Доказательство доли
 | Эта статья может быть несбалансированной по отношению к определенным точкам зрения . ( декабрь 2021 г. ) |
Протоколы Proof-of-Stake ( PoS ) — это класс механизмов консенсуса для блокчейнов , которые работают путем выбора валидаторов пропорционально их количеству активов в соответствующей криптовалюте. Это сделано для того, чтобы избежать вычислительных затрат на схемы доказательства работы (POW). Первым функционирующим использованием PoS для криптовалюты стал Peercoin в 2012 году, хотя схема на первый взгляд все еще напоминала POW. [1]
Описание
Чтобы транзакция блокчейна была распознана, ее необходимо добавить в блокчейн. В блокчейне доказательства доли добавляющие объекты называются минтерами или валидаторы (в блокчейнах доказательства работы эту задачу выполняют майнеры ) ; [2] в большинстве протоколов валидаторы получают за это вознаграждение. [3] Чтобы блокчейн оставался безопасным, он должен иметь механизм, предотвращающий возможность злонамеренного пользователя или группы взять на себя большую часть проверки. PoS достигает этого, требуя, чтобы валидаторы имели некоторое количество токенов блокчейна, что требует от потенциальных злоумышленников получить большую часть токенов в блокчейне для организации атаки. [4]
Доказательство работы (PoW), еще один широко используемый механизм консенсуса, использует проверку вычислительной мощности для проверки транзакций, требуя от потенциального злоумышленника получить большую часть вычислительной мощности сети валидаторов. [4] Это стимулирует потребление огромного количества энергии. PoS более энергоэффективен. [5]
Ранние реализации PoS страдали от ряда новых атак, в которых использовались уникальные уязвимости протоколов PoS. В конечном итоге возникли два доминирующих подхода: так называемые подходы , основанные на византийской отказоустойчивости , и подходы, основанные на цепочках . [6] Башир выделяет еще три типа PoS : [7]
- PoS на базе комитета (также известный как назначенный PoS , NPoS);
- делегированное доказательство доли (DPoS);
- жидкое доказательство доли (LPoS).
Атаки
Дополнительные уязвимости PoS-схем напрямую связаны с их преимуществом: относительно небольшим объемом вычислений, необходимых при построении блокчейна. [8]
Дальние атаки
Небольшая вычислительная мощность позволяет использовать класс атак, которые заменяют значительную часть основного блокчейна взломанной версией. Эти атаки называются в литературе под разными именами: « Дальняя атака» , «Альтернативная история» , «Альтернативная история» , «Пересмотр истории» , и они неосуществимы в схемах PoW из-за огромного объема требуемых вычислений. [9] Ранние стадии блокчейна гораздо более податливы для переписывания, поскольку в них, вероятно, участвует гораздо меньшая группа заинтересованных сторон, что упрощает сговор. Если предлагаются вознаграждения за блок и за транзакцию, злонамеренная группа может, например, переделать всю историю и получить эти вознаграждения. [10]
Также возможна классическая атака «ближнего радиуса действия» ( атака подкупа ), которая перезаписывает лишь небольшой хвостовой участок цепочки. [9]
Ничего не поставлено на карту
Поскольку валидаторам не нужно тратить значительное количество вычислительной мощности (и, следовательно, денег) на этот процесс, они склонны к атаке «ничего не поставлено на карту» : участие в успешной валидации увеличивает заработок валидатора, поэтому существует встроенная система валидации. -в стимуле для валидаторов принимать все представленные им форки цепочки, тем самым увеличивая шансы на получение комиссии за валидацию. Схемы PoS позволяют недорого создавать альтернативы блокчейна, начиная с любого момента истории ( бесплатное моделирование ). Отправка этих форков нетерпеливым валидаторам ставит под угрозу стабильность системы. [8] Если такая ситуация сохранится, это может привести к двойному расходованию , когда цифровой токен может быть потрачен более одного раза. [10] Это можно смягчить за счет наказания валидаторов, проверяющих конфликтующие цепочки. [10] (« экономическая завершенность » [11] ) или структурируя вознаграждения таким образом, чтобы не было экономического стимула для создания конфликтов. [3] PoS, основанные на византийской отказоустойчивости, обычно считаются устойчивыми к этой угрозе ( см. ниже ). [12]
Взяточничество
Атака со взяточничеством, когда злоумышленники финансово побуждают некоторых валидаторов одобрить их форк блокчейна, усиливается в PoS, поскольку переписывание значительной части истории может привести к сговору некогда богатых заинтересованных сторон, которые больше не держат на кону значительные суммы, чтобы потребовать необходимую большинство в какой-то момент назад и оттуда вырастить альтернативный блокчейн. Эта операция стала возможной благодаря низкой вычислительной стоимости добавления блоков в схеме PoS. [10]
Варианты
PoS на основе цепочки
По сути, это модификация схемы PoW, где соревнование основано не на применении грубой силы для решения одной и той же головоломки за наименьшее время, а на варьировании сложности головоломки в зависимости от ставки участника; головоломка решена, если в такт часам (|| — конкатенация):
Меньший объем вычислений, необходимый для решения задачи для важных заинтересованных сторон, помогает избежать чрезмерного использования аппаратного обеспечения. [13]
Номинированный PoS (NPoS)
Эта схема, также известная как «комитетная», предполагает выборы комитета валидаторов с использованием проверяемой случайной функции с вероятностью быть избранным с более высокой ставкой. Затем валидаторы случайным образом по очереди производят блоки. NPoS используется Ouroboros Praos и BABE . [14]
PoS на основе BFT
Схема «эпохи» BFT PoS (добавление блока в цепочку) такова: [15]
- «Предлагающий» с «предлагаемым блоком» выбирается случайным образом путем добавления его во временный пул, используемый для выбора только одного согласованного блока;
- Остальные участники, валидаторы, получают пул, подтверждают его и голосуют за один;
- Консенсус BFT используется для завершения блока, набравшего наибольшее количество голосов.
