Майнинг и Proof of Stake

Блокчейн — это общая запись, которую ведут тысячи независимых компьютеров. Главного среди них нет, но всем нужно прийти к согласию: какие транзакции произошли и в каком порядке. Правила, по которым они договариваются, называют механизмом консенсуса. Самые распространённые — Proof of Work (PoW, «доказательство работы»), на котором основан майнинг, и Proof of Stake (PoS, «доказательство доли»), где блоки создают валидаторы, заблокировавшие монеты.

Зачем блокчейну консенсус

Представьте, что добавить блок может кто угодно и когда угодно. Тогда два участника опубликуют противоречащие друг другу версии истории, а кто-то попробует потратить одни и те же монеты дважды. Механизм консенсуса решает задачу так: предложить блок становится дорого, а у всех есть понятное правило, какая цепочка считается правильной. Именно цена делает обман невыгодным — чтобы переписать историю, атакующему пришлось бы потратить огромные ресурсы.

Proof of Work: майнинг

Proof of Work впервые применили в Bitcoin, и Bitcoin использует его до сих пор.

Как устроен майнинг

Майнеры собирают ожидающие транзакции в блок-кандидат. Чтобы добавить его в цепочку, нужно подобрать число, которое вместе с данными блока после хеширования даст результат меньше заданной цели. Короткого пути нет: остаётся только перебирать огромное количество вариантов. Специализированное оборудование делает миллиарды попыток в секунду.

Первый, кто нашёл подходящий ответ, рассылает блок по сети. Остальные узлы проверяют ответ мгновенно, хотя найти его было трудно. Победитель получает награду: новые монеты и комиссии за транзакции.

Сложность

Если майнеров станет больше, блоки начнут находить быстрее. Чтобы этого не происходило, сеть меняет сложность задачи. В Bitcoin это происходит примерно раз в 2016 блоков, и среднее время блока держится около 10 минут.

Плюсы и минусы PoW

Плюсы: долгая история работы, простая и хорошо изученная модель безопасности, защита опирается на реальные ресурсы, которые трудно подделать.
Минусы: высокое потребление электроэнергии; майнинг стремится туда, где дешевле оборудование и электричество; крупные пулы объединяют мощности множества участников.

Proof of Stake: валидаторы

В Proof of Stake вычислительную мощность заменяет экономическое обязательство. Вместо покупки оборудования и оплаты электричества участники блокируют монеты самой сети — делают стейк.

Как работает валидация

Участники, застейкавшие монеты, становятся валидаторами. Протокол выбирает валидатора, который предложит новый блок, а остальные проверяют его и голосуют — в Ethereum такие голоса называют аттестациями. Выбор случайный, но с учётом размера стейка. Валидаторы, соблюдающие правила, получают вознаграждение от протокола и комиссии.

Слэшинг

Безопасность Proof of Stake держится на том, что за нарушения наказывают. Если валидатор пытается жульничать — например, подписывает два противоречащих блока, — протокол может уничтожить часть его стейка. Это называется слэшингом. Валидаторы, которые просто были офлайн, тоже могут терять небольшие суммы. Атакующему пришлось бы собрать очень большую долю всех застейканных монет — и рисковать их потерей.

Ethereum как главный пример

Ethereum запустился в 2015 году на Proof of Work. В сентябре 2022 года сеть перешла на Proof of Stake — это обновление назвали The Merge («Слияние»). Чтобы запустить собственного валидатора, нужно застейкать 32 ETH. Те, у кого меньше монет или нет желания поддерживать сервер, часто пользуются стейкинг-сервисами и пулами. Это означает доверие третьей стороне и свои дополнительные риски.

Плюсы и минусы PoS

Плюсы: гораздо меньшее энергопотребление, не нужно специальное оборудование, наказания бьют прямо по средствам атакующего.
Минусы: у владельцев крупных сумм больше влияния; крупные стейкинг-провайдеры могут концентрировать контроль; схема сложнее и моложе, чем Proof of Work.

Сравнение

Чем «платят» за право создать блок: в PoW — электричеством и оборудованием, в PoS — заблокированными монетами.
Кто создаёт блоки: в PoW — майнеры, в PoS — валидаторы.
Наказание: в PoW проигравший майнер тратит энергию впустую, в PoS нарушителя ждёт слэшинг.
Главные примеры: Bitcoin для PoW, Ethereum для PoS.

О вознаграждениях

И майнинг, и стейкинг дают вознаграждение, но ни то ни другое не гарантирует прибыли. Доход от майнинга зависит от оборудования, стоимости электричества и конкуренции. Вознаграждение за стейкинг меняется вместе с условиями в сети, а застейканные монеты могут подешеветь или пострадать от слэшинга. Стейкинг через посредника вдобавок означает, что вы доверяете ему свои средства.

Главное

Механизм консенсуса позволяет независимым компьютерам договориться об одной общей истории.
Proof of Work защищает сеть вычислительной мощностью — так работает Bitcoin.
Proof of Stake защищает сеть заблокированными монетами и штрафами — так работает Ethereum после The Merge в 2022 году.
У каждого подхода свои компромиссы по энергопотреблению, децентрализации и сложности.