Что такое Доказательство доли владения (PoS) в Эфириуме?

От Рой Гуарав

Доказательство доли владения (PoS) — актуальный алгоритм консенсуса в сети Эфириума. Переход на него состоялся 15 сентября 2022 года, благодаря чему данный блокчейн стал более энергоэффективным и вдобавок получил платформу для внедрения новых решений масштабируемости.

В этой статье Ledger Academy поможет разобраться с тонкостями нового механизма консенсуса Эфириума в простой и ёмкой форме.

Что такое Доказательство доли владения (PoS)?

Доказательство доли владения или Proof-of-Stake (PoS) — разновидность механизма консенсуса, который гарантирует безопасность блокчейн-сети. Такие алгоритмы представляют собой основу всех блокчейнов и базовых правил, в соответствии с которыми работают эти цепочки.

Что такое механизм консенсуса?

Начнём с самой идеи консенсуса. Вообще под консенсусом имеют в виду соглашение между группой людей.

В мире блокчейна данный термин означает процесс, в ходе которого группа нод сети определяет валидность транзакций, то есть подтверждает их. Ну а механизм консенсуса определяет методологию достижения соглашения в отношении нынешнего состояния сети.

Вообще блокчейн представляет собой цифровой реестр распределённых, децентрализованных и зачастую публичных транзакций. Последние добавляются в блоки данных и должны подтверждаться пиринговыми сетями компьютеров перед окончательным помещением в цепочку. Таким образом блокчейн-сети защищаются от активности мошенников и проблемы двойной траты.

Разновидностей механизма консенсуса существует немало, однако каждый из них необходим для подтверждения правильности и честности актуальных записей транзакций. Ну а PoS — один из самых популярных таких алгоритмов.

Механизм консенсуса Доказательства доли владения (PoS)

Сеть на основе алгоритма Доказательства доли владения представляет собой систему, которая использует для защиты криптовалюту в стейкинге. В данном случае каждая нода валидатора должна заблокировать определённое количество криптоактивов, чтобы участвовать в достижении консенсуса. В сети Эфириума валидаторы блокируют эфиры (ETH). Вполне логично, что криптовалюта в качестве залога заставляет операторов нод придерживаться правил сети и обеспечивать её безопасность.

Что представляет собой валидатор?

Нода валидатора — важная составляющая блокчейна на основе механизма PoS, которая помогает достичь консенсуса в отношении происходящего в сети. В целом такие валидаторы голосуют за подлинность каждого нового блока с транзакциями, таким образом гарантируя его валидность перед добавлением в блокчейн. Новый блок выдвигает специальная «предлагающая нода», которая выбирается сетью для текущего временного интервала. Именно она отвечает за наполнение нового блока честными транзакциями и его последующую передачу другим нодам на проверку, что также называют трансляцией в сеть.

Как подтверждаются новые блоки в блокчейне?

У каждой ноды валидатора есть одна и та же копия истории транзакций внутри блокчейна. Благодаря ей они оценивают, являются ли новые транзакции в блоке валидными, то есть правильными. Затем ноды голосуют целой группой по данному вопросу, прежде чем добавить блок в блокчейн.

Как сеть Эфириума выбирает валидаторов?

Выбор валидатора в сети Эфириума на базе алгоритма Доказательства доли владения основан на его стейке. Чем больше монет застейкано у определённого валидатора, тем выше вероятность выбора его ноды для добавления нового блока в цепочку.

Требования для стейкинга в сети Эфириума

Для запуска ноды валидатора в сети Эфириума необходимо застейкать нативную криптовалюту блокчейна — в данном случае речь идёт о 32 ETH. Это требование заставляет валидаторов трудиться на пользу блокчейна и не нарушать общие правила. Всё же если оператор ноды попробует навредить системе или не будет в состоянии вовремя провести проверку блока, он лишится части своих вложений.

Застейкать Ethereum (ETH) или делегировать монеты валидатору для получения вознаграждений можно прямо в приложении Ledger Live. Причём всё это — просто и безопасно.

Что такое финальность транзакций?

Финальность или завершённость — это время, необходимое для окончательного подтверждения транзакции, то есть её защиты в блокчейне. Финальность означает, что выбранный блок внутри сети уже не будет изменён или и вовсе отменён в будущем, ну а сами транзакции в нём оказываются неизменяемыми.

В целом даже если транзакции подтверждаются в рамках последнего блока, это ещё не означает, что их невозможно изменить. Всё же на протяжении короткого периода после этого операция оказывается уязвимой перед атаками хакеров, которые в состоянии попытаться использовать слабые места выбранной сети.

Финальность блоков в PoS-версии сети Эфириума

Эфириум на Proof-of-Stake использует блоки контрольных точек или так называемых чекпоинтов для управления голосами валидаторов. В данном случае контрольной точкой является первый блок в каждой эпохе — то есть периоде из 32 слотов, в рамках которого валидаторы предлагают и подтверждают блоки. Продолжительность каждого слота составляет 12 секунд, тогда как общее время эпохи равно 6,4 минуты.

