Czym jest Proof of Stake i jak działa?
Czym jest Proof of Stake?
Proof of Stake (PoS) to mechanizm konsensusu używany przez blockchainy do zatwierdzania transakcji i dodawania nowych bloków poprzez staking kryptowalut. Ten proces nazywa się stakingiem i jest bardziej energooszczędny niż Proof of Work (PoW), czyli mechanizm konsensusu Bitcoina. PoW zużywa dużo energii, ponieważ komputery pracują przez całą dobę, rozwiązując złożone równania matematyczne. W przypadku PoS użytkownicy mogą stakować kryptowalutę w sieci za pośrednictwem węzłów. Dzięki temu transakcje mogą być przetwarzane bez potrzeby używania wydajnych komputerów. Im więcej węzłów, tym bardziej zdecentralizowana staje się sieć (pod warunkiem, że węzły nie należą do tego samego podmiotu).
Najważniejsze informacje
- Proof of Stake (PoS) to energooszczędny mechanizm konsensusu, który zatwierdza bloki na podstawie stakingu kryptowaluty.
- PoS nie wymaga wydajnych komputerów, a zamiast tego wykorzystuje staking do zatwierdzania transakcji, dodawania nowych bloków do blockchaina i zabezpieczania sieci.
- Mali użytkownicy mogą delegować tokeny do walidatorów przez pule stakingowe, aby zdobywać nagrody.
- Istnieje wiele wariantów PoS, takich jak Delegated PoS, Bonded PoS, Pure PoS oraz formy hybrydowe.
- Duże blockchainy, takie jak Ethereum, Cardano, Solana, Cosmos i Algorand, korzystają z PoS lub jego odmiany.
- Do zalet PoS należą energooszczędność, skalowalność i dostępność.
Jak działa Proof of Stake?
Proof of Stake działa w oparciu o węzły i walidatorów. Walidator to węzeł, który aktywnie uczestniczy w zatwierdzaniu transakcji i proponowaniu nowych bloków. Nie każdy węzeł jest walidatorem. Istnieją też węzły, które wspierają blockchain, ale nie zatwierdzają transakcji. Walidatorzy są wybierani losowo na podstawie liczby tokenów, które stakują: im więcej tokenów, tym większa szansa na zatwierdzenie bloku. Każdy może uczestniczyć w stakingu, ale niektóre blockchainy wymagają minimalnej liczby tokenów, aby zostać walidatorem.
Działa to następująco: inny węzeł wybiera walidatora do dodania bloku. Zanim to nastąpi, walidator musi zatwierdzić i przetworzyć wszystkie transakcje. Następnie można utworzyć nowy blok i dodać go do blockchaina. Walidator otrzymuje nagrodę w postaci nowych tokenów jako podziękowanie za pomoc w zabezpieczaniu blockchaina i weryfikowaniu transakcji.
Bezpieczeństwo Proof of Stake
Węzły odgrywają kluczową rolę w zabezpieczaniu sieci. Sprawdzają, czy walidatorzy prawidłowo wykonują swoje zadania i czy nie próbują manipulować siecią. Jeśli pojawi się podejrzenie, że złośliwy walidator próbuje manipulować systemem, można przeprowadzić głosowanie. Jeśli 51% węzłów uzna walidatora za winnego, sieć go usuwa. Często nakładane są też dodatkowe kary. Różnią się one w zależności od blockchaina, ale zazwyczaj oznaczają całkowitą lub częściową utratę stakowanych tokenów.
To również dlatego węzeł z wysokim stake’em ma większą szansę na zatwierdzenie bloku — wyższy stake oznacza, że węzeł podejmuje większe ryzyko, a więc chce działać uczciwie. Krytycy twierdzą, że osłabia to decentralizację sieci, ponieważ duzi walidatorzy częściej dodają bloki i zdobywają nagrody. Dodatkowo więksi walidatorzy mają większy wpływ na kluczowe głosowania w sieci.
Staking z perspektywy małego uczestnika
Jako mały uczestnik możesz mieć trudności z uruchomieniem własnego węzła walidatora. Konkurujesz z węzłami dysponującymi znacznie większymi zasobami. Szansa na zatwierdzenie nowego bloku jest niewielka. Dodatkowo potrzebna jest wiedza techniczna. Dlatego możliwe jest również pożyczenie (delegowanie) swoich tokenów innym walidatorom.
Na wielu blockchainach możesz delegować tokeny do istniejących walidatorów za pośrednictwem puli stakingowej. Zachowujesz własność swoich tokenów, ale delegując je, zwiększasz stake walidatora, co podnosi jego szanse na zatwierdzenie bloku. W zamian otrzymujesz część nagród wypracowanych przez walidatora.
Delegowanie tokenów nie jest całkowicie pozbawione ryzyka. W praktyce pożyczasz swoje tokeny walidatorowi. Jeśli okaże się on złośliwy, może zostać ukarany przez inne węzły. Twoje tokeny mogą być zagrożone, ponieważ powierzyłeś je walidatorowi.
Dlatego zawsze dokładnie sprawdź sytuację, zanim zdecydujesz się delegować tokeny innemu walidatorowi. Warto zwrócić uwagę na:
- Sprawdzenie reputacji puli stakingowej w społeczności.
- Sprawdzenie uptime’u walidatora (czy węzeł działa nieprzerwanie i bez awarii?).
- Czy walidator popełniał w przeszłości błędy techniczne i otrzymywał kary?
- Jaką opłatę pobiera walidator (uwaga: wysoka opłata nie musi oznaczać wysokiej niezawodności)?
- Ilu jest delegatorów i jaki jest łączny stake (wysoki stake i wielu delegatorów mogą świadczyć o niezawodności i decentralizacji)?
Które blockchainy korzystają z algorytmu Proof of Stake?
Proof of Stake to bardzo popularny mechanizm konsensusu, ponieważ jest znacznie bardziej energooszczędny i skalowalny niż Proof of Work. Dlatego wiele dużych blockchainów korzysta z tej technologii. Poniżej przedstawiamy największe kryptowaluty wykorzystujące Proof of Stake (PoS):
Ethereum
Najbardziej znanym przykładem jest Ethereum. We wczesnych latach sieć korzystała z Proof of Work, ale później przeszła na Proof of Stake. Podczas znanej aktualizacji do Ethereum 2.0 (serii ważnych usprawnień) Ethereum przeszło na Proof of Stake po aktualizacji „The Merge” w 2022 roku.
Powodem tej zmiany były problemy ze skalowalnością, które skutkowały wysokimi opłatami transakcyjnymi dla użytkowników (czasem sięgającymi setek dolarów) oraz niską prędkością transakcji.
Cardano
Cardano korzysta z algorytmu konsensusu opartego na Proof of Stake, o nazwie Ouroboros. Charles Hoskinson i jego zespół uznali, że konieczne są modyfikacje Proof of Stake, aby zapewnić lepsze bezpieczeństwo.
Solana
Solana łączy Proof of Stake z opracowanym przez siebie mechanizmem konsensusu o nazwie Proof of History (PoH). Solana jest znana z ogromnej szybkości, niskich kosztów i wysokiej skalowalności.
Cosmos
Cosmos używa wersji o nazwie Tendermint PoS. To mechanizm konsensusu, który łączy klasyczny model PoS z Byzantine Fault Tolerance (BFT), oferując rozwiązanie problemu problemu bizantyjskich generałów. Takie podejście jest znane z szybkości, bezpieczeństwa i stosunkowo wysokiej skalowalności. Cosmos koncentruje się na interoperacyjności i pełni rolę mostu między różnymi sieciami.
Algorand
Algorand korzysta z Pure Proof of Stake i losowo wybiera walidatorów do zatwierdzania bloku, co sprzyja decentralizacji. Sieć działa szybko i może przetwarzać do 1 000 transakcji na sekundę.
Jakie są inne formy Proof of Stake?
Z czasem powstało wiele wariantów Proof of Stake. Każdy z nich ma własne cechy i zalety. Poniżej wyjaśniamy najbardziej znane typy:
Delegated Proof of Stake (DPoS)
W przypadku DPoS sieć wybiera określoną liczbę walidatorów, którzy mogą dodawać bloki w drodze głosowania. Sprawia to, że system jest bardzo skalowalny. Głosujący otrzymują część nagród, które walidatorzy zdobywają za zatwierdzanie transakcji. Minusem DPoS jest to, że jest znacznie bardziej scentralizowany niż inne mechanizmy Proof of Stake, ponieważ te same walidatory stale utrzymują władzę.
Przykład: Tron
Bonded Proof of Stake
W tym systemie blokujesz swoje tokeny na określony czas. Nazywa się to bondingiem. Stakując poprzez bonding, pomagasz zatwierdzać transakcje i zdobywasz nagrody. Dodatkowo otrzymujesz prawa głosu przy ważnych aktualizacjach. Im więcej tokenów stakujesz, tym większą masz siłę głosu. Minusem jest to, że nie możesz łatwo wypłacić tokenów, przez co trudno je sprzedać podczas dużych spadków cen.
Przykład: Cosmos
Pure Proof of Stake
Ta forma ma być bardzo zdecentralizowana i sprawiedliwa. Walidatorzy są wybierani losowo i anonimowo. Oznacza to, że każdy ma szansę zatwierdzać transakcje i zdobywać nagrody. Mimo to im więcej tokenów posiadasz, tym większa jest Twoja szansa na weryfikację bloku.
Przykład: Algorand
Nominated Proof of Stake (NPoS)
Polkadot korzysta z NPoS — systemu, w którym nominujący wybierają odpowiednich walidatorów. Nominujący zasadniczo przypisują swoje stakowane tokeny do walidatora. Im większe wsparcie otrzymuje walidator, tym większa jego szansa na zatwierdzenie bloku.
Przykład: Polkadot
Effective Proof of Stake
W tej formie najwięcej nagród otrzymują uczestnicy stakingu, którzy są aktywni najdłużej. Im dłużej aktywnie uczestniczysz, tym wyższe są Twoje nagrody. Dzięki temu opłaca się pozostać aktywnym.
Przykład: Harmony
Anonymous Proof of Stake
W przypadku Anonymous Proof of Stake tożsamość uczestników stakingu pozostaje anonimowa. Łączy prywatność z PoS. Cały proces jest anonimowy: od weryfikacji, przez dodawanie nowych bloków, po dystrybucję nagród.
Przykład: PIVX
Leased Proof of Stake
Ta forma pozwala użytkownikom bezpośrednio wydzierżawiać swoje tokeny walidatorom, aby wspierać sieć i zdobywać nagrody stakingowe. Walidatorzy łączą wydzierżawione tokeny i wykorzystują je do dodawania nowych bloków. Co istotne, to walidator ma kontrolę i może ustalać warunki. Z drugiej strony osoby wydzierżawiające mogą łatwo zmienić walidatora, jeśli ten stawia nieuzasadnione wymagania.
Przykład: Waves
Hybrid Proof of Stake
Hybrid Proof of Stake łączy PoS z PoW. System robi to po to, aby połączyć bezpieczeństwo Proof of Work ze skalowalnością Proof of Stake. Często wykorzystuje PoW do tworzenia bloków i PoS do ich weryfikacji.
Przykład: DASH
Secure Proof of Stake
Ta forma jest używana przez Elrond i wybiera walidatorów na podstawie reputacji oraz stake’u. Każdy uczestnik stakingu otrzymuje wynik, który zmienia się w zależności od jego zachowania. Dzięki temu system jest transparentny. Niewłaściwe zachowanie obniża reputację i zmniejsza szansę na zatwierdzanie transakcji. Wszelka manipulacja jest surowo karana.
Przykład: Elrond
Thresholded Proof of Stake
System ten jest używany przez NEAR Protocol i wypłaca nagrody dopiero po osiągnięciu określonego progu. Próg zależy od aktywności sieci i stake’u.
Przykład: NEAR
Zalety i wady Proof of Stake
Proof of Stake vs Proof of Work
Podsumowanie
Proof of Stake oferuje wydajną i zrównoważoną alternatywę dla tradycyjnych systemów Proof of Work. Chociaż istnieje ryzyko centralizacji, a tokeny mogą być czasami tymczasowo blokowane, PoS zapewnia szerokie możliwości uczestnictwa i jest łatwo dostępny. Dodatkowo PoS jest bardzo skalowalny i może przetwarzać transakcje z dużą prędkością. Dzięki licznym wariantom i zastosowaniom PoS stał się jednym z kluczowych fundamentów świata technologii blockchain.
