Mis on panuse tõendus (Proof of Stake - PoS)?

TL;DR

Panuse tõendus on populaarne alternatiivne konsensuse mehhanism töötõendusele (Proof of Work - PoF). Selle asemel, et tehingute kinnitamiseks oleks vaja arvutusvõimsust, peavad valideerijad panustama münte. See vähendab drastiliselt vajalikku energia tarbimist. Panuse tõendus parandab detsentraliseerimist, turvalisust ja skaleeritavust.

Siiski võib panuse tõestus olla ilma krüptole juurdepääsuta vähem ligipääsetav. 51% rünnakut on lihtne saavutada ka madala turukapitaliga plokiahelatega. Kuna panuse tõendus on mitmekülgne, on sellel lai valik variatsioone erinevate plokiahelate ja kasutusjuhtude jaoks.

Sissejuhatus

Praegusel ajal on panuse tõendus plokiahela võrkude puhul kõige populaarsem valik. Kuigi paljude variatsioonide tõttu võib selle põhikontseptsioonide mõistmine olla keeruline. Tõenäoliselt ei näe sa ka enam selle algset kuju. Sellegipoolest jagavad kõikvõimalikud panuse tõendused samu põhikontseptsioone. Nende sarnasuste mõistmine aitab sul teha paremaid valikuid sinu kasutatavate plokiahelate ja nende toimimise kohta.

Mida panuse tõendus tähendab?

Panuse tõenduse konsensusalgoritmi tutvustati 2011. aastal Bitcointalki foorumis. Seda pakuti töötõenduse probleemide lahendusena. Kuigi neil mõlemal on sama eesmärk jõuda plokiahela konsensuseni, on nendes kasutatav protsess üsna erinev. Selle asemel, et esitada intensiivseid arvutusvõimsusega seotud tõendeid, tõestavad osalejad ainult, et nad on panustanud münte.

Kuidas panuse tõendus toimib?

Panuse tõenduse algoritm kasutab pseudojuhuslikku valimisprotsessi, et valida sõlmede rühmast valideerijad. Süsteem kasutab erinevate tegurite kombinatsiooni, sh panustamise vanust, juhuslikkust ja sõlme rikkust.

Panuse tõenduse süsteemis plokke pigem „sepistatakse” kui kaevandatakse. Võite siiski aega-ajalt kuulda terminit „kaevandatud”. Enamik panuse tõendusega krüptovaluutasid käivitatakse koos teatud hulga „eelsepistatud” müntidega, mis võimaldavad sõlmedel kohe käivituda.

Sepistamisprotsessis osalevad kasutajad peavad teatud hulga münte oma panusena võrku lukustama. Panuste suurus määrab tõenäosuse, et sõlm valitakse järgmiseks valideerijaks – mida suurem panus, seda suurem tõenäosus. Valikuprotsessi lisatakse ainulaadseid meetoteid, et mitte eelistada ainult võrgu jõukamaid sõlmi. Kaks kõige sagedamini kasutatavat meetodit on juhuslik ploki valik ja mündi vanuse valik.

Juhuslik ploki valimine

Juhusliku ploki valimise meetodi puhul valitakse valideerijad, otsides sõlmi millel on kombinatsioon madalaimast räsiväärtusest ja suurimast panusest. Kuna panuste suurused on avalikud, saavad teised sõlmed tavaliselt järgmist sepistajat ennustada.

Mündi vanuse valimine

Mündi vanuse valimise meetod valib sõlmed selle põhjal kui kaua on tokeneid panustatud. Mündi vanuse arvutamiseks korrutatakse päevade arv millal münte on panustatud, koos panustatud müntide arvuga.

Peale seda kui sõlm on ploki sepistanud, lähtestatakse selle mündi vanus nulli ja ta peab ootama teatud aja, et saaks järgmise plokki sepistada – see hoiab plokiahelas ära suurte panustega sõlmede domineerimise.

Tehingute valideerimine

Igal panuse tõenduse algoritmi kasutaval krüptovaluutal on oma reeglid ja meetodid, mille alusel tehakse otsus, mis on selle arvates võrgu ja kasutajate jaoks parim võimalik kombinatsioon.