Валидаторы голосуют не только за валидность каждого отдельного блока, но и за чекпоинты. И если последний получает голоса от как минимум двух третей всех эфиров в стейкинге, тогда он обновляется. Таким образом самый свежий чекпоинт оказывается «оправданным», а предыдущая контрольная точка, которая стала «оправданной» в предыдущей эпохе, повышается до статуса «финализированной» или «завершённой».

Если хакер хочет вернуть финализированный блок, тогда он должен быть готов потерять как минимум треть ETH в стейкинге.

Что такое слэшинг в Эфириуме?

Слэшинг — дисциплинарный инструмент в протоколах Доказательства доли владения, который предполагает наказание валидаторов за вредоносное или безответственное поведение. Обычно оно сводится к сокращению сетью суммы депозита валидатора, то есть его криптовалюты в стейкинге.

Для более глубокого понимания темы нужно разобраться с ключевыми деталями слэшинга.

Стимулы для валидаторов

В актуальной PoS-версии Эфириума в роли залога выступают 32 ETH, застейканных нодами валидаторов. Если валидатор не будет вести себя должным образом, его монеты могут стать жертвой слэшинга от сети. Соответственно, он заинтересован в адекватном поведении, которое идёт на пользу блокчейну.

Предотвращение даунтайма в Эфириуме

Чаще всего к слэшингу приводит даунтайм, что означает период времени, на протяжении которого валидатор был в офлайне и не создавал новые блоки. Подобное может произойти из-за проблем в работе сети, а также неполадок программного обеспечения или железа.

Неактивный валидатор не в состоянии принимать участие в процессе достижения консенсуса. А поскольку подобное поведение вредит общей работоспособности блокчейна, оно наказывается с помощью слэшинга.

Отличия Proof-of-Stake (PoS) и Proof-of-Work (PoW)?

Доказательство выполнения работы (PoW) и Доказательство доли владения (PoS) — механизмы консенсуса, позволяющие криптовалютной сети работать без центрального управляющего органа. Впрочем, согласие в отношении актуального состояния блокчейна здесь достигается разными способами, причём оба алгоритма отличаются по степени безопасности и надёжности.

Доказательство выполнения работы (PoW) — безопасность за счёт потребления энергии

В блокчейнах с алгоритмом консенсуса Доказательства выполнения работы (PoW) новые блоки добавляются исключительно после сложного расчёта хэша блока. И прежде чем майнеры подберут данное значение, они могут предложить сети триллионы различных вариантов. Естественно, на эту работу уходит немало электричества. В итоге майнер, который первым подтвердит новый блок, получит вознаграждение, а безопасность в подобных системах обеспечивает энергия. Именно огромные объёмы электричества для работы вычислительного оборудования являются главным сдерживающим фактором для злоумышленников.

Доказательство доли владения (PoS) — безопасность за счёт криптовалюты в стейкинге

Сети на основе алгоритма консенсуса Доказательства доли владения (PoS) по типу Эфириума защищают себя с помощью криптовалюты в стейкинге. То есть здесь ноды не тратят огромную вычислительную мощность на решение сложных задач, а вместо этого подтверждают новые операции с помощью своих монет, используемых в качестве залога. Естественно, ноды заинтересованы в честной работе, поскольку в таком случае валидаторы не потеряют часть собственных криптоактивов.

В то же время для создания проблем сети Эфириума любому злоумышленнику понадобится накопить как минимум 51% от всех монет в стейкинге. К счастью, собрать подобную сумму ETH в стейкинге очень тяжело из-за их стоимости, что в целом делает подобную атаку крайне маловероятной. Именно так PoS-сети защищают себя с помощью данного алгоритма консенсуса.

Механизм Доказательства доли владения (PoS) в Ethereum

Эфириум перешёл на алгоритм PoS в ходе так называемой процедуры Слияния после многих лет работы. Однако процесс в целом ещё не завершён, поэтому его полный эффект пока не заметен, а полноценной работы Ethereum 2.0 ещё только предстоит дождаться.

В апреле 2023 года разработчики позволили выводить застейканные эфиры и вознаграждения за стейкинг в ходе обновления Shanghai. Дальше состоится запуск некоторых важных решений масштабирования по типу данкшардинга, а значит по-настоящему оценить надёжность нового алгоритма консенсуса удастся лишь со временем.

Понимание механизма Доказательства доли владения для Эфириума позволит принимать обоснованные решения в отношении данного блокчейна, а также взаимодействовать с ним с помощью соответствующего счёта в кошельке Ledger. Знания — сила, и Ledger Academy готова стать вашим проводником в мир блокчейна. Ну а сегодня мы успешно разобрались с перспективным алгоритмом консенсуса, который обеспечивает безопасность одного из крупнейших блокчейнов под названием Эфириум.

Знания — сила.