Новые финансы: блокчейн, DeFi, Web3 и криптовалюты - Пётр Юрьевич Левашов

PoS, поскольку он служит основой для выбора валидатора и безопасности сети. Чтобы стать валидатором, участник должен оставить определенное количество криптовалюты в качестве залога. Это гарантийное обеспечение служит обязательством перед сетью и формой защиты от потенциального злоумышленного поведения, а также может быть использовано для участия в процессе консенсуса и получения дохода.

• Отбор валидаторов осуществляется сетью с помощью различных алгоритмов, которые учитывают такие факторы, как размер их залога и срок его блокировки, а также элемент случайности. Процесс отбора гарантирует, что валидаторы с более высокой ставкой имеют больше шансов быть выбранными, но также вносит свойство непредсказуемости для предотвращения игры в системе.

• Валидаторы получают вознаграждение за свою роль в обеспечении защищенности сети, обычно в виде новой криптовалюты и комиссии за транзакции. Эти поощрения служат стимулом для валидаторов действовать честно и поддерживать безопасность и целостность сети.

• Однако не все участники сети PoS могут иметь ресурсы или желание стать полноценными валидаторами. Стекинговые пулы позволяют более мелким участникам объединять свои ресурсы и коллективно участвовать в процессе консенсуса. Вознаграждение, заработанное таким образом, обычно распределяется пропорционально между его членами, исходя из их индивидуального вклада.

• Некоторые сети PoS дают заинтересованным сторонам возможность делегировать свои полномочия по ставкам другому лицу. Это помогает более мелким игрокам принимать участие в процессе консенсуса и получать вознаграждение, не становясь при этом валидаторами.

Несмотря на то что валидация позволяет получить прибыль, она также сопряжена с определенными рисками. Валидаторы, действующие злонамеренно или не выполняющие свои обязательства, могут понести наказание, включая потерю своих заложенных активов. Такая система поощрений и санкций поддерживает безопасность и целостность сети.

Механизм Proof of Stake предлагает более энергоэффективную и экологичную альтернативу Proof of Work. Привязывая процесс консенсуса к ставкам участников, PoS стимулирует честное поведение и помогает обеспечить децентрализованный характер сетей блокчейн.

Механизм DPoS: делегаты, голосование и управление

Delegated Proof of Stake (DPoS), или делегированное доказательство доли, – это разновидность механизма консенсуса PoS, которая представляет собой более демократичный и ориентированный на управление подход к безопасности сети. DPoS полагается на систему делегатов, голосование и управление сообществом для достижения консенсуса и поддержания целостности сети.

В блокчейне на основе DPoS консенсус достигается через набор доверенных узлов, известных как делегаты, которые отвечают за проверку транзакций и создание новых блоков. Они избираются путем голосования на основе их репутации, эффективности и предлагаемой политики. Данный процесс помогает обеспечить подотчетность делегатов сообществу и побуждает их действовать в интересах сети. Голосование позволяет заинтересованным сторонам участвовать в управлении сетью и выбирать делегатов, ответственных за поддержание ее безопасности. В большинстве систем DPoS вес голоса участника пропорционален его доле в сети. Это означает, что крупные игроки имеют большее влияние на выборы делегатов, что помогает обеспечить более значительную роль в управлении сетью тем, кто в ней заинтересован. Голосование в сетях DPoS обычно представляет собой непрерывный процесс, позволяющий постоянно оценивать работу делегатов и при необходимости вносить коррективы в их голоса. Такая динамичная система помогает обеспечить подотчетность делегатов перед сообществом и стимулирует их эффективно выполнять свои обязанности. Некоторые сети DPoS позволяют участникам делегировать свое право голоса другим лицам, что дает им возможность вносить свой вклад в процесс управления. Эта функция может помочь повысить активность избирателей и обеспечить более разнообразный и представительный состав делегатов.

Ключевым аспектом DPoS является управление, поскольку оно позволяет людям участвовать в процессах принятия решений, определяющих будущее направление развития сети.

Во многих сетях DPoS участники могут вносить предложения по улучшению сети, изменению политики или другим инициативам. Затем эти предложения выносятся на голосование сообщества, где определяется результат.

Некоторые сети DPoS реализуют механизмы управления цепочками, которые предполагают внедрение процессов голосования и принятия решений непосредственно в блокчейн. Такой подход гарантирует прозрачность и неизменность процесса управления, делая его более устойчивым к манипуляциям или централизованному контролю.