Kui sõlm valitakse järgmise ploki sepistajaks, kontrollitakse kas ploki tehingud on kehtivad. Seejärel tähistakse plokk ning lisatakse see plokiahelasse. Sõlm saab plokilt preemiaks tehingutasud ja mõnede plokiahelate puhul ka münte.

Kui sõlm soovib lõpetada sepistamise, vabastatakse tema panus ja teenitud preemiad teatud aja möödudes, andes võrgule aega tuvastada kas sõlm pole plokiahelasse lisanud võltsplokke.

Millised plokiahelad kasutavad panuse tõendust?

Enamik pärast Ethereumi kasutusele võetud plokiahelaid kasutab konsensuse mehhanisme. Tavaliselt muudetakse need võrgu vajadustele vastavaks. Käsitleme neid variatsioone artiklis hiljem. Ethereum ise on versiooniga Ethereum 2.0 üle minemas panuse tõenduse kasutamisele.

Plokiahela võrgud mis kasutavad panuse tõendust või selle erinevat vormi on järgmised:

1. BNB Chain

2. BNB Smart Chain

3. Solana

4. Avalanche

5. Polkadot

Panuse tõenduse eelised

Panuse tõendusel on palju selgeid eeliseid töötõenduse ees. Sel põhjusel kasutavad uued plokiahelad peaaegu alati panuse tõendust. Eelised hõlmavad järgnevat:

Kohanemisvõime

Kuna kasutajate vajadused ja plokiahelad muutuvad, muutub ka panuse tõendus. Seda on ilmselgelt näha, kuna saadaval on suur hulk kohandusi. Mehhanism on mitmekülgne ja sobib hõlpsasti enamiku plokiahela kasutusjuhtudega.

Detsentraliseerimine

Rohkem kasutajaid julgustatakse sõlmesid käitama, kuna see on taskukohasem. See ajend ja juhuslikkuse protsess muudavad võrgu detsentraliseeritumaks. Kuigi panustamise kogumid on olemas, siis on üksikisikul palju suurem võimalus panuse tõendust kasutades plokki edukalt sepistada. Üldiselt vähendab see panustamise kogumite vajadust.

Energiatõhusus

Panuse tõendus on võrreldes töötõendusega uskumatult energiasäästlik. Osalemise kulud sõltuvad pigem müntide panustamise majanduslikust kulust, mitte mõistatuste lahendamise arvutuslikust kulust. See mehhanism võimaldab oluliselt vähendada konsensusmehhanismi käitamiseks vajalikku energiat.

Skaleeritavus

Kuna panuse tõendus ei tugine konsensuse saavutamiseks füüsilistele masinatele, on see palju skaleeritavam. Pole vaja hankida suuri kaevandusfarme ning energiavarusid. Valideerijate võrku lisamine on odavam, lihtsam ja ligipääsetavam.

Turvalisus

Panustamine toimib valideerija rahalise motivaatorina, et mitte töödelda petturlikke tehinguid. Kui võrk tuvastab petturliku tehingu, kaotab valideerija osa oma panusest ja õigusest edaspidi osaleda. Nii kaua kuni panus on suurem kui tasu, kaotab valideerija rohkem münte kui ta võidaks petturliku tegevusega.

Võrgu tõhusaks juhtimiseks ja petturlike tehingute heakskiitmiseks peab sõlmel olema võrgu enamusosalus, mida tuntakse kui 51% rünnaku all. Olenevalt krüptovaluuta väärtusest võib võrgu üle kontrolli saavutamine olla peaaegu võimatu, kuna oleks vaja hankida 51% ringlevast pakkumisest.

Kuid see võib olla ka nõrk külg, mida selgitame allpool.

Panuse tõenduse puudused

Kuigi panuse tõendusel on töötõendusega võrreldes palju eeliseid, on sellel siiski mõned nõrkused:

Hargnemine (Forking)

Standartse panuse tõenduse mehhanismiga ei takistata kaevandamist mõlema haru poolt. Töötõenduse puhul põhjustab mõlema poole kaevandamine energia raiskamist. Panuse tõenduse puhul on kulud palju väiksemad, mis tähendab et inimesed saavad „panustada” haru mõlemale poolele.

