, а количество валидаторов вдобавок ограниченно — далеко не каждый пользователь может похвастаться кристально чистой репутацией. Чтобы стать валидатором в алгоритме консенсуса Proof-of-Authority, нужно подтвердить свою личность в блокчейне (что уже не относится к децентрализации и анонимности) и заслужить право быть избранным путем совершения сделок и безошибочной проверки блоков.
Proof-of-History против Proof-of-Stake
Чем Proof-of-History отличается от Proof-of-Stake? Proof-of-History — это метод проверки, созданный внутри блокчейна Solana. Он представляет собой алгоритм синхронизации блокчейна. У алгоритма есть внутренние часы, которые показывают одно и то же время на всех узлах. Благодаря этой синхронизации узлы (то есть компьютеры в сети) могут проверять время, прошедшее между блокчейн-операциями. Они делают это автоматически, в то время как в других сетях валидаторам нужно контактировать друг с другом, чтобы прийти к единому соглашению о временной расположенности действий. Такая технология, по мнению экспертов, и становится заменой Proof-of-Stake.
Благодаря механизму Proof-of-History криптовалюта может предлагать сниженные транзакции за перевод валюты, покупку и продажу. Транзакции проходят в несколько раз быстрее, чем обычно, что делает сеть более масштабируемой. Но количество валидаторов не позволяет расширить блокчейн так, как хотелось бы его создателям: сейчас в сети Solana существует около 1200 валидаторов, знакомых с новой технологией. Кто знает — может быть, в ближайшем будущем эта технология перевернет рынок с ног на голову?
Плюсы и минусы Proof-of-Stake
Какие преимущества есть у Pure Proof-of-Stake:
- Эффективность. Означает, что этот механизм не требует таких денежных вложений, как Proof-of-Work. Вам не нужно оплачивать электричество, которое потребляют решающие математические задачки компьютеры. Вам не нужно покупать оборудование, которое сможет эти задачки быстро решать. Вам не нужно чинить это оборудование и решать проблемы с присоединением к пулу майнеров, чтобы заработать больше, чем в одиночестве. Покупаете монеты — используете их как ставку — получаете новые монеты. Профит!
- Экологичность. В 2021 году потребление электроэнергии, использующейся для добычи биткоина, увеличилось до 121 тераватт-часа. Это огромный показатель! Он превышает показатели потребления электроэнергии в Аргентине, Нидерландах или Швейцарии. Вся страна может пользоваться таким объемом энергии целый год! Разумеется, такое положение дел не радует борцов за экологию, а потому алгоритм Proof-of-Stake приветствуют во всем мире.
- Безопасность. Если валидатор подтверждает мошенническую транзакцию, он теряет деньги. Поэтому Proof-of-Stake считается надежным алгоритмом. Это правило стимулирует честную и внимательную проверку и препятствует мошенническим сговорам.
- Децентрализованность. Блокчейны Proof-of-Stake работают быстрее — для подтверждения блоков не требуется долгая обработка транзакций путем математических вычислений. Платформы на PoS легко масштабируются и становятся настоящими гигантами децентрализации, поскольку участвовать в блокчейне может кто угодно — вам не нужны гигантские вложения.
- Адаптивность. Proof-of-Stake подстраивается под разные потребности и легко адаптируется к вызовам рынка. Это универсальный механизм, он подходит для всех вариантов использования блокчейна, включая его распространение внутри банковских систем.
А теперь поговорим о минусах этой технологии.
- Ограниченность. Для участия в сети в качестве валидатора вам придется купить криптовалюту. А для этого нужно потратить фиатные деньги, то есть так или иначе вложиться в ваше начинание. Чем выше ваша ставка валидатора, тем выше шанс, что вы будете выбраны для проверки блока транзакций. Но шанс есть на самом деле в любом случае: некоторые блоки проверяются не одним человеком, а сразу, например, 130. Топ-валидаторы специально скупают монеты, а затем объединяются в пулы, чтобы заработать как можно больше денег.
