Delegated Proof of Stake (DPoS) jest algorytmem konsensusu, który przez wielu uznawany jest za dużo bardziej efektywną i demokratyczną wersją mechanizmu PoS.
PoS i DPoS powstały i funkcjonują jako alternatywa dla algorytmu konsensusu Proof of Work (pol. Dowód Pracy), który z samego założenia wymaga bardzo dużej ilości zasobów (czyt. mocy obliczeniowej) do poprawnego funkcjonowania oraz w celu zabezpieczenia, niemodyfikowalnego, zdecentralizowanego i przejrzystego rozproszonego rejestru. PoS i DPoS w przeciwieństwie do swojego PoW wymagają angażu mniejszej ilości zasobów oraz są bardziej zrównoważone i ekologiczne. Aby dokładniej zrozumieć jak dokładniej działa mechanizm DPoS, należy najpierw poznać podstawy algorytmów Proof of Work i Proof of Stake, na bazie których powstał.
Dowód Pracy (ang. Proof of Work - PoW)
Większość kryptowalut, a co za tym idzie ich ekosystemy działa na bazie rozproszonego rejestru zwanego blockchain. Proof of Work jest pierwszym algorytmem konsensusu, który kiedykolwiek został zastosowany. Algorytm ten został wdrożony jako podstawowy komponent protokołu kryptowaluty Bitcoin, w którym odpowiedzialny jest za generowanie nowych bloków i utrzymywanie bezpieczeństwa sieci, co z kolei odbywa się poprzez proces zwany kopaniem kryptowalut (ang. cryptocurrency mining). Bitcoin został zaproponowany jako alternatywa dla tradycyjnego globalnego systemu monetarnego, który z natury jest scentralizowany oraz nieefektywny. Wraz z pojawieniem się PoW, światu pokazany został skuteczny algorytm konsensusu, który jest w stanie uczynić zbędnym pieniądze emitowane i zarządzane przez centralne organy. Co więcej, algorytm umożliwił ziszczenie się wizji w której możliwe jest dokonywanie i rozliczanie płatności w ramach sieci typu peer-to-peer w której wyeliminowana została potrzeba istnienia pośredników, co z kolei umożliwia zmniejszenie się całkowitych kosztów transakcji. Algorytm PoW rozpoczął trend decentralizacji finansów.
System korzystający z Proof of Work utrzymywany i zarządzany jest przez sieć węzłów, które podejmują się pracy w postaci kopania (ang. mining) za pośrednictwem wyspecjalizowanego sprzętu - czyli podejmują się rozwiązywania skomplikowanych problemów kryptograficznych. Nowy blok w ramach PoW obowiązującego w sieci Bitcoin wydobywa się średnio co 10 minut. Górnicy - węzły - są w stanie dodać nowy blok (zawierający kilkanaście transakcji) do łańcucha bloków (ang. blockchain) jedynie w przypadku rozwiązania wcześniej wspomnianego problemu. Innymi słowy, górnik może dodać nowy blok dopiero po dostarczeniu dowodu swojej pracy, za który z kolei nagradzany jest nowo utworzonymi Bitcoinami i wszystkimi opłatami transakcyjnymi uiszczonymi za transakcje obecne w tym konkretnym bloku. Niemniej jednak wiąże się to z wysokimi kosztami, ponieważ wymaga dużo energii i generuje masę nieudanych prób. Co więcej sprzęt służący do kopania (ang. ASIC) jest również drogi. PoW często również jest kwestionowany za to jak się skaluje (umożliwia dokonywanie bardzo ograniczonej liczbę transakcji na sekundę). Mimo wszystko, sieci blockchain oparte o algorytm PoW są uważane za najbardziej bezpieczne i niezawodne, a wybór PoW pozostaje swoistym standardem w branży.
Dowód Stawki (ang. Proof of Stake PoS)
Najczęściej spotykaną w świecie kryptowalut alternatywą dla algorytmu konsensusu PoW jest PoS - Proof of Stake. Mechanizm ten został zaprojektowany w celu wypełnienia luk oraz wyeliminowania problemów w obecnych w algorytmie PoW. Tyczy się to w szczególności kosztów związanych z kopaniem kryptowalut w ramach PoW (duże zużycie energii i drogi sprzęt). Zasadniczo blockchain oparty o PoS zabezpieczony jest w sposób deterministyczny. W PoS nie ma górników oraz nikt nie kopie kryptowalut, a walidacja nowych bloków zależy od liczby kryptowalut, posiadanych lub zablokowanych przez węzły. Im dany węzeł posiada więcej jednostek kryptowaluty, tym większa szansa, że zostanie on wybrany jako walidator bloków (ang. Minter; Forger).
Podczas gdy PoW opiera się na inwestycjach zewnętrznych (zużyciu energii i sprzęcie), sieci blockchain korzystające z PoS są zabezpieczane poprzez wewnętrzną inwestycję (ich własną kryptowalutę).
