Proof of Stake (PoS): как работает алгоритм консенсуса и его преимущества и недостатки

Почему и как появился Proof of Stake?

Все началось с концепции Proof of Work от англ. «Доказательство работы», где новые блоки создавали с помощью вычислений, которые требовали огромных затрат энергии. Однако со временем стало очевидно, что такой способ не идеален: высокие мощности усложняли процесс и приводили к издержкам.

Альтернативой стал новый метод — алгоритм Proof of Stake. Его суть в том, что вместо того, чтобы решать сложные задачи, пользователи получают право создавать блоки в зависимости от количества монет, которые есть у них в распоряжении. Чем больше средств на счету, тем выше шансы стать валидатором. Такой механизм снижает нагрузку на сеть, делает работу доступной и экологичной.

PoS не только решает проблемы традиционного майнинга, но и мотивирует владельцев криптовалют участвовать в поддержке сети. Это привлекло толпу желающих получать вознаграждение за поддержку децентрализованной экосистемы. В результате PoS — перспективная технология, которая изменила принципы криптовалюты.

Как работает алгоритм Proof of Stake

Proof of Stake — это разновидность алгоритмов консенсуса, который используют многие криптовалюты для того, чтобы подтверждать свои транзакции и защищать сеть.

В отличие от традиционного алгоритма Proof of Work, где новые блоки в блокчейне создают за счет вычислительной мощности, в Proof of Stake все устроено иначе. Здесь центральным фактором становится количество монет на счету участника. К слову, такая система делает криптовалюты устойчивыми к спекуляциям.

Принцип работы:

1. Вместо соревнования в сложных задачах, как в Proof of Work, система выбирает создателя нового блока среди владельцев криптовалют. Проще говоря, чем больше у пользователя криптовалюты, тем выше вероятность быть избранным.
2. Валидаторы формируют новый блок, проверяют транзакции и добавляют его в сеть. За это они получают вознаграждение.
3. Если участник действует нечестно, его крипта частично или полностью замораживается — это дисциплинирует и делает систему надежной.

Для долгосрочных инвесторов, которые хотят получить пассивный доход, PoS предоставляет хорошие возможности. Поскольку валидаторы получают вознаграждения в виде новых монет, такие системы создают стимулы для инвесторов, чтобы они держали свои активы на протяжении долгого времени.

В большинстве случаев на основе PoS владельцы монет получают вознаграждения за то, что участвуют в проекте. Вознаграждениями могут быть:

• Дивиденды — пользователи получают процент от новых монет, эмитируемых сетью.
• Гибкие ставки — возможность зарабатывать в зависимости от доли монет в сети и других факторов.

PoS был предложен в 2011 году программистом Sunny King в проекте Peercoin. Это был первый блокчейн, который использовал PoS, чтобы подтверждать транзакции. После идею подхватили крупные проекты, такие как:

• Ethereum 2.0 (второй по капитализации блокчейн после биткоина начал переход на PoS с целью улучшить масштабируемость и безопасность. Этот переход был начат в декабре 2020 года с запуском «Beacon Chain», и в 2022 году состоялся окончательный переход на PoS в рамках обновления The Merge).
• Cardano — PoS используется в сети с высокой степенью безопасности.
• Polkadot — мультицепочечный проект, который использует PoS для того, чтобы создавать и управлять парачейнами.

PoS криптовалют снижает потребление энергии, делает блокчейн доступным для новых участников и уменьшает вероятность централизации. Такой механизм работает как основа для блокчейнов, так как дает пользователям право влиять на процесс без необходимости тратить ресурсы на оборудование.

По теме:

Виды криптовалют: какие они бывают и чем отличаются

Токеномика: что это и почему это важно для проектов

Какие разновидности Proof of Stake существуют

Алгоритмы PoS продолжают развиваться, и сегодня существует несколько вариаций, каждая из которых адаптирована под разные задачи и особенности сети.

Разновидности Proof of Stake:

1. Delegated Proof of Stake (DPoS с англ. «Делегированное доказательство доли»). В отличие от PoW, где узлы решают сложные задачи, алгоритму консенсуса Proof of Stake важно, сколько монет находится у валидатора. В этой модели владельцы не выбирают блоки напрямую, а делегируют право голосовать за валидаторов. Те, кто набирает поддержку большинства голосов, становятся ответственными за новый блок. Такой механизм ускоряет процесс и используется в блокчейне EOS.
2. Leased Proof of Stake (LPoS с англ. «Арендованное доказательство доли»). Похож на DPoS, но вместо того, чтобы голосовать, пользователи «арендуют» криптовалюты валидаторам и повышают их шансы на генерацию блоков. При этом арендодатель получает часть вознаграждения. Этот вариант применяется в блокчейне Waves.
3. Pure Proof of Stake (PPoS с англ. «Чистое доказательство доли»). Этот вариант разработан Algorand, он использует случайный отбор валидаторов, что делает систему децентрализованной и безопасной. Шанс быть выбранным зависит от количества монет, но решающий выбор остается за алгоритмом.
4. Hybrid PoS/PoW (с англ «Гибридный»). Некоторые блокчейны, например Decred, комбинируют Proof of Work и Proof of Stake. Майнинг здесь сохраняется, но владельцы монет участвуют в управлении сетью и подтверждении блоков, благодаря чему система становится сбалансированной.

Недостатки Proof of Stake

Как и любая технология, PoS криптовалют имеет недостатки.

