Što je Proof-of-Stake (POS) i kako funkcionira?

06. 02. 2023. 15:28

Što je Proof-of-Stake (POS) i kako funkcionira?

Proof-of-Stake (POS) je mehanizam za održavanje integriteta blockchain mreže. Nastao je 2011. kao energetski efikasnija alternativa Proof-of-Work mehanizma.

Iako se smatra novijim sustavom za potvrdu transakcija i vođenje evidencije u nekoj blockchain mreži, Proof-of-Stake mehanizam je predstavljen sad već davne 2011. godine.

Sunny King i Scott Nadal su u to vrijeme objavili rad u kojem su predstavili novi mehanizam koji može uspješno održavati integritet blockchain mreže a da pritom ne troši veliku količinu energije kao Bitcoin, koji za potvrdu transakcija koristi proces rudarenja (Proof-of-Work).

Koliko je energije Bitcoin, točnije Proof-of-Work mehanizam trošio, najbolje će vam prikazati sljedeći podatak. U to vrijeme je dnevni trošak održavanja Bitcoin blockchain mreže iznosio oko 150 000$. Danas je za isti proces potrebno izdvojiti nekoliko milijuna američkih dolara.

Kako bi bolje shvatili pozadinu Proof-of-Stake mehanizma, potrebno je podsjetiti se zašto kriptovalute uopće imaju mehanizam konsenzusa i kako je Proof-of-Work riješio problem transparentnog upravljanja financijama bez centralnog tijela.

Cijeli blog s vizualnim primjerima možete pročitati ovdje: Što je Proof of Work? Značenje, obilježja i prednosti

Što je Proof-of-Stake (POS) mehanizam?

Proof-of-Stake je vrsta konsenzusa koji određene blockchain mreže koriste za održavanje normalne funkcionalnosti (transakcija), sigurnosti i integriteta bez potrebe za prisutnošću centralnog tijela.

Mnoge kriptovalute danas se najčešće odlučuju za Proof-of-Stake kao mehanizam za potvrdu transakcija i održavanje blockchain mreže jer za razliku od Proof-of-Work sustava nudi:

  • bolju energetsku učinkovitost
  • veću šansu da postanete validator (bolja računalna oprema ovdje ne garantira da ćete imati veću šansu za potvrdu transakcija i dobiti nagradu u obliku coina)

Kako funkcionira Proof-of-Stake (POS) mehanizam?

Kako bismo bolje dočarali funkcioniranje Proof-of-Stake (POS) mehanizma zamislimo da proces potvrde transakcija i dodavanja novih blokova u blockchain mreži funkcionira kao utrka automobila.

U utrci sudjeluju novi sportski automobil i nekoliko automobila drugih kategorija i namjena.

Nagradu može dobiti samo pobjednik, što znači da ostali ostaju bez ičega.

Razlike Proof-of-Work (POW) vs. Proof-of-Stake (POS) objašnjene kroz primjer utrke automobila.
Primjer tijeka potvrde transakcija u blockchain mreži kroz utrku automobila.

Za pretpostaviti je da će u takvoj konkurenciji nagradu svaki put osvojiti sportski automobil.

Svakako, tu postoji i faktor sreće. Recimo da se sportski automobil može ugasiti na polovici utrke, što bi dalo šansu automobilu slabije kategorije da pobjedi.

Po ovom principu funkcionira Proof-of-Work. Osobe koje imaju najbolju računalnu opremu imaju najviše šanse za pogađanje kompleksne kriptografske slagalice i potvrđivanje transakcije, za što bi na koncu dobili nagradu.

U Proof-of-Work (POW) rudarenju nove coine mogu najčešće zaraditi rudari s najboljom računalnom opremom.
U Proof-of-Work mehanizmu, najveće šanse za potvrdu transakcija ima snažna računalna oprema.

Rješavanje kriptografske slagalice s vremenom postaje sve teže. Zbog toga često možemo vidjeti veliki broj farmi računala. Sva ta oprema je potrebna kako bi se dobilo rješenje kompleksne matematičke operacije kojim će se novi blok pohraniti u blockchain mrežu.

Rijetkost je da slabije računalo uspije riješiti takav zadatak. Postojali su rijetki slučajevi u kojima su slabija računala uspjela doći do rješenja, međutim to je bila puka slučajnost.

Proof-of-Stake nudi potpuno drugačiji pristup. Ako ćemo ponovno koristiti primjer s utrkama za objašnjenje potvrde transakcija, ovdje neće svi automobili sudjelovati u utrci.

Na startu se nasumično bira auto koji će sudjelovati u utrci.

Proof-of-Stake mehanizam nasumično bira validatore transakcija u blockchain mreži.

Nakon što automobil dođe do cilja dobit će nagradu za prvo mjesto.

Validatori u Proof-of-Stake mehanizmu dobiju dio transakcijske naknade za svaku potvrđenu transakciju.

No, postoji kvaka. Da bi automobil uopće sudjelovao u utrci, vozač prvo mora uložiti određeni iznos novca. Novac je na neki način osigurač da će vozač nakon što bude odabran zaista i završiti utrku.

U Proof-of-Stake mehanizmu osoba koja želi biti validator i potvrđivati transakcije te za to dobiti određenu nagradu, prvo mora uložiti određeni broj vlastitih kriptovaