Czym jest algorytm konsensusu PoS w kryptowalutach?

W 2011 roku użytkownik forum Bitcointalk pod pseudonimem QuantumMechanic skrytykował pierwszy i wtedy jedyny mechanizm konsensusu Proof-of-Work (PoW), nazywając kopanie kryptowalut marnotrawstwem. Zamiast tego zaproponował alternatywę w postaci nowego i bardziej efektywnego algorytmu Proof-of-Stake (PoS), który dziś stanowi podstawę wielu nowoczesnych blockchainów.

W tym artykule przyjrzymy się temu, co sprawia, że Proof-of-Stake jest tak dobry i jak działa. Na końcu znajdziesz listę monet działających na mechanizmie PoS oraz wyjaśnienie, dlaczego są one tak popularne wśród społeczności kryptowalutowej.

Jak działa algorytm PoS?

Proof-of-Stake (PoS) to jeden z najpopularniejszych algorytmów konsensusu w kryptowalutach, w którym walidatorzy potwierdzają transakcje i utrzymują sieć stabilną bez potrzeby dużej mocy obliczeniowej. PoS wykorzystuje losowy proces do wyboru kolejnego walidatora bloku na podstawie kombinacji czynników, w tym wieku stakowania, losowości i bogactwa węzła (ilości stakowanych tokenów). Zgodnie z pierwotną koncepcją PoS, kontrola nad blockchainem jest rozdzielana pomiędzy uczestników proporcjonalnie do liczby posiadanych monet. Użytkownicy stają się walidatorami, zamrażając określoną ilość kryptowaluty w sieci.

Proces tworzenia nowych bloków nazywa się "forging" (tworzenie bloków), a nagrody dla walidatorów zazwyczaj pochodzą z opłat transakcyjnych. Użytkownicy, którzy chcą uczestniczyć w procesie tworzenia bloków, muszą zamrozić pewną ilość tokenów—stakować swoje monety w sieci. Wielkość stawki wpływa na prawdopodobieństwo, że węzeł zostanie wybrany przez następnego walidatora: im większy udział, tym większa szansa. Kiedy węzeł stworzy nowy blok, walidatorzy weryfikują transakcje i dodają nowy blok do blockchaina.

Aby zapobiec dominacji najbogatszych węzłów w procesie walidacji, sieci PoS często implementują dodatkowe mechanizmy, takie jak losowy wybór bloków i wybór wieku monet. W nagrodę, wybrany węzeł otrzymuje opłaty transakcyjne za zwalidowany blok.

Cel algorytmu Proof-of-Stake

Głównym celem algorytmu Proof-of-Stake jest zapewnienie bezpieczeństwa sieci przy wysokiej efektywności energetycznej. Algorytm ten stanowi odpowiedź na wysokie koszty energetyczne Proof-of-Work, oferując bardziej robustny model konsensusu. Zamiast wyścigu konkurencyjnego w celu utworzenia bloku, jak ma to miejsce w PoW, uczestnicy PoS weryfikują swoje zainteresowanie sprawiedliwym działaniem sieci poprzez stakowanie—„zamrażanie” części swoich tokenów. Każdy użytkownik, który posiada minimalną wymaganą ilość monet, może stać się walidatorem lub delegować swoje fundusze do puli stakowania. Dzięki temu udział w wspieraniu sieci jest dostępny dla szerokiego kręgu użytkowników, znacznie obniżając barierę wejścia, eliminując potrzebę drogiego sprzętu i taniej energii.

PoS vs. PoW

Dość często toczy się spór o to, który algorytm działa efektywniej: Proof-of-Work czy Proof-of-Stake? Aby odpowiedzieć na to pytanie, przygotowaliśmy dla Ciebie tabelę porównawczą z kluczowymi kryteriami:

Proof-of-Work i Proof-of-Stake zajmują swoje miejsce w ekosystemie kryptowalut, a trudno jednoznacznie stwierdzić, który protokół konsensusu działa lepiej. PoW może być krytykowane za wysokie emisje węgla podczas kopania, ale okazało się bezpiecznym algorytmem zabezpieczającym sieci blockchain.

Z drugiej strony, PoS jest popularną alternatywą dla PoW, która ma wyraźne zalety w postaci wysokich prędkości transakcji, bardziej „zielonego” podejścia i znacznie niższej bariery wejścia. Podczas gdy kopanie wymaga drogiego sprzętu, na który nie każdy użytkownik może sobie pozwolić, stakowanie polega tylko na zamrożeniu określonej ilości monet w sieci.

Kluczowa różnica między PoW a PoS polega na tym, jak każdy z nich określa, kto ma walidować kolejny blok transakcji — a wybór pomiędzy nimi zależy od specyficznych celów i priorytetów sieci blockchain.

Popularne kryptowaluty PoS

Teraz, kiedy wiesz, że każda kryptowaluta działająca na Proof-of-Stake ma własny zestaw zasad i metod, z najskuteczniejszą kombinacją dla walidatorów, takich jak losowy wybór bloków i wybór wieku monet, warto zauważyć, że sieć może przyjąć PoS od wczesnego etapu rozwoju lub od początkowej sprzedaży tokenów. W niektórych przypadkach blockchain początkowo działa na algorytmie Proof-of-Work, a następnie przechodzi na Proof-of-Stake, jak miało to miejsce w przypadku Ethereum.

Przyjrzyjmy się teraz bliżej niektórym kryptowalutom opartym na PoS:

• Ethereum (ETH): początkowo działał na algorytmie PoW (Ethash), ale napotkał poważne ograniczenia w postaci wysokich opłat i wolnych prędkości przetwarzania transakcji. Po przejściu na Ethereum 2.0 i wprowadzeniu Proof-of-Stake, sieć zrezygnowała z kopania na rzecz bezpieczeństwa opartego na walidatorach. Teraz każdy użytkownik może zostać walidatorem, stakując 32 ETH. Dzięki PoS Ethereum zmniejszyło zużycie energii o ponad 99,95% i przygotowało grunt pod przyszłe ulepszenia, w tym sharding, który znacznie zwiększy skalowalność.

• Cardano (ADA): używa własnego algorytmu Ouroboros, pierwszego formalnie zweryfikowanego mechanizmu PoS opracowanego na podstawie badań naukowych. System jest podzielony na epoki i sloty, w których walidatorzy są wybierani do produkcji bloków w określonych czasach. Każdy użytkownik może delegować ADA do puli stakowania, otrzymując część nagrody. Udział nie wymaga blokowania środków w blockchainie—stakujący zachowują płynność tokenów. Cardano kładzie duży nacisk na zrównoważoną decentralizację, szeroką inkluzyjność i matematycznie solidne zabezpieczenia.

• Avalanche (AVAX): używa wariantu PoS w ramach protokołu Avalanche Consensus, który charakteryzuje się wysoką prędkością i równoległym przetwarzaniem. Walidatorzy uczestniczą w podejmowaniu decyzji poprzez lokalne próbkowanie, a nie globalnie, co pozwala na osiągnięcie konsensusu w mniej niż sekundę. Aby uczestniczyć w stakowaniu, walidator musi stakować minimum 2000 AVAX. Ważną różnicą jest to, że walidatorzy nie są wybierani losowo, ale uczestniczą w walidacji wszystkich bloków, co zmniejsza prawdopodobieństwo ataku i zwiększa tolerancję na błędy.

• Algorand (ALGO): wdraża model Pure Proof-of-Stake (PPoS), w którym bezpieczeństwo i konsensus osiągane są poprzez losowy wybór komitetu wszystkich posiadaczy tokenów ALGO. Nawet minimalny stan portfela wystarczy do uczestnictwa—algorytm PPos nie wymaga blokowania funduszy. Dzięki lekkiej strukturze algorytmu Algorand przetwarza transakcje w mniej niż 5 sekund i gwarantuje natychmiastową finalizację—bloki nie mogą być cofnięte ani zmienione.

Dziś widzimy, że Proof-of-Stake stał się kamieniem milowym w rozwoju technologii blockchain i oferuje energooszczędny oraz ekonomicznie uzasadniony model konsensusu. Otwiera on dostęp do walidacji dla szerszego kręgu uczestników, obniżając próg wejścia i zwiększając decentralizację. Nowoczesne sieci, takie jak Ethereum, Cardano czy Avalanche, już pokazują potencjał PoS w skalowalności i bezpieczeństwie. Dlatego, mając na uwadze te zalety, PoS staje się coraz bardziej fundamentem przyszłych zdecentralizowanych ekosystemów.

Czy ten artykuł był pomocny? Napisz o tym w komentarzach i bądź z blogiem Cryptomus, aby rozwijać swoją wiedzę o kryptowalutach!