PoS

Вместо использования вычислительных ресурсов валидаторы блокируют монеты в кошельке. Чем больше монет задействовано кошельком для стейкинга, тем выше вероятность создания блока. В качестве вознаграждения валидаторы блокчейнов на базе PoS также получают награду за блок (есть не во всех блокчейнах) и комиссии за транзакции.

Как появился и где применяется PoS

Обсуждение консенсуса на основе доказательства доли началось на форуме Bitcointalk в 2011 году. Первый блокчейн на базе Proof-of-Stake — Peercoin — запустил анонимный разработчик под псевдонимом Sunny King в 2012 году. PoS позиционируется как более гибкая и экологичная альтернатива PoW, не требующая дорогостоящего оборудования и значительных энергозатрат для решения вычислительных задач.

Сейчас на консенсусе PoS работают многие альткоины, включая EOS, Tezos, Neo, Algorand и т.д. Для Эфириума замена консенсуса PoW на PoS — один из важнейших аспектов перехода на Ethereum 2.0.

Как создаются блоки на PoS

В алгоритме доказательства доли применяется псевдослучайный процесс выбора валидатора следующего блока на основе комбинации факторов. На выбор влияет сумма заблокированных монет для стейкинга, рандомизация (случайный выбор узла), состояние узла и возраст монет. Учет различных факторов снижает вероятность захвата контроля над сетью группой валидаторов с наибольшим количеством участвующих в стейкинге монет. При этом у разных блокчейнов на базе PoS комплекс правил по выбору создателя следующего блока может отличаться.

При создании блока валидатор проверяет действительность транзакций в блоке, подписывает и добавляет блок в цепочку. За работу узел получает вознаграждение в виде награды за блок, присутствующей не во всех блокчейнах, и комиссий за все транзакции в блоке. Если валидатор захочет прекратить стейкинг и потратить монеты, ему придется подождать определенное количество блоков для их «разморозки». Как правило, период ожидания составляет несколько дней. Он необходим для исключения случайных или намеренных ошибок в добавленных узлом блоках.

Безопасность и развитие алгоритмов

Запуск узлов в блокчейнах на PoS во много раз дешевле закупки оборудования для майнинга на PoW. Существенные затраты состоят только в приобретении монет. Но для гарантии успешной атаки 51% валидатору-злоумышленнику необходимо приобрести более 50% эмитированных монет, что может обойтись в миллиарды долларов для популярных проектов.

В современных реализациях Proof-of-Stake предусмотрены различные механизмы безопасности для предотвращения захвата сети. Поэтому простого доминирования по количеству задействованных монет может быть недостаточно. Например, валидаторы выбираются голосованием держателей монет и периодически меняются. В случае серьезного нарушения правил протокола узел может потерять часть депозита и возможность дальнейшего участия в стейкинге. Однако и «рейдер» с неограниченными ресурсами может запустить этот процесс в отношении добросовестных валидаторов.

На основе первой версии PoS появились производные алгоритмы консенсуса, их часто называют «вторым поколением PoS»: делегированное доказательство доли (DPoS), арендованное доказательство доли (LPoS), доказательство доли суперузла (SPoS), доказательство полномочий (PoA) и другие. Они работают быстрее, лучше защищены и более надежны, но во многих случаях это достигается усилением централизации.