Схема работает до тех пор, пока не более трети валидаторов нечестны. Схемы BFT используются в Tendermint и Casper FFG. [15]
Делегированное доказательство доли (DPoS)
В делегированных системах Proof of Stake используется двухэтапный процесс: во-первых, [16] заинтересованные стороны избирают комитет по валидации, [17] иначе говоря, свидетели , голосуя пропорционально своим ставкам, затем свидетели по очереди предлагают новые блоки, за которые затем голосуют свидетели, обычно в стиле BFT. Поскольку в DPoS меньше валидаторов, чем во многих других схемах PoS, консенсус может быть установлен быстрее. Схема используется во многих сетях, включая EOS, Lisk, Tron. [16]
Жидкое доказательство доли (LPoS)
В ликвидном PoS любой, у кого есть ставка, может объявить себя валидатором, но для мелких держателей имеет смысл вместо этого делегировать свои права голоса более крупным игрокам в обмен на некоторые преимущества (например, периодические выплаты). Создается рынок, на котором валидаторы конкурируют по комиссиям, репутации и другим факторам. Владельцы токенов могут в любое время переключить поддержку на другого валидатора. LPoS используется в Tezos . [18]
Определение ставки
Точное определение «ставки» варьируется от реализации к реализации. Например, в некоторых криптовалютах для определения доли валидатора используется концепция «возраста монеты» — произведение количества токенов на время, в течение которого их удерживал один пользователь, а не просто количество токенов. [4] [13]
Реализации
Первой функционирующей реализацией криптовалюты с доказательством доли была Peercoin , представленная в 2012 году. [3] Затем последовали другие криптовалюты, такие как Blackcoin, Nxt , Cardano и Algorand . [3] Однако по состоянию на 2017 год [update]Криптовалюты PoS все еще не использовались так широко, как криптовалюты с доказательством работы. [19] [20] [21]
В сентябре 2022 года Ethereum , вторая по величине криптовалюта в мире в 2022 году, перешла с доказательства работы на систему механизма консенсуса с доказательством доли. [22] после нескольких предложений [23] [24] и некоторые задержки. [24] [25]
Обеспокоенность
Безопасность
Критики утверждают, что модель доказательства доли менее безопасна по сравнению с моделью доказательства работы. [26]
Централизация
Критики утверждают, что доказательство доли, скорее всего, приведет к тому, что блокчейны криптовалют станут более централизованными по сравнению с доказательством работы, поскольку система отдает предпочтение пользователям, имеющим большое количество криптовалюты, что, в свою очередь, может привести к тому, что пользователи, имеющие большое количество криптовалюты, будут иметь большое влияние на управление и направление криптоблокчейна. [27] [28]
Юридический статус в США
Регулирующие органы США спорят о правовом статусе модели «доказательство доли», при этом Комиссия по ценным бумагам и биржам утверждает, что вознаграждение за ставку является эквивалентом процентов, поэтому такие монеты, как эфир и ада, являются финансовыми ценными бумагами . [29] Однако в 2024 году SEC обошла этот вопрос, признав рыночные фонды Ethereum при условии, что они не будут ставить свои монеты в стейкинг. Уровень доли эфира в 27% от общего объема поставок был низким по сравнению с Cardano (66%) и Solana (63%). Однако отказ от размещения своих токенов означал, что фонды теряли около 3% потенциальной прибыли в год. [30] [31]
Потребление энергии
В 2021 году исследование Лондонского университета показало, что в целом энергопотребление , основанного на доказательстве работы, Биткойна было примерно в тысячу раз выше, чем у самой потребляющей системы доказательства доли, которая изучалась даже в рамках исследования, проведенного в 2021 году. наиболее благоприятных условиях и что большинство систем доказательства доли вызывают меньшее потребление энергии в большинстве конфигураций. [32]
В январе 2022 года заместитель председателя Европейского управления по ценным бумагам и рынкам Эрик Тедин призвал ЕС запретить модель доказательства работы в пользу модели доказательства доли из-за ее более низкого энергопотребления. [33]
15 сентября 2022 года Ethereum перевел свой механизм консенсуса с доказательства работы на доказательство доли в процессе обновления, известном как «Слияние». Это сократило потребление энергии Ethereum на 99%. [34]
Ссылки
- ^ Чжао, Вэньбин; Ян, Шунькунь; Ло, Сюн; Чжоу, Цзюн (26 марта 2021 г.). «О доказательстве доли PeerCoin для консенсуса в области блокчейна». ICBCT'21: 3-я Международная конференция по технологии блокчейн . АКМ. стр. 129–134. дои : 10.1145/3460537.3460547 .
