Переход Эфириума на POS

Похоже, что переход Эфириума на PoS – вопрос решенный, несмотря на то, что для безотказного и неконфликтного функционирования сети нужно будет определиться и с вопросом распределения монет, и с вопросами создания блоков при работе криптосистемы в формате «доказательства доли владения». Новый алгоритм, действительно, имеет массу преимуществ, по сравнению с PoW, но одновременно создает и ряд проблем при масштабировании. Поэтому, когда речь идёт о переходе Ethereum на PoS, надо всесторонне рассмотреть, что это означает для майнеров и рядовых пользователей. Этим и будем заниматься в статье.

Планы перехода на PoS

В «дорожной карте» развития криптопроекта нет определённой даты, когда Ethereum окончательно перейдет на метод алгоритмической защиты Proof of Stake известный в Рунете также как метод «доказательства доли владения» или метод «подтверждения доли». Упомянуты только намерение и приблизительные сроки, определяемые реализацией предыдущих этапов, у каждого из которых есть свое наименование.

  1. Metropolis. Определен как комплексный этап технических доработок. Предполагает проведения двух форков:
    • Byzantium. Эта этапная часть состоялась в октябре 2017 и была реализована по плану, увеличив скорость и безопасность работы с. Одновременно с этим с предыдущих пяти до 3 монет была снижена величина вознаграждения. Трудности возникли позднее, с процессом увеличения числа транзакций, которые сеть уже не могла обеспечивать. К декабрю 2017 года активность участников популярной блокчейн-игры «Криптокотики» привело к перебоям в работе Ethereum.
    • Constantinople. Из-за проблем с масштабируемостью Ethereum, намеченный на первый квартал 2018-го года запуск форка Constantinople был перенесён на неопределённый срок. В числе задач этого шага – реализация возможности самостоятельного расчёта за GAS.
  2. Casper. Основная цель этапа – постепенное присоединение PoS к Ethereum. Несмотря на смещение сроков внедрения, запуск Casper планируется провести в 2018 году. В результате должен начать работу гибридный протокол PoW+PoS Casper FFG (Friendly Finality Gadget). Сначала валидацию блоков смогут проводить узлы с балансом от 1000 ETH на счету. Пользователи с меньшим балансом в валидации смогут участвовать путем объединения средств в пулах. Поскольку 1000 ETH – сумма достаточно крупная (летом 2018 года цена 1 ETH варьировалась в пределах 400-600 долларов), со временем предполагается снижение планки валидации до 32 ETH. С учетом планируемого снижения эмиссии монеты, главную роль в получении прибыли узлами должна играть комиссия за транзакции.
  3. Sharding. Время запуска этапа будет зависеть от успеха проведения предыдущих шагов, но обычно речь идёт о сроках в 1,5-2 года. Чтобы пропускная способность Ethereum была сопоставима с уровнем пропускной способности платёжной системы Visa, задумана реализация технологии шардирования баз данных. В практическом выражении это означает постепенный отказ от полных нод с распределением нагрузки между узлами. Участники-валидаторы будут обеспечивать хранение данных и подтверждение только той части транзакций, за которую несут ответственность. Получить расширенную информацию по блокам и транзакциям можно будет по запросу к остальным кодам.

Процесс добавления к сети Ethereum PoS-модели затягивается не только из-за технических сложностей, но и из-за высокой ответственности разработчиков, старающихся решить задачу максимально «гладко», без болезненных потрясений системы. В данный момент через криптосеть проходит более 1 млн. транзакций в день и сразу обеспечить бесперебойную работу при такой нагрузке проблематично. Поэтому «освоение» PoS начнётся с 1% от всего объема транзакций (то есть, с проверки PoS-методом каждой сотой транзакции). А затем, если всё защищённость и работоспособность криптосети не будет нарушена, количество PoS-подтверждений увеличится). И хотя не всё команда Ethereum единодушна в выборе стратегических шагов, в вопросе добавления PoS Виталику Бутерину удалось достичь согласия с коллегами.

В сообществе есть мнение, что активизировать переход на PoS может заявление представителей компании BITMAIN (производителя ASIC-оборудования), которые сначала анонсировали, а затем выпустили Antminer E3, предназначенный для PoW-майнинга ETH. Чтобы понять, как изменится ситуация с майнингом ETH, когда Эфириум осуществит переход на POS, рассмотрим подробнее содержание этого подхода.

