Co to jest proof-of-stake? Informatyk wyjaśnia nowy sposób tworzenia kryptowalut, transakcji NFT i transakcji metaverse

(Yuichiro Chino/Moment via Getty Images)

Proof-of-stake to mechanizm osiągania konsensusu w sprawie łańcucha bloków (blockchain). 

Blockchain to technologia, która rejestruje transakcje, których nie można usunąć ani zmienić. Jest to zdecentralizowana baza danych lub księga, która nie jest pod kontrolą jednej osoby ani organizacji. Ponieważ nikt nie kontroluje bazy danych, potrzebne są mechanizmy konsensusu, takie jak proof-of-stake, aby koordynować działanie systemów opartych na blockchain.

Podczas gdy Bitcoin spopularyzował tę technologię, blockchain jest obecnie częścią wielu różnych systemów, umożliwiając tworzenie ciekawych aplikacji, takich jak zdecentralizowane platformy finansowe i tokeny niewymienne, czyli NFT.

Pierwszym szeroko skomercjalizowanym mechanizmem konsensusu blockchain był dowód pracy, który umożliwia użytkownikom osiągnięcie konsensusu poprzez rozwiązywanie złożonych problemów matematycznych. Za rozwiązanie tych problemów użytkownicy otrzymują powszechnie udziały w systemie. Proces ten, zwany wydobywaniem, wymaga dużych ilości mocy obliczeniowej. Proof-of-stake jest alternatywą, która zużywa znacznie mniej energii.

W swej istocie technologia blockchain zapewnia trzy ważne właściwości:

1. Zdecentralizowane zarządzanie i działanie — osoby korzystające z systemu wspólnie decydują o sposobie zarządzania i obsługi systemu.
2. Stan weryfikowalny – każdy, kto korzysta z systemu, może zweryfikować poprawność systemu, przy czym każdy użytkownik jest w stanie upewnić się, że system aktualnie działa zgodnie z oczekiwaniami i od momentu jego powstania.
3. Odporność na utratę danych — nawet jeśli niektórzy użytkownicy stracą kopię danych systemowych, czy to w wyniku zaniedbania, czy cyberataku, dane te można odzyskać od innych użytkowników w możliwy do zweryfikowania sposób.

Pierwsza właściwość, zdecentralizowane zarządzanie i działanie, to właściwość, która kontroluje ilość energii potrzebnej do uruchomienia systemu blockchain.

Głosowanie w systemach blockchain

Systemy Blockchain wykorzystują głosowanie do decentralizacji zarządzania i działania. Podczas gdy dokładne mechanizmy głosowania i osiągania konsensusu różnią się w każdym systemie blockchain, na wysokim poziomie systemy blockchain umożliwiają każdemu użytkownikowi głosowanie nad tym, jak system powinien działać i czy jakakolwiek dana operacja – przyjęcie nowego bloku do łańcucha – powinny być zatwierdzone.

Tradycyjnie głosowanie wymaga, aby tożsamość osób oddających głosy była znana i weryfikowana, aby zapewnić, że tylko uprawnione osoby oddadzą głos i zrobią to tylko raz. Niektóre systemy blockchain umożliwiają użytkownikom przedstawienie cyfrowego identyfikatora w celu udowodnienia swojej tożsamości, umożliwiając głosowanie przy znikomym zużyciu energii.

Jednak w większości systemów blockchain użytkownicy są anonimowi i nie mają cyfrowego identyfikatora, który mógłby potwierdzić ich tożsamość. Co zatem powstrzymuje jednostkę przed udawaniem wielu jednostek i oddawaniem wielu głosów? Istnieje kilka różnych podejść, ale najczęściej stosowanym jest proof-of-work.

W proof-of-work użytkownicy otrzymują głosy na podstawie ilości mocy obliczeniowej, jaką dysponują, proporcjonalnie do innych użytkowników. Pokazują, że posiadają tę moc obliczeniową, rozwiązując trudne problemy matematyczne. Jeśli jeden użytkownik może rozwiązać dwa razy więcej problemów niż inny użytkownik, ma dwa razy większą moc obliczeniową niż inni użytkownicy i otrzymuje dwa razy więcej głosów.

Jednak rozwiązywanie tych matematycznych problemów jest niezwykle energochłonne, co prowadzi do skarg, proof-of-work nie jest zrównoważony. 

Proof-of-stake

Aby rozwiązać problem zużycia energii przez proof-of-work, potrzebny jest inny sposób walidacji użytkowników. Jedną z takich metod jest proof-of-stake. W proof-of-stake, użytkownicy potwierdzają swoją tożsamość poprzez wykazanie własności jakiegoś składnika aktywów w blockchainie. Na przykład, w Bitcoin byłoby to posiadanie bitcoinów, a w Ethereum jest to posiadanie Etheru.

Chociaż wymaga to od użytkowników tymczasowego zablokowania swoich aktywów w blockchainie na pewien czas, jest to znacznie bardziej wydajne, ponieważ wymaga znikomego wydatku energetycznego. Według szacunków firmy, przejście z proof-of-work na proof-of-stake zmniejszy zużycie energii przez Ethereum o 99,95%.

Ethereum’s ‘Merge’

Ta lepsza efektywność energetyczna jest powodem, dla którego wiele systemów blockchain zamierza odejść od proof-of-work na rzecz proof-of-stake. Ethereum planuje dokonać tej zmiany  15 września 2022 roku. Jest to znane jako Merge. Podczas tego merge, operacje przejdą z głosowania za pomocą proof-of-work na głosowanie za pomocą proof-of-stake. Po zakończeniu merge, tylko proof-of-stake będzie używany do głosowania na transakcje.