Основным принципом DPoS является вовлеченность сообщества в управление сетью. Подобное участие не только помогает обеспечить децентрализованный характер сети, но и способствует формированию чувства сопричастности и ответственности.

Механизм PBFT: консенсус и отказоустойчивость

Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), или практическая византийская отказоустойчивость, – это алгоритм консенсуса, специально разработанный для решения задачи византийских генералов, фундаментальной проблемы в распределенных вычислениях, когда узлы сети должны прийти к общему решению, несмотря на наличие вредоносных или неисправных узлов. PBFT известен своей способностью обеспечивать сильную согласованность, высокую отказоустойчивость и быстрое завершение в эксклюзивных блокчейнах.

PBFT функционирует в среде, где заранее определенный набор узлов – валидаторов – участвует в процессе консенсуса. PBFT работает в раундах, каждый из которых состоит из нескольких фаз. Основными фазами процесса консенсуса в PBFT являются:

• предварительная подготовка – на данном этапе назначенный основной узел (лидер), отвечающий также за заказ транзакции, предлагает новый блок, передавая сообщение о предварительной подготовке всем другим узлам (репликам) в сети;

• подготовка – получив сообщение из предыдущей фазы, реплики проверяют предложенный блок и передают сообщение о подготовке всем другим узлам, указывая на свое согласие с предложенным блоком;

• фиксация – когда реплика получает подтверждение от достаточного количества узлов (не менее 2f + 1, где f – максимальное количество неисправных узлов, которое может выдержать система), она передает всем узлам сигнал о своей готовности зафиксировать предложенный блок;

• ответ – после сообщений о фиксации от необходимого количества узлов реплики обновляют свое локальное состояние и отвечают клиенту, подтверждая успешное добавление нового блока в блокчейн.

PBFT разработана для обеспечения высокой отказоустойчивости, что позволяет сети продолжать работать правильно даже при наличии вредоносных или неисправных узлов. PBFT может выдержать до f византийских сбоев (злонамеренных или неисправных узлов) в сети из 3f + 1 узлов. Это означает, что, пока количество неисправных узлов в сети не превышает одной трети, система может достичь консенсуса и сохранить свою целостность.

В PBFT роль основного узла (лидера) распределяется между всеми узлами по кругу. Такая ротация помогает снизить риск компрометации основного узла и гарантирует, что процесс консенсуса остается справедливым и децентрализованным.

Если есть подозрение, что основной узел неисправен или злонамерен, реплики могут инициировать изменение мнения, что подразумевает избрание нового основного узла и перезапуск процесса консенсуса. Данный механизм помогает поддерживать целостность и надежность сети перед лицом враждебного поведения.

Другие механизмы консенсуса: сравнительный обзор

В мире блокчейна и криптовалют было разработано множество механизмов консенсуса, отвечающих различным требованиям сети и условиям использования. В данном разделе представлен сравнительный обзор нескольких известных механизмов консенсуса. Мы рассмотрим их уникальные особенности, достоинства и потенциальные недостатки.

Leased Proof of Stake (LPoS), или арендованное доказательство доли, – это разновидность PoS, когда пользователи могут «сдать в аренду» свою долю узлу, участвующему в процессе консенсуса от их имени. Подобный подход дает членам сети возможность получать вознаграждение без непосредственного участия в процессе консенсуса. LPoS используется на платформе Waves, и его цель – повысить безопасность сети и децентрализацию, позволив большему количеству пользователей вносить свой вклад в процесс майнинга.

Доказательство полномочий (Proof of Authority, PoA) – это механизм консенсуса, применяемый в эксклюзивных блокчейн-сетях, где ограниченному числу предварительно одобренных узлов (валидаторов) разрешено создавать новые блоки и подтверждать транзакции. PoA известен своей высокой масштабируемостью, энергоэффективностью и быстрым проведением транзакций. Однако его критикуют за большую централизацию по сравнению с другими алгоритмами достижения консенсуса, поскольку контроль находится в руках ограниченного числа валидаторов. PoA используется в таких сетях, как VeChain и POA Network.

Доказательство сжигания (Proof of Burn, PoB) – это механизм консенсуса, при котором пользователи «сжигают» определенное количество криптовалюты, переводя ее на адрес без доступа, фактически выводя ее из обращения. Взамен отправители получают право майнить новые блоки или подтверждать транзакции. PoB считается альтернативой PoW, поскольку не так энергозатратен. Однако его критикуют за то, что он способствует расточительному поведению, побуждая