- ^ Дейрментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28714.
- ^ Jump up to: а б с д Салех, Фахад (01 марта 2021 г.). «Блокчейн без отходов: доказательство доли». Обзор финансовых исследований . 34 (3): 1156–1190. дои : 10.1093/rfs/hhaa075 . ISSN 0893-9454 .
- ^ Jump up to: а б с Таска, Паоло; Тессоне, Клаудио Х. (15 февраля 2019 г.). «Таксономия технологий блокчейн: принципы идентификации и классификации» . Леджер . 4 . arXiv : 1708.04872 . дои : 10.5195/ledger.2019.140 . ISSN 2379-5980 . Архивировано из оригинала 22 апреля 2022 г. Проверено 26 апреля 2021 г.
- ^ Чжан, Ронг; Чан, Вай Кин (Виктор) (2020). «Оценка энергопотребления в блокчейнах с доказательством работы и доказательством доли» . Физический журнал: серия конференций . 1584 (1): 012023. Бибкод : 2020JPhCS1584a2023Z . дои : 10.1088/1742-6596/1584/1/012023 . ISSN 1742-6596 .
- ^ Дейрментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28715.
- ^ Башир 2022 , с. 334.
- ^ Jump up to: а б Деирментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28716.
- ^ Jump up to: а б Деирментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28713.
- ^ Jump up to: а б с д Сяо и др. 2020 , стр. 22.
- ^ Дейрментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28723.
- ^ Дейрментзоглу, Папакириакопулос и Пацакис 2019 , стр. 28717.
- ^ Jump up to: а б Башир 2022 , с. 335.
- ^ Башир 2022 , стр. 335–336.
- ^ Jump up to: а б Башир 2022 , с. 336.
- ^ Jump up to: а б Башир 2022 , с. 337.
- ^ Сяо и др. 2020 , стр. 21.
- ^ Башир 2022 , с. 337-338.
- ^ Ли, Вентинг; Андреина, Себастьян; Боли, Йенс-Матиас; Караме, Гассан (2017). «Защита протоколов блокчейна с доказательством доли». В Гарсиа-Альфаро Хоакин; Наварро-Аррибас, Гильермо; Хартенштейн, Ханнес; Эррера-Хоанкомарти, Хорди (ред.). Управление конфиденциальностью данных, криптовалюты и технология блокчейн . Конспекты лекций по информатике . Чам: Международное издательство Springer. стр. 297–315. дои : 10.1007/978-3-319-67816-0_17 . ISBN 978-3-319-67816-0 .
- ^ Хиссонг, Саманта (9 июля 2021 г.). «Криптовалютный мир становится зеленее. Не слишком ли поздно?» . Роллинг Стоун . Архивировано из оригинала 28 января 2022 года . Проверено 22 июля 2021 г.
- ^ Нгуен, Конг Т.; Хоанг, Динь Тай; Нгуен, Дип Н.; Ниято, Дусит; Нгуен, Хуинь Туонг; Дуткевич, Эрик (2019). «Механизмы консенсуса Proof-of-Stake для будущих сетей блокчейн: основы, приложения и возможности» . Доступ IEEE . 7 : 85727–85745. Бибкод : 2019IEEA...785727N . дои : 10.1109/ACCESS.2019.2925010 . hdl : 10220/49702 .
- ^ «Слияние» . Эфириум . Архивировано из оригинала 14 сентября 2022 г. Проверено 15 сентября 2022 г.
