Як працює Proof of Stake: все, що потрібно знати про механізм консенсусу нового покоління

Proof of Stake як працює? Замість обчислювальної потужності цей алгоритм консенсусу спирається на розмір монет, які учасники готові заблокувати в мережі. Це кардинально відрізняє PoS від традиційного Proof of Work і відкриває нові можливості для енергоефективності, масштабованості та безпеки блокчейну.

Принцип роботи: від теорії до практики

Введений у 2011 році як рішення проблем Proof of Work, Proof of Stake працює на принципі випадкового відбору валідатора з мережі. Система враховує кілька факторів: обсяг заблокованих монет, час їх перебування в стейкінгу, рандомізацію та фінансове забезпечення вузла.

Коли учасник хоче приєднатися до процесу валідації, він блокує певну кількість монет у мережі. Чим більше монет у стейкінгу, тим вища ймовірність бути обраним для створення наступного блоку — процес, що називається форжингом. Однак система не працює за принципом «чим багатший, тим вірогідніше»: використовуються спеціальні механізми рандомізації та вибору за тривалістю стейкінгу, щоб запобігти домінуванню одних учасників.

Методи відбору валідаторів

Випадковий вибір блоку передбачає пошук нод з найменшим хешем і одночасно найбільшою сумою в стейкінгу. Цей підхід, хоч і справедливий, але передбачуваний: обсяг монет кожного учасника знаходиться у відкритому доступі.

Вибір за часом стейкінгу працює інакше: валідатори відбираються залежно від тривалості перебування їх токенів у блокчейні. Тривалість розраховується як добуток кількості днів і розміру ставки. Після створення блоку лічильник обнуляється, що запобігає частому переобранню одних і тих же учасників.

Процес валідації та винагорода

Вибраний валідатор перевіряє коректність транзакцій, підписує блок і додає його до ланцюга. За це він отримує частину комісій від транзакцій у блоці, а іноді і додаткову винагороду в монетах.

Якщо валідатор захоче вийти з системи, його нагороди та ставка блокуються на певний час — це дозволяє мережі перевірити, чи не додавав учасник підроблені блоки. Якщо шахрайство виявлено, валідатор втрачає частину своїх коштів (процес називається «слешингом»). Такий економічний стимул захищає мережу від недобросовісних дій.

Які мережі використовують Proof of Stake

Після міграції Ethereum на PoS в рамках оновлення Ethereum 2.0 цей механізм став стандартом для нових блокчейнів. Сьогодні PoS застосовують:

-Solana -Avalanche

• Горошок
• Ланцюжок BNB
• Розумний ланцюг BNB

Кожна мережа адаптує механізм під свої потреби, створюючи власні варіації алгоритму.

Переваги PoS перед PoW

Економічність енергії — головна перевага. Вартість участі залежить від економічних витрат на стейкінг, а не від енергозатрат на розв'язання математичних головоломок. Це незрівнянно економічніше Proof of Work.

Більш доступна децентралізація. Запуск ноди перестав вимагати дорогоцінного майнінгового обладнання. Кожен бажаючий може заблокувати монети та брати участь у валідації, що знижує бар'єр входу та сприяє розподілу мережі.

Масштабованість без обмежень. Оскільки мережа не залежить від фізичних потужностей майнерів, додати нових валідаторів значно простіше і дешевше.

Економічна безпека. Валідатор ризикує власними коштами — якщо мережа виявить шахрайство, він втратить більше, ніж заробить. Таким чином, недобросовісна поведінка стає економічно недоцільною.

Адаптивність. Proof of Stake легко модифікується під різні завдання та потреби різних блокчейнів, що дозволило створити безліч його варіацій.

Недоліки та ризики PoS

Незважаючи на переваги, механізм має суттєві недоліки.

Проблема форків. При PoS немає економічного покарання за валідацію обох сторін форка — на відміну від PoW, де це вимагає величезних енергозатрат. Це дозволяє зловмисникам легше атакувати мережу під час розгалуження.

Бар'єр входу в стейкінг. Хоча PoS доступніший, ніж PoW, учасникам все ж потрібні нативні токени блокчейна. Часто ефективний стейкінг вимагає значних інвестицій, що може виключити користувачів без капіталу. У PoW будь-хто міг працювати на дешевому обладнанні або приєднатися до пулу.

Уразливість до атаки 51%. Хоча обидва механізми вразливі, PoS більш чутливий до цього ризику. Якщо ціна токена впаде або блокчейн матиме низьку капіталізацію, ворог теоретично зможе скупити більше половини токенів за дешевизною і захопити контроль над мережею.

Варіації Proof of Stake

Proof of Stake як працює в кожному блокчейні, залежить від його специфіки. Розвивалися різні модифікації алгоритму:

Делеговане Доказательство Ставки (DPoS)

Дозволяє користувачам стейкити монети, не стаючи повноцінним валідатором. Замість цього вони виступають делегатами: вносять кошти через обраного валідатора і отримують частину його винагороди. Делегати обирають валідаторів, орієнтуючись на розмір запропонованого стимулу і репутацію.

Номінований Proof of Stake (NPoS)

Використовується в Polkadot. Схожа на DPoS, але з ключовою відмінністю: номінант ризикує втратити свої кошти, якщо обраний ним валідатор виявиться недобросовісним. Кожен номінант може вибрати до 16 валідаторів, і мережа розподіляє його монети між ними порівну. Polkadot застосовує теорію ігор для вибору валідаторів.

Доказ стейкованої влади (PoSA)

Використовує BNB Smart Chain. Комбінує Proof of Authority та Proof of Stake: група з 21 активного валідатора, обраних за кількістю делегованих BNB, по черзі створює блоки. Цей список оновлюється щодня.

Підсумки

Від епохи Біткоїна та його обчислювальної потужності блокчейн-спільнота перейшла до економічного консенсусу. Proof of Stake як працює, доводить ефективність цього підходу: мережі отримали економічність, масштабованість та справедливість. Хоча Proof of Work все ще використовується Біткоїном і рядом інших проектів, Proof of Stake стає стандартом нового покоління блокчейнів — і це зміна буде з нами довгий час.