Ponadto systemy PoS powodują, że atakowanie sieci blockchain na nich oparte jest bardziej kosztowne, ponieważ w pełni udany atak na sieć wymagałby posiadania co najmniej 51% wszystkich istniejących jednostek danej kryptowaluty. Nieudane ataki z kolei potencjalnie prowadzą do ogromnych strat finansowych poniesionych przez atakującego. Pomimo pozytywnych i przekonujących argumentów na korzyść PoS, sam mechanizm i sieci blockchain na nim oparte są jeszcze we wczesnym stadium rozwoju i nie zostały jeszcze przetestowane w większej skali.
Delegowany Dowód Stawki (ang. Delegated Proof of Stake - DPoS)
Algorytm konsensusu DPoS został stworzony przez Daniela Larimera, w 2014 roku. Bitshares, Steem, Ark i Lisk - to tylko niektóre z kryptowalut, które wykorzystują algorytm konsensusu DPoS.
Sieci blockchain oparte o DPoS korzystają z tak zwanego systemu głosowania, w którym interesariusze (czyt. posiadacze danej kryptowaluty) zlecają swoją pracę stronie trzeciej. Stroną trzecią są tak zwani delegaci na których interesariusze mogą oddawać swoje głosy, a którzy to w przypadku wygrania wyborów zabezpieczają sieć.
Delegaci są również określani poświadczającymi (ang. witnesses) i są odpowiedzialni za osiągnięcie konsensusu w trakcie generowania i zatwierdzania nowych bloków w sieci. Moc, z jaką w głosowaniu każdy interesariusz decyduje o przyszłości sieci jest proporcjonalna do liczby jednostek danej kryptowaluty, którą posiada. System głosowania różni się w zależności od projektu, ale zazwyczaj każdy z delegatów przedstawia indywidualną propozycję związaną z jego planem na rozwój sieci, ekosystemu czy społeczności, a następnie prosi o głosy. Zazwyczaj również nagrody otrzymywane przez delegatów za tworzenie i potwierdzanie bloków są proporcjonalnie dzielone z ich wyborcami.
Tym samym, algorytm DPoS oparty jest o system głosowania, który jest bezpośrednio zależny od reputacji delegatów. Jeśli wybrany węzeł (czyt. delegat) nie działa wydajnie lub zachowuje się źle, zostanie szybko usunięty, a na jego miejsce wybrany zostanie inny delegat.
Pod względem wydajności, sieci blockchain wykorzystujące DPoS jako algorytm konsensusu są bardziej skalowalne, ponieważ są w stanie przetwarzać więcej transakcji na sekundę (TPS) w porównaniu z PoW i PoS.
DPoS kontra PoS
Podczas gdy PoS i DPoS są podobne do siebie pod względem mechanizmu stawki (ang. stakeholding), DPoS wyróżnia się nowatorskim i demokratycznym system głosowania za pośrednictwem którego wybierane są węzły w sieci. Ponieważ DPoS zależny jest od wyborców, delegaci są zmotywowani do bycia uczciwymi i skutecznymi, dzięki czemu mogą zostać ostatecznie wybrani. Ponadto, sieci blockchain oparte o DPoS są zwykle szybsze od tych korzystających z PoS pod względem ilości transakcji możliwych do wykonania na sekundę.
DPoS kontra PoW
Tam, gdzie PoS próbuje rozwiązać problemy obecne w PoW, DPoS szuka usprawnień i ulepszeń dla procesu tworzenia nowych bloków. Z tego też powodu systemy DPoS są w stanie szybko przetwarzać większe ilości transakcji w sieciach blockchain. DPoS nie jest wykorzystywane w taki sam sposób jak PoW lub PoS. PoW wciąż jest uważany za najbezpieczniejszy algorytm konsensusu, przez co to za jego pośrednictwem przepływa największa ilość pieniędzy w świecie blockchain i kryptowalut. PoS jest szybszy od PoW i potencjalnie ma więcej tzw. przypadków użycia (ang. use cases). DPoS z kolei ogranicza możliwość tworzenia nowych bloków za pomocą wyborów i mechanizmu stake’owania. Jego faktyczna moc przerobowa związana z produkcją nowych bloków z góry określona i znana w przeciwieństwie do PoW. Każdy delegat w ramach DPoS otrzymuje coś w procesie produkcji nowego bloku. Niektórzy twierdzą, że DPoS powinien zostać zaliczony do systemów typu Proof of Authority (pol. Dowód Autorytetu)
Wnioski
DPoS znacząco różni się od algorytmów PoW, a nawet PoS z którego się wywodzi. Włączenie interesariuszy do bezpośredniego systemu głosowania służy procesom decyzyjnym i motywuje uczciwych i sprawnych delegatów (ang. witnesses). Jednak faktyczny proces związany z tworzeniem nowych bloków różni się w nim od tego obecnego w PoS. Z drugiej jednak strony w większości przypadków DPoS zapewnia wyższą wydajność w zakresie przeprocesowania większej ilości transakcji na sekundę niż PoS i PoW.