- ^ Спаркс, Мэтью (30 марта 2021 г.). «Разработчики NFT говорят, что криптовалюты должны бороться с выбросами углекислого газа» . Новый учёный . дои : 10.1016/S0262-4079(21)00548-0 . Архивировано из оригинала 14 июля 2022 г. Проверено 7 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Лау, Ивонн (27 мая 2021 г.). «Основатель Ethereum Виталик Бутерин говорит, что долгожданный переход к «доказательству доли» может решить экологические проблемы» . Удача . Архивировано из оригинала 4 июня 2022 г. Проверено 29 мая 2021 г.
- ^ Викенс, Кэти (25 октября 2021 г.). « Слияние, которое положит конец майнингу криптовалюты на игровых графических процессорах, произойдет не раньше 2022 года» . ПК-геймер . Архивировано из оригинала 4 июля 2022 года . Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ «Пожирание криптовалютной энергии порождает альтернативу, которая просто поглощается» . Блумберг . 17 ноября 2021 г. Архивировано из оригинала 29 января 2022 г. Проверено 22 января 2022 г.
- ^ Чендлер, Саймон. «Доказательство доли против доказательства работы: ключевые различия между этими методами проверки криптовалютных транзакций» . Бизнес-инсайдер . Архивировано из оригинала 14 июля 2022 г. Проверено 22 января 2022 г.
- ^ Лин, Конни (21 января 2022 г.). «Как очистить майнинг криптовалют — и что будет поставлено на карту, если мы этого не сделаем» . Компания Фаст . Архивировано из оригинала 26 января 2022 г. Проверено 22 января 2022 г.
- ^ Майклс, Дэйв; Острофф, Кейтлин; Коусманн, Патрисия (5 июня 2023 г.). «SEC заявляет, что Binance неправомерно использовала средства клиентов и организовала незаконную криптобиржу в США» Wall Street Journal . ISSN 0099-9660 . Проверено 9 июля 2024 г.
- ^ «Криптофинансы: в эфир» . www.ft.com . Проверено 9 июля 2024 г.
- ^ «ETF Ethereum: неожиданный сдвиг в позиции SEC» . ccdata.io . Проверено 9 июля 2024 г.
- ^ Платт, Мориц; Седлмейр, Йоханнес; Платт, Дэниел; Сюй, Цзяхуа; Таска, Паоло; Вадгама, Нихил; Ибаньес, Хуан Игнасио (2021). «Энергетический след механизмов консенсуса блокчейна, выходящий за рамки доказательства работы» . 21-я Международная конференция IEEE по качеству, надежности и безопасности программного обеспечения (QRS-C) , 2021 г. Том. 2021. С. 1135–1144. arXiv : 2109.03667 . дои : 10.1109/QRS-C55045.2021.00168 . ISBN 978-1-6654-7836-6 . Архивировано из оригинала 29 января 2024 года . Проверено 24 декабря 2023 г.
- ^ Бейтман, Том (19 января 2022 г.). «Запретите майнинг криптовалюты с доказательством работы для экономии энергии, — говорит регулятор ЕС» . Евроньюс . Архивировано из оригинала 19 апреля 2022 г. Проверено 23 января 2022 г.
- ^ Кларк, Аарон (6 декабря 2022 г.). «Обновление энергетики Эфириума не является гарантией глобального улучшения климата» . Bloomberg.com . Архивировано из оригинала 7 декабря 2022 года . Проверено 1 января 2023 г.
Источники
- Дейрменцоглу, Евангелос; Папакириакопулос, Георгиос; Пацакис, Константинос (2019). «Обзор дальних атак для протоколов Proof of Stake» . Доступ IEEE . 7 : 28712–28725. Бибкод : 2019IEEA...728712D . дои : 10.1109/ACCESS.2019.2901858 . eISSN 2169-3536 . S2CID 84185792 .
- Сяо, Ю.; Чжан, Н.; Лу, В.; Хоу, Ю.Т. (2020). «Обзор протоколов распределенного консенсуса для сетей блокчейн». Обзоры и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 22 (2): 1432–1465. arXiv : 1904.04098 . дои : 10.1109/COMST.2020.2969706 . ISSN 1553-877X . S2CID 102352657 .
- Башир, Имран (2022). «Протоколы эпохи блокчейна». Блокчейн-консенсус . Апресс. стр. 331–376. дои : 10.1007/978-1-4842-8179-6_8 . ISBN 978-1-4842-8178-9 .
| Технология | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| консенсуса Механизмы | |||||||||||||||
| Подтверждение рабочей валюты |
| ||||||||||||||
| Подтверждение валюты ставки | |||||||||||||||
| ERC-20 Токены | |||||||||||||||
| Стейблкоины | |||||||||||||||
| Другие валюты | |||||||||||||||
| Неактивные валюты | |||||||||||||||
| Криптовалютные биржи |
| ||||||||||||||
| Криптосервисные компании | |||||||||||||||
| Связанные темы |
| ||||||||||||||