- Подверженность одному виду атак. В сети существует так называемая «атака 51 процента». Это означает, что участник или пул участников, обладающий более чем 50 процентами возможностей для валидации блоков, может начать контролировать блокчейн-сеть. Но такой атаке подвержены и PoW-сети, а при взятии блокчейна под свой контроль группа пользователей рискует обвалить котировки этой криптовалюты, тем самым обанкротив самих себя.
- Затрудненность перехода. Многие криптовалюты, работающие на PoW, хотели бы перейти на новый алгоритм. Однако сделать это довольно сложно: нужно менять весь механизм их функционирования. Так, например, мы не можем сказать, когда эфириум перейдет на Proof-of-Stake, потому что этот процесс занимает не один месяц.
- Разница в доходах. Сейчас майнеры зарабатывают больше, чем валидаторы. Но это только пока: алгоритм Proof-of-Stake захватывает рынок быстрее, чем вы читаете этот материал. Однако для некоторых пользователей этот факт может сыграть большую роль в выборе формата участия в блокчейн-сетях.
Принципы работы Proof-of-Stake
Как работает Proof-of-Stake? Все просто. Существует блокчейн-сеть, в которой проходят криптотранзакции и формируются блоки. Представим, что это сеть Cardano, монеты, которая работает на алгоритме Proof-of-Stake. Блоки нужно подтверждать. Вы покупаете монеты Cardano и «ставите» их как валидатор. Чем больше ставка, тем выше шанс стать валидатором. Система, автоматически выбирающая валидаторов, рассматривает размер вашей ставки, «возраст» монет (насколько давно вы использовали эти коины для стейкинга последний раз; чем дольше они пассивно хранятся на кошельке — тем лучше) и рандомно присваивает возможность валидации нескольким пользователям. Их количество зависит от объема блока и количества транзакций в нем. После этого вы проверяете транзакции в блоке (не вручную, к счастью — для этого есть специальный софт). Монеты, которые были вашей ставкой, блокируются на вашем кошельке, вы не можете их продать.
Согласно этой модели Proof-of-Stake, «возраст» монет после их использования в процессе подтверждения блока сбрасывается до нуля. Затем их нельзя использовать для стейкинга еще какое-то время.
Делегированное доказательство доли владения
Delegated Proof-of-Stake — это эволюция концепции Proof-of-Stake, которая заключается в добровольном выборе валидаторов для проверки блоков. Выбирает их сообщество держателей монет. Такие валидаторы называются делегатами или производителями блоков. Но ставят они не свои токены, а токены пользователей, которые за них проголосовали. Благодаря этому пользователи получают прибыль, не переводя свои монеты на чужой кошелек. Делегаты меняются с каждым новым блоком. Их количество может достигать 100 пользователей. Здесь все честно: чем больше токенов вы добавляете в «общий котел», тем больше прибыли получите. Работает такая вещь практически на всех криптомонетах; ею, к примеру, активно пользуются в сети Polkadot.
Список криптовалют на Proof-of-Stake
Список лучших коинов на Proof-of-Stake включает в себя:
- Ethereum (коин ETH);
- Cardano (коин ADA);
- Polkadot (коин DOT);
- Avalanche (коин AVAX);
- Cosmos (коин ATOM);
- NEAR Protocol (коин NEAR);
- Algorand (коин ALGO);
- Flow (Dapper Labs) (коин FLOW);
- Toncoin (коин TON);
- Elrond (коин EGLD);
- eCash (коин XEC);
- The Graph (коин GRT);
- Neo (коин NEO);
- Helium (коин HNT);
- THORChain (коин RUNE);
- Dash (коин DASH);
- GateToken (коин GT);
- Waves (коин WAVES);
- Mina (коин MINA);
- Celo (коин CELO);
- Kusama (коин KSM);
- Decred (коин DCR);
- Oasis Network (коин ROSE);
- Qtum (коин QTUM);
- Theta Fuel (коин TFUEL);
- IOStoken (коин IOST);
- Ontology (коин ONT);
- Casper (коин CSPR).
Вытеснит ли Proof-of-Stake майнинг?