Рассмотрим слабые стороны Proof of Stake:

• Преимущество крупных держателей — чем больше монет у пользователя, тем выше его влияние. Концентрация активов у крупных держателей может нарушить консенсус сети. Проще говоря, это приводит к централизации власти в руках нескольких крупных игроков.
• Порог входа для валидаторов — чтобы участвовать в создании блоков, требуется минимальный депозит, который может быть недоступен для обычных участников.
• Риск атаки «ничего не стоит» — валидаторы могут поддерживать несколько версий блокчейна одновременно, из-за чего трудно определить единственную верную цепочку.

Несмотря на эти минусы, PoS развивается и во многих аспектах превосходит традиционный Proof of Work. Именно поэтому больше блокчейнов переходят на него в погоне за скоростью, надежностью и экологичностью.

Плюсы PoS

Главный плюс метода — он дает возможность работать без мощных вычислительных устройств, которые требуются для добычи крипты в классическом майнинге.

Остальные плюсы Proof of Stake:

• Экономия энергии — в отличие от традиционного майнинга, PoS не требует огромных вычислительных мощностей, что делает его экологичнее и дешевле.
• Доступность — для того, чтобы поучаствовать, не нужно покупать дорогое оборудование. Достаточно владеть монетами, чтобы стать частью сети.
• Скорость — все происходит быстрее, так как нет сложных вычислительных задач.
• Безопасность — атака 51% требует огромного количества монет, что делает взлом системы экономически невыгодным.

PoS снижает нагрузку на окружающую среду и это делает его привлекательным для тех, кто обеспокоен воздействием криптовалюты на экологию. В блокчейнах, которые используют PoS, в среднем потребление энергии в тысячу раз меньше, чем у аналогичных PoW-сетей, таких как биткоин.

Энергетическая эффективность особенно полезна в условиях глобальной борьбы с изменениями климата. К тому же блокчейны начинают продвигать свои экологичные преимущества. Так PoS становится более привлекательным для пользователей, инвесторов и правительств, которые могут в будущем регулировать или ограничивать использование блокчейн-технологий с высоким потреблением энергии.

По теме:

Как заработать на криптовалюте в 2025 году — 10 способов

Самые перспективные криптовалюты 2025 года: что происходит на рынке

Перспективы и вариации механизма POS

Proof of Stake — перспективная модель консенсуса в блокчейн-индустрии. Его механизм развивается, адаптируется под разные задачи и расширяет возможности криптовалютных сетей.

Какие видимые перспективы развития PoS:

1. Многие проекты отказываются от традиционного майнинга. Ethereum уже полностью перешел на PoS, а за ним могут последовать и другие известные платформы.
2. Новые алгоритмы разрабатываются так, чтобы предотвратить концентрацию монет у небольшого числа участников и сделать систему справедливой.
3. Разрабатываются алгоритмы борьбы с атаками, такими как «ничего не стоит», чтобы повысить надежность процесса.
4. Появляются гибридные модели, которые используют преимущества PoS и других алгоритмов, тем самым улучшается производительность и защита сети.

Вариации механизма PoS:

• Nominated Proof of Stake (NPoS) — используется в блокчейне Polkadot. Пользователи не только блокируют свои монеты, но и выбирают валидаторов, которым доверяют.
• Bonded Proof of Stake (BPoS) — применяет дополнительную «заморозку» средств, благодаря чему участники становятся ответственными.
• Proof of Staked Authority (PoSA) — комбинирует PoS с элементами доверенного управления, как в Binance Smart Chain, где часть валидаторов выбрана заранее.

В будущем появятся новые вариации PoS, которые будут учитывать текущие недостатки и предлагать совершенные решения. Они позволят сделать крипту безопаснее. Разработчики уже тестируют модели, которые основаны на комбинации PoS с другими механизмами. Среди предполагаемых улучшений — усиление защиты от атак и равномерное распределение криптовалют среди участников сети.

Безопасен ли PoS?

PoS является одной из самых безопасных моделей консенсуса, но, как и любая технология, он не лишен уязвимостей.

Эти алгоритмы консенсуса снижают барьеры входа, но существует риск централизации. Почему PoS считается безопасным:

• Высокая стоимость атаки 51% — для того, чтобы захватить сеть, злоумышленнику нужно владеть половиной всех криптовалют. Для этого нужны огромные финансовые вложения, а при атаке активы могут обесцениться.
• Механизм штрафов (slashing) — если валидатор действует нечестно или пытается фальсифицировать блоки, его средства частично или полностью изымаются. Это снижает риск мошенничества.
• Децентрализация в управлении — крупные блокчейны распределяют влияние между тысячами участников, что усложняет манипуляции.

Какие угрозы существуют:

• Централизация владения — если большая часть криптовалют окажется у небольшого числа пользователей, они смогут контролировать процесс.
• Атака «ничего не стоит» — валидаторы могут одновременно поддерживать несколько версий блокчейна и создать риск раздвоения цепочки.
• Манипуляции с голосованием — в некоторых вариациях PoS валидаторы могут объединяться и продвигать решения в свою пользу.

Несмотря на риски, это надежный механизм, особенно если в сети предусмотрены дополнительные уровни защиты. Большие блокчейны постоянно совершенствуют алгоритмы, снижают уязвимости и делают систему устойчивой к атакам.

Сегодня PoS работает во многих популярных проектах и повышает скорость транзакций. Он не только делает криптовалюты доступными для пользователей, но и создает условия для их развития. Такая модель способна работать даже в долгосрочной перспективе.

Фото на обложке: Visual Generation / Getty Images