Для современного мира майнинг в классическом его понимании оказался слишком дорогим удовольствием. С повышением хешрейта блокчейна растут и необходимые майнерам мощности, а с ними — и энергозатраты. Добыча энергии из традиционных источников негативно влияет на экологию, из альтернативных — требует больших вложений.
Чтобы ситуация не прогрессировала, всё больше разработчиков создают с нуля криптовалюты не на базе алгоритма консенсуса Proof-of-Work (PoW), а на Proof-of-Stake (PoS) и его вариаций. Но и у этого алгоритма есть недостатки и потенциальные уязвимости.
Суть PoW
Расскажем о PoW, чтобы было понятно, с чем сравнивать. PoW — это алгоритм доказательства выполнения работы. Механизм консенсуса основан на подтверждении того, что система, которая получила результат, действительно выполнила работу для его поиска.
В блокчейне биткоина майнеры соревнуются за право создания нового блока. За добавление транзакций, объединенных в блок, в цепочку, они получают награду. Майнинг, как уже было сказано выше, требует вполне реальных и весьма существенных ресурсов — вычислительной мощности и энергии.
Соревнование заключается в том, чтобы первым подобрать наиболее короткое решение хэш-функции. И никакого творчества в этом нет — только прямой перебор всех возможных вариантов.
Найти решение задачи в PoW крайне сложно и затратно. А вот проверить правильность решения очень просто.
К тому же PoW в данном случае позволяет определить победившего майнера случайным образом и закрепить актив в реальном мире. И хотя шансы на успех у майнера возрастают с ростом вычислительной мощности, победу и получение награды за блок она не гарантирует.
Итак, в блокчейнах на PoW количество монет прирастает с каждым блоком. Но существует лимит эмиссии — максимальное количество монет, которое может быть добыто. Чем меньше монет осталось добыть, тем выше сложность майнинга. Распределение монет является экспоненциально убывающим.
Особенности PoS
PoS — это алгоритм доказательства доли владения. В блокчейнах на базе PoS нет майнеров, а есть валидаторы, или дольщики. Все монеты здесь выпущены изначально и лишь разблокируются алгоритмом. При этом надежность блокчейна обеспечивается за счет наличия криптовалюты у дольщиков.
Получение монет в PoS называется форжингом. Награда распределяется пропорционально долям владения — количеству монет в кошельках. Но существует и элемент случайности, чтобы не допустить централизацию системы самыми богатыми аккаунтами.
Ethereum переходит от PoW к PoS. Чтобы продвинуть PoS, разработчики активировали в блокчейне «бомбу сложности», которая увеличивает сложность экспоненциально. В какой-то момент криптовалюта станет инфляционной, и любой валидатор сможет конкурировать с определённым пулом майнеров, причем такое валидаторство — игра с нулевой суммой. При этом многие аккаунты в блокчейне не будут являться валидаторами, и в результате система распределения монет превратится в инфляционную передачу активов от «не-валидаторов» к валидаторам.
Проблема: валидаторам нечего терять
За счет эксплуатации дорогих вычислительных мощностей и колоссальных расходов на электроэнергию PoW обеспечивает привязку криптовалют к реальному миру. В PoS же существует проблема «ничего поставленного»: случае неудачи консенсуса валидаторам нечего терять.
Голосуя за множественные истории в блокчейне, валидаторы затрудняют разрешение консенсуса. При работе в нескольких цепях они несут минимальные затраты, и любой из валидаторов теоретически может попытаться осуществить повторное расходование.
Чтобы защититься от этого, разработчики Ethereum предложили протокол Slasher. Он дает возможность пользователям «наказывать» обманщика, который пытается создавать на вершине более одной ветви блокчейна. Но из-за множества нестыковок Slasher не приняли, и Ethereum пока работает на PoW. А параллельно готовится к хардфорку Casper — новой попытке перехода на PoS.
Peercoin в начале своего существования централизованно использовал контрольные трансляционные пункты, которые были подписаны личным ключом разработчика. Реорганизации глубже этих пунктов разрешено не было. Но когда сеть достигла подходящего уровня распространения, разработчики смогли от них отказаться, так как подпись личным ключом — это небезопасно и шаг в сторону централизации.
Попытки также были у Nxt (возможность реорганизации не более последних 720 блоков), Decred (гибрид PoW и PoS: PoS базируется на временных метках PoW), у проектов на базе Proof of burn (доказательства сгорания) и PoS. Но они не нашли реального практического применения.
Ограничение активности
Чтобы заниматься форжингом, нужно:
-
хранить криптовалюту на счету и не перемещать её;
-
иметь стабильное соединение с блокчейном.
Выполнение обоих условий необходимо для получения награды. В целом выполнять их реально. Но постоянное хранение криптовалюты на счету не даёт возможность совершать сделки с ней, и это ограничивает возможности участника блокчейна.
Конечно, можно завести отдельный кошелек для транзакций и переводить туда доходы от форжинга. Но вот необходимость круглосуточно держать устройство включенным и следить за стабильностью интернет-соединения не радует. Хотя существуют сторонние сервисы, которые предоставят кошелек для форджинга с круглосуточным онлайном — не бесплатно, конечно.
Нарастающая централизация
Даже с учетом рандомизации распределения наград между валидаторами PoS-блокчейнов зависимость от суммы на счету сохраняется. А значит, если у вас 10 монет, а у вашего соперника — 100, то он получит в 10 раз больший доход, чем вы.
При этом ваши расходы могут быть одинаковы. Это, к примеру, затраты на отправку сообщений внутри системы (часто это требуется для валидации блоков) или на электроэнергию и оплату счетов за интернет.
В итоге получается следующее: прибыль богатых инвесторов будет постепенно повышаться, а менее состоятельных — уменьшаться. И последним становится не слишком выгодно форджить. В результате сеть может стать централизованной. Особенно это актуально для PoS-криптовалют, в которых для внесения изменений в блокчейн проводится пользовательское голосование — вес голоса также пропорционален доле владения.
Опасность сговора
Этот недостаток — прямое следствие нарастания централизации. Эксперты допускают, что в ближайшем будущем может возникнуть ситуация, когда группа влиятельных валидаторов с большими балансами сговорится для изменения исходных правил блокчейна. Теоретически они даже могут завладеть всеми монетами, если просто создадут и подтвердят такую транзакцию.
Но тогда криптовалюта максимально обесценится. Вряд ли кто-то будет тратить колоссальные средства на убийство блокчейна.
Что в итоге
PoS — алгоритм, у которого однозначно больше перспектив, чем у PoW. Но и он не лишен недостатков. Впрочем, большинство описанных сценариев теоретически симулировались, и эксперты признали, что реализовать их в реальном мире невозможно.
Так что опасаться пока нечего. Но и разработчикам не стоит надеяться на авось — улучшать алгоритмы нужно постоянно, чтобы быть на шаг впереди возможных угроз.