Может ли Proof-of-Stake полностью вытеснить и заменить майнинг? Скорее всего. Фактически это «зеленая» альтернатива алгоритму PoW, обеспечивающая функционирование крипторынка на «пять с плюсом». Судите сами: потребление энергии ниже, дорогостоящее оборудование не требуется. Исследователи уверены, что если Ethereum и Dogecoin перейдут на алгоритм Proof-of-Stake, то их потребление энергии снизится на 99,9%. Это можно отследить на любой диаграмме, показывающей сравнительные характеристики двух алгоритмов.
А если майнеры будут использовать возобновляемые источники электроэнергии? Например, начнут получать энергию из солнечных лучей, как уже сейчас делают многие майнинговые компании, или поставят майнинговые установки рядом с вулканами, как это сделал Сальвадор. Да, вероятно, это поможет решить энное количество проблем, поскольку энергия будет возобновляться. Однако сам факт необходимости использования электричества в работе не исчезнет, из-за чего Proof-of-Work мало-помалу уйдет в прошлое.
Эксперты считают, что уход алгоритма Proof-of-Work может задержать факт расположения майнинговых систем вблизи источников энергии, которую было бы слишком дорого транспортировать на те или иные расстояния. Например, если источник энергии находится в пустыне (допустим, это солнечные батареи), намного дешевле будет разместить майнинговые установки рядом с ним и расходовать энергию именно на майнинг. Майнеры за нее все равно заплатят! А вот если транспортировать энергию из пустыни в ближайшие города, ее стоимость резко возрастет, что точно не понравится местным жителям. Аргумент? Да. Поможет ли это оставить алгоритм Proof-of-Work на плаву? Вряд ли — целые страны выступают против него даже на законодательном уровне. Вспомнить хотя бы Китай, запретивший майнинг и оборот криптовалют.
А что такое закон об инфраструктуре Poof-of-Stake? Может ли он повлиять на популяризацию алгоритма Proof-of-Stake в Америке, в которой он и принимается чаще всего? Вероятно, да: администрация Байдена намерена ужесточить налоговое законодательство в сфере цифровых валют. Теперь налоги придется платить всем, кто хоть как-то относится к криптовалютам, то есть продает их, покупает, создает или пассивно инвестирует в них. Обо всех этих действиях государству нужно будет сообщать через налоговые формы, которые заполняются самими американцами. Если вы что-то неправильно укажете, а налоговая служба это обнаружит, то можете ожидать штрафы. Да, даже в том случае, если вы непредумышленно скрывали информацию, а просто не знали о необходимости ее предоставления.
Закон уже активно критикуется: местные жители уверены, что власть имущие хотят просто собрать побольше денег, чтобы оплатить намеченные расходы государства. Более того, согласно новым законам, все пользователи криптовалют будут вынуждены раскрывать информацию о себе, что уже нельзя назвать децентрализацией, стоящей во главе рынка. Coinbase, Square и Ribbit Capital предупреждают своих пользователей: этот закон ужесточает финансовый надзор и открывает дорогу для еще большего закрытия отрасли. Против проекта закона также выступают организации Fight for the Future и Electronic Frontier Foundation, борющиеся за конфиденциальность пользователей блокчейна. Нельзя сказать, что это не дало своих плодов: сенаторы уже пообещали, что майнеры, валидаторы, поставщики кошельков, разработчики программного обеспечения и иные нефинансовые посредники не попадут под действие требований о раскрытии информации и оплате налогов. Впрочем, это не очень понравилось их коллегам, которые предложили валидаторам все же раскрывать личную информацию и оплачивать налог. Как все это в итоге будет реализовано на практике — скоро увидим.
Затормозит ли это популяризацию алгоритма Proof-of-Stake и ухудшит ли его репутацию? Вряд ли. Законы, которые ужесточают рынок, принимаются повсеместно, но это не особо влияет на реакцию вкладывающихся в крипту инвесторов. Однако он явно усложнит обращение с криптоактивами, к чему нужно готовиться уже сейчас.