PoS и PoW

PoS: содержание концепции

Proof of Stake – сокращённо PoS (читается как «пос») – в Рунете называют и методом, и алгоритмом. Содержательно – это концепция выбора того ответвления цепочки, за которое проголосовало «большее число монет» – пользователей с большей доля владения. Размер доли (Stake) определяет, какой из узлов найдёт блок и заработает вознаграждение.

Если сеть работает только на основе концепции PoS (а не гибридного сочетания PoS+PoW) майнить Эфир и любую другую криптовалюту классическим способом не получится. Здесь майнинг («mining») как способ аппаратного вычисления кода будет уже противопоставлен форжингу («forging») – его ещё иногда со смысловыми погрешностями называют PoS-майнингом. При форжинге вознаграждение получает тот, у кого есть криптовалюта на балансе: чем монет больше, тем выше доход пользователя. Узел, который получает награду за удержание доли определенного размера, еще называется мастернодой.

PoS считается одной из двух самых популярных действующих концепций. Другим, конкурирующим, методом подтверждения в криптовалютах является PoW (Proof of Work «доказательство выполненной работы»). В отличие от PoS, PoW использует более чёткие правила выбора между конкурирующими ответвлениями цепи и легко решает проблему создания блока, его авторства и времени производства. Но и у этого метода есть масса своих недостатков.

Благодаря PoS формируется система, позволяющая создать в Ethereum структуру при которой:

  • содержимое данных никем не контролируется;
  • возникает так называемая «оживленность» – база данных получает потенциал для развития;
  • повышается «безопасность» (в терминологии Casper) – участники договариваются о содержимом данных, реализовывая выбор узлами ответвления из конкурирующих цепочек.

Но при этом возникает и ряд проблем, которые приводят к недостаткам использования неподготовленного концепта и к некоторым уязвимостям.

Недостатки модели Proof of Stake

Как правило, среди недостатков при реализации моно-концепции называют, в первую очередь, возможность потенциального завладения (сосредоточения в одних руках) 51% долей владения. И хотя опасность «атаки 51%» в Proof of Stake меньше, чем в Proof of Work, поскольку это, во-первых, очень дорого, а во-вторых, при дестабилизации блокчейна сложно извлечь выгоду, – риски сохраняются. Кроме того, существует и возможность сговора нод, что может повлечь за собой изменение правил блокчейна. К числу недостатков, обусловленных «математическим» перевесом, относятся и вопросы, связанные с алгоритмизацией внесения изменения и присвоения авторства создания. Одна из таких проблем – «проблема византийских генералов».

Суть её – в определении очередности (первенства) изменений, внесённых в блокчейн в случае, если треть и больше участников не согласны с остальными («один предатель запутывает двух генералов, которые при другом соотношении сил могли бы договориться»). Ethereum для создания отказоустойчивой византийской системы в итерации Casper 2018 предполагает наличие согласного большинства в количестве не менее 2/3 участников.

Также некоторые критики упрекают PoS-криптосистемы в создании «нечестной» экономической модели, при которой богатые (обладатели большей доли) становятся еще богаче, поскольку получают доход пропорционально уже существующим криптовалютным сбережениям. В целом, такая система лишена стимулов (в отличие от PoW-модели, где майнинговая активность оставляет шансы и делает систему вознаграждения более распределенной). Но при этом считается, что далеко не все пользователи на практике становятся валидаторами, и в случае направления ими средств на иные цели, экономическая модель будет более справедлива.

При этом существуют еще и технические «минусы» концепции, к которым можно отнести следующие:

  1. Увеличения риска кражи средств.
    Владение долей в PoS-формате предполагает хранение средств в «горячем кошельке» и подключение к Интернету для подписания сообщений, чем могут воспользоваться хакеры. Уменьшить риски поможет создание специализированного оборудования для практики владения долей (стейкинга), а также – в меньшей степени – «демонстрация» приватного ключа доли только на короткое время с последующим возвращением баланса владельцу.
  2. Проблема «ничего на кону».
    Если два блока Ethereum создаются одновременно, каждый из них образует долю, из которых одна, в конечном итоге, станет большей и победит. Но если владельцы долей смогут менять свой выбор, то одна и та же ставка потенциально может быть использована на всех конфликтующих цепочках. В PoW проблема не возникает, так как при конфликте выигрывает тот, кто нарастит наибольшую цепочку, что обусловлено энергетическим ресурсом. В PoS можно попробовать наказывать тех владельцев долей, которые поставили ставку на несколько конкурирующих цепей (например, путем конфискации), или ввести многораундовую систему скейтинга. И хотя оба предложения сталкиваются с критикой, эти меры могут смягчить влияние проблемы «ничего на кону».
  3. Дальняя атака на консенсус.
    Суть проблемы в том, что атакующий может выкупить приватный ключ, открывающий доступ к большому балансу в прошлом, а затем с этого монета создать альтернативную историю цепи Ethereum с получением большой награды за PoS-валидацию. Таким образом можно осуществить и многолетнюю реорганизацию цепи. В качестве решения проблемы предлагается создание «контрольной точки», после фиксирования которой цепь не может быть реорганизована. Но скептики считают, при таком подходе узлы нужно будет держать постоянно включенными (выключенный узел в контрольную точку не попадёт), что, однако, не является принципиальным препятствием при расширении экосистемы бизнеса, переходящего на круглосуточную работу.