Juurdepääsetavus

Panustamise alustamiseks vajad plokiahela originaaltokenite varu. Selleks pead ostma tokeni börsilt või muul viisil. Olenevalt nõutavast summast võib tõhusa panuse tegemiseks vaja minna märkimisväärset investeeringut.

Töötõenduse puhul võid osta odavad kaevandusseadmed, või neid isegi rentida. Sellega saad liituda kogumiga ning alustada kiiresti valideerimist ja teenimist.

51% rünnak

Kuigi töötõendus on ka vastuvõtlik 51% rünnakutele, võivad need olla panuse tõenduse puhul oluliselt lihtsamad. Kui tokenite hind variseb kokku või plokiahelal on madal turukapitalisatsioon, võib teoreetiliselt olla odav osta rohkem kui 50% tokenitest ja kontrollida võrku.

Töötõendus või panuse tõendus

Kui me võrdleme kahte konsensusmehhanismi, on neil mõned peamised erinevused.

	Töötõendus (PoW)	Panuse tõendus (PoS)
Vajalikud seadmed	Kaevandamisseadmed	Vähe või mitte üldse
Energiatarbimine	Kõrge	Madal
Kalduvus	Tsentraliseeritus	Detsentraliseerimine
Valideerimismeetod	Arvutuslik tõestus	Müntide panustamine

Siiski on plokiahelate lõikes lai valik panuse tõenduse mehhanisme. Paljud erinevused sõltuvad spetsiifilisest kasutatavast mehhanismist.

Muud konsensuse mehhanismid, mis põhinevad panuse tõendusel

Panuse tõendamine on hästi kohandatav. Arendajad saavad muuta täpset mehhanismi, et see sobiks plokiahela konkreetsete kasutusjuhtumitega. Allpool on mõned kõige sagedasemad juhud

Delegeeritud panuse tõendus (Delegated Proof of Stake - DPoS)

Delegeeritud panuse tõendus võimaldab kasutajatel panustada münte ilma valideerijaks saamata. Sel juhul panustavad nad ploki tasude jagamiseks valideerija taha. Mida rohkem delegeerijate panuseid on võimaliku valideerija taga, seda suurem on selle valimise võimalus. Valideerijad saavad tavaliselt delegeerijatega jagatud summat stiimulina kasutada. Valideerija maine on delegaatorite jaoks oluline tegur.

Nomineeritud panuse tõendus (Nominated Proof of Stake - NPoS)

Nomineeritud panuse tõendus on konsensusmudel mille on välja töötanud Polkadot. Sellel on sarnasusi delegeeritud panuse tõendusega, kuid üks oluline erinevus. Kui nomineerija (delegaator) panustab pahatahtliku valideerija taha, võib ta oma panuse kaotada.

Nominaatorid võivad kuni 16 valideerija taga panuse teha. Võrk jaotab seejärel nende tehtud panused võrdselt valitud valideerijate vahel. Polkadot kasutab mitmeid lähenemisviise mänguteoorias ja valimisteoorias, et teha kindlaks kes uue ploki sepistab.

Panuse volituse tõendus (Proof of Staked Authority - PoSA)

BNB Smart Chain kasutab võrgu konsensuse loomiseks panuse volituse tõendust. See konsensusmehhanism ühendab volituse tõenduse (Proof of Authority - PoA) ja panuse tõenduse (PoS), võimaldades valideerijatel kordamööda plokke sepistada. Osalema pääseb 21 aktiivsest valideerijast koosnev rühm, kes valitakse nende panustatud või delegeeritud BNB summa järgi. See rühm määratakse igapäevaselt ja BNB Chain talletab valiku.

Kokkuvõte

Viis, kuidas me võrku tehingute plokke lisame, on alates Bitcoinist oluliselt muutunud. Nüüd ei pea me krüptokonsensuse saavutamiseks enam lootma arvutusvõimsusele. Panuse tõenduse süsteemil on palju eeliseid ja ajalugu on näidanud, et panuse tõendus töötab. Aja möödudes näib et Bitcoin jääb vaid ühest vähestest võrkudest mis kasutab töötõendeid. Tundub et panuse tõendus on siin, et jääda.