Η ιστορία και η εξέλιξη του Proof-of-Stake

Οι απόψεις που εκφράζονται εδώ είναι δικές του συγγραφέα και δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα τις απόψεις του Cointelgraph.com

Το Proof of Stake (PoS) παρουσιάστηκε για πρώτη φορά σε ένα έγγραφο από τους Sunny King και Scott Nadal το 2012 και είχε ως στόχο την επίλυση του προβλήματος της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας της εξόρυξης Bitcoin. Εκείνη την εποχή, κόστισε κατά μέσο όρο 150.000 $ την ημέρα για τη συντήρηση του δικτύου Bitcoin. Σήμερα, αυτός ο αριθμός ανέρχεται σε 6,7 εκατομμύρια δολάρια (αν υποθέσουμε ότι κοστίζουμε 0,12 $ / watt και πολλαπλασιάζουμε αυτό με το εκτιμώμενο 56.209.833 KWh ηλεκτρικής ενέργειας που κατανάλωσε το δίκτυο Bitcoin στις 13 Οκτωβρίου 2017).

Αντί να βασίζονται στην ενέργεια που εξαρτάται από την ενέργεια των ανθρακωρύχων για να προσθέσουν μπλοκ, οι Sunny και Scott πρότειναν μια εναλλακτική μέθοδο που ονομάζεται «staking» όπου ένας ντετερμινιστικός αλγόριθμος θα επέλεγε κόμβους με βάση τον αριθμό των νομισμάτων που είχε ένα άτομο. Με άλλα λόγια, οι στοιχητές θα έχουν περισσότερες πιθανότητες να επιλεγούν για να προσθέσουν ένα μπλοκ στην αλυσίδα και να αποκομίσουν την ανταμοιβή εάν «στοιχηματίσουν» περισσότερα νομίσματα στο πορτοφόλι τους. Ήλπιζαν ότι αυτό θα αποφύγει το συνεχώς αυξανόμενο κόστος της ενέργειας και τη δυσκολία εξόρυξης. Ωστόσο, ο νέος μηχανισμός συναίνεσης δεν ήταν χωρίς δικά του ζητήματα.

Τέσσερα ζητήματα με PoS

Υπάρχουν τέσσερις κύριες προκλήσεις στο σχεδιασμό ενός συστήματος Proof of Stake:

  1. Κατανομή. Δεδομένου ότι οι ανταμοιβές μπλοκ πηγαίνουν στα στοιχήματα, πώς διανέμετε κέρματα αρχικά?
  2. Μονοπώληση. Εκείνοι με σημαντική ποσότητα κερμάτων συγκεντρώνουν την πλειοψηφία όλων των μελλοντικών κερμάτων.
  3. 51% επίθεση. Ακριβώς όπως το πώς το Proof of Work (PoW) πρέπει να είναι επιφυλακτικό για επίθεση 51% από ανθρακωρύχο, έτσι και το PoS πρέπει να είναι επιφυλακτικό για ένα staker που έχει 51% βάρος.
  4. Τίποτα στο Stake (NoS). Το PoS προσθέτει ένα μπλοκ όταν ένας κόμβος πληροί ένα σύνολο συνθηκών που περιλαμβάνει το βάρος πονταρίσματος. Ωστόσο, το κέρμα διακλαδίζεται όταν δύο κόμβοι πληρούν αυτές τις συνθήκες ταυτόχρονα. Στη συνέχεια, το πιρούνι επιλύεται από άλλους κόμβους που υπογράφουν μία από τις δύο συναλλαγές. Το υποθετικό πρόβλημα του NoS προκύπτει όταν το 99% όλων των κόμβων υπογράφουν και τις δύο αλυσίδες επειδή δεν υπάρχει κόστος (τίποτα που διακυβεύεται) για την επαλήθευση αυτών των συναλλαγών. Επομένως, το 1% στοιχήματος θα μπορούσε δυνητικά να «διπλασιάσει» πληρώνοντας με κέρματα στη μία αλυσίδα αλλά στη συνέχεια επαληθεύοντας την άλλη.

Υπό το πρίσμα αυτό, η εξέλιξη του PoS μπορεί να γίνει κατανοητή από κάθε νόμισμα που προσπαθεί να λύσει αυτά τα ζητήματα με τον δικό του τρόπο. Θα δούμε τώρα το Peercoin.