Помимо этих «минусов», называют и другие пока нерешённые задачи, но они разработчикам и сообществу представляются менее серьезными и технически относительно легко решаемыми.

Достоинства систем, основанных на доле владения

Несмотря на недостатки, PoS-концепция считается более экологичной и перспективной, чем PoW:

  1. Для поддержания сети не требуются колоссальные энергетические ресурсы.
  2. В системе, основанной на доле владения, возникает прямая связь между инвестициями и агентами консенсуса, что стимулирует не краткосрочную окупаемость с быстрой перепродажей монет (как нередко бывает в PoW), а стратегическое выравнивание интересов участников консенсуса и инвесторов.
  3. С моделью Proof of Stake потенциально увеличивается децентрализация криптосети. Производство и ASIC-майнеров, и чипов монополизируется или сосредотачивается в руках 2-3 компаний, что делает PoW-модель более зависимой и от владельцев технологии, и от производителей электроэнергии.

В целом, преимущества обеих концепций ещё с 2012-13 годов пытаются объединить в гибридной модели PoS+PoW. Примером таких сетей могут служить Peercoin, Novacoin, Emerecoin, и Ethereum хоть и ищет свой путь, использует опыт предыдущих реализаций.

Casper 2015 и «гибрид» 2018 года

В версии Casper 2015, предполагающей полный переход Ethereum на PoS-модель, блоки должны были производиться в пуле создателей, а генератор случайных чисел определять, чья сейчас очередь производить блок. Участнику давался бы определённый промежуток времени для выполнения задачи. Для приёма или постановки ставок нужно было бы стать участником группы связанных валидаторов, которые в несколько раундов делали бы ставки на блоки с определённым разбегом вероятности. Финализированным считался бы блок с вероятностью 1% или 99%.

В гибридной версии Casper 2018 года разработчики Ethereum пока не предполагают использование долей владения для создания блоков (эта задача неопределённое время будет лежать на майнерах). А система PoS должна использоваться для создания «контрольных точек» – чекпоинтов, обеспечивающих неизменные слепки блокчейна. При этом в предполагаемой гибридной модели Ethereum вознаграждение должны получать и PoW-майнеры, и PoS-валидаторы. В одном из интервью Виталика Бутерина говорилось о снижении награды за блок до 0,6 ETH.

Алгоритм работы Casper 2018 должен выглядеть приблизительно так:

  1. Каждые 100 блоков Ethereum поверх PoW накладывает дополнительный слой страхования путем использования системы контрольных точек.
  2. Участники PoS направляют монеты в «пул валидаторов», чтобы после каждых следующих 100 блоков их доли оказывались за блоком.
  3. В случае поддержания предложения 2/3-ями средств пула, блок получает статус найденного, приобретая приоритетное значение по отношению к PoW.
  4. В случае, если 2/3 голосов не набирается, цепь продолжает функционирование на PoW.
  5. Голосования стейкеров против предложения приводит к начислению 4% комиссии и подтверждению состояния третьей стороной.

Некоторые проблемы PoS концепции в этом формате сохраняют актуальность. Например, реальность возврата к PoW, если больше 1/3 стейкеров откажутся от участия. Сохраняется и угроза «атаки издалека», если стейкеров, меняющих мнение после финализации блока, окажется больше 2/3 в альтернативной цепи. Но, в целом, эта гибридная версия Ethereum, по мнению большинства, выглядит самой конструктивной из всех предыдущих, поскольку в ней, за счёт майнеров происходит развитие сети, а за счёт PoS – дополнительное страхование в случае попыток реорганизации.

Отзывы, комментарии и обсуждения