Peercoin

ΔΕΗ

Η Sunny King δημιούργησε το Peercoin (PPC) το 2013 για να γίνει το πρώτο κρυπτογράφηση που εφάρμοσε το Proof of Stake, διατηρώντας παράλληλα το Proof of Work (PoW) Αντιμετώπισε τα 4 θέματα του PoS με τους ακόλουθους τρόπους:

  1. Κατανομή. Το Peercoin χρησιμοποιεί μια μειωμένη διανομή με βάση το PoW. Στην αρχή, το PoW υπογραμμίστηκε έντονα για την αρχική φάση διανομής της ΔΕΗ, αλλά έκτοτε μειώνεται.
  2. Μονοπώληση. Η ηλικία του νομίσματος εφαρμόστηκε για να αποτραπεί η κυριαρχία των στοιχημάτων που είναι πλούσια σε κέρματα.
  3. 51% επιθέσεις. Η αλυσίδα της ΔΕΗ προστατεύεται πλήρως από το PoS, παρόλο που είναι υβριδικό. Οι επιθέσεις είναι πολύ απίθανες επειδή είναι εξαιρετικά ακριβό να εκτελέσετε μια επίθεση. Ο εισβολέας πρέπει να αγοράσει ή να δωροδοκήσει αποτελεσματικά το 51% των στοιχημένων νομισμάτων για να εκτελέσει αυτήν την ενέργεια. Κάθε επίθεση θα υποτιμούσε σημαντικά το νόμισμα και θα κόστιζε πολύ τους επιτιθέμενους.
  4. Τίποτα στο Stake. Οι προγραμματιστές της ΔΕΗ δεν πιστεύουν ότι αυτό θα συμβεί. Ωστόσο, η Sunny εφάρμοσε προαιρετικά «σημεία ελέγχου» στην αρχή σε περίπτωση επιτυχούς επίθεσης. Τώρα που το δίκτυο της ΔΕΗ έχει ωριμάσει, τα σημεία ελέγχου βρίσκονται στη διαδικασία κατάργησης.

Blackcoin

BLK

Αυτή η επόμενη φάση της ιστορίας PoS ονομάζεται καθαρή απόδειξη του πρωτοκόλλου πονταρίσματος χωρίς εξόρυξη και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά από την NXT στις 24 Νοεμβρίου 2013. Ωστόσο, ας εξετάσουμε ένα άλλο νόμισμα, το Blackcoin, που ήταν επίσης μια καθαρή απόδειξη πονταρίσματος που κυκλοφόρησε λίγο αργότερα, καθώς έχει ένα απλούστερο πρωτόκολλο και είχε μια πιο δίκαιη αρχική φάση διανομής.

Το Blackcoin δημιουργήθηκε από τον Pavel Vasin (γνωστό ως Rat4) και κυκλοφόρησε τον Φεβρουάριο του 2014. Όταν ο Rat4 αποφάσισε να δημιουργήσει BLK, ξεκίνησε να αφαιρέσει την ηλικία των νομισμάτων και το PoW Πίστευε ότι η ηλικία των κερμάτων θα αύξανε την πιθανότητα επίθεσης στοιχήματος 51%, καθώς τα μεγαλύτερα σε ηλικία νομίσματα θα χρειάζονταν λιγότερο από το 51% των στοιχημάτων για να προκαλέσουν ένα πιρούνι. Πίστευε επίσης ότι η ηλικία των νομισμάτων αποθάρρυνε τους χρήστες από το να ποντάρουν με συνέπεια. Αντίθετα, τα στοιχήματα κίνητρα να παραμείνουν εκτός σύνδεσης για 90 ημέρες για να μεγιστοποιήσουν τις πιθανότητές τους να πάρουν μερίδιο, καθιστώντας το δίκτυο λιγότερο ασφαλές. Η εφαρμογή του πρωτοκόλλου PoS v.2 του Rat4 αντιμετωπίζει τα τέσσερα ζητήματα του PoS με τους ακόλουθους τρόπους:

  1. Κατανομή. Η BLK πέρασε από μια προσωρινή φάση απόδειξης εργασίας χωρίς προ-ναρκοπέδιο για να εξασφαλίσει δίκαιη διανομή.
  2. Μονοπώληση. Αυτό αντιμετωπίστηκε μέσω μιας δίκαιης περιόδου διανομής.
  3. 51% επιθέσεις. Είναι απίστευτα ακριβό να αγοράσετε αρκετά νομίσματα για να εκτελέσετε αυτήν την επίθεση. Επίσης, το νόμισμα θα χάσει σημαντική αξία.
  4. Τίποτα στο Stake. Οι BLK dev πίστευαν επίσης ότι αυτό δεν ήταν απειλή. Ωστόσο, το BLK περιλάμβανε σημεία ελέγχου για προστασία από σκληρά πιρούνια. Τα σημεία ελέγχου θα αφαιρεθούν στο PoS 3.

Αιθέρας

ETH

Από το Blackcoin, υπήρξαν αρκετές επαναλήψεις του πρωτοκόλλου PoS. Για παράδειγμα, ο Bitshares ήταν ο πρώτος που εφάρμοσε το Delegated Proof of Stake. Αλλά η πιο πρόσφατη επανάληψη του PoS είναι η προσπάθεια του Ethereum (ETH) στο PoS. Το κίνητρο για αλλαγή του ETH είναι κατά κύριο λόγο η επιθυμία να κινηθεί προς ένα πιο φιλικό προς το περιβάλλον και αποκεντρωμένο σύστημα. Εάν η Εικονική Μηχανή Ethereum πρόκειται πραγματικά να υιοθετηθεί σε όλο τον κόσμο, το τρέχον κόστος ηλεκτρικής ενέργειας 6,7 εκατομμυρίων δολαρίων Bitcoin θα ξεπεραστεί γρήγορα.

Το σύστημα PoS της Ethereum θα εφαρμόσει ένα στυλ PoS Byzantine Fault Tolerance (BFT). Οι επικυρωτές θα εκχωρηθούν τυχαία ανταμοιβές μπλοκ, ωστόσο η συναίνεση διαμορφώνεται μέσω μιας διαδικασίας πολλαπλών γύρων όπου κάθε επικυρωτής ψηφίζει για μια αλυσίδα. Το Ethereum ΔΕΝ χρησιμοποιεί το Proof of Stake αυτή τη στιγμή και υπήρξαν κάποιες αμφιβολίες ως προς το αν θα εφαρμοστεί ή όχι. Με αυτά τα λόγια, πώς η Ethereum ελπίζει να λύσει τα τέσσερα προβλήματα που σχετίζονται με το PoS:

  1. Κατανομή. Το ETH έχει ήδη διανεμηθεί με περίπου 70% να πωλείται στο ICO του το 2014, αντιπροσωπεύοντας το 70% του συνόλου του Ether σε κυκλοφορία. Έντεκα εκατομμύρια δόθηκαν στο Ίδρυμα Ethereum και συνεχίζει τη διανομή του μέσω PoW.
  2. Μονοπώληση. Το ETH έχει ήδη διανεμηθεί. Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο η ETH ελπίζει να λύσει αυτό το ζήτημα είναι κλειδώνοντας τα κέρματα σε μια έξυπνη σύμβαση για να ποντάρετε. Επομένως, το στοίχημα έρχεται στο κόστος της ρευστότητας.
  3. 51% επιθέσεις. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, είναι εξαιρετικά δαπανηρό να αγοράσετε ή να δωροδοκήσετε κόμβους για να συμμετάσχετε σε μια επίθεση 51%. Σε περίπτωση επίθεσης, ο Μάικλ Γκούμπικ προτείνει τη χρήση φόρουμ κοινωνικής / επιχειρηματικής / ανταλλαγής για να επιλέξει μία από τις διχαλωτές αλυσίδες του Συχνές ερωτήσεις για την απόδειξη του στοιχήματος στο Ethereum’s github.
  4. Τίποτα στο Stake. Οι επικυρωτές δεν θα αποκλείονται από την υπογραφή ορφανών μπλοκ αλυσίδων, καθώς θα τιμωρηθούν.

συμπέρασμα

Υπήρξαν πολλές πλήρως λειτουργικές και ασφαλείς επαναλήψεις του PoS σχετικά με την ιστορία της κρυπτογράφησης από το Hybrid PoS-PoW έως το καθαρό PoS έως το Delegated PoS. Το PoS τύπου BFT είναι η νεότερη απόπειρα αντιμετώπισης των τεσσάρων κύριων ζητημάτων που περιβάλλουν το πρωτόκολλο που πρότειναν αρχικά οι Sunny και Mark. Κάθε νόμισμα αντικατοπτρίζει μια διαφορετική προσέγγιση και το καθένα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και αδυναμίες. Ωστόσο, η μετάβαση στο PoS αντικατοπτρίζει μια μεγαλύτερη φιλοσοφική κίνηση στον κόσμο της κρυπτογράφησης προς ένα πιο φιλικό προς το περιβάλλον και αποκεντρωμένο σύστημα.

* Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το PoW έχει τις δικές του ανησυχίες ασφαλείας, το θέμα δεν εμπίπτει στο πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου. Επίσης, ένα ιδιαίτερο ευχαριστώ στο Ναγκαλίμ από τη ΔΕΗ και το μυαλό από το BLK για την κατανόησή τους. Επίσης, ευχαριστώ τον Michael Gubik για τη συγγραφή του Github.

** Το άρθρο γράφτηκε από τον κάτοχο ecurrency, έναν Cryptoeducator και έναν οργανωτή κοινότητας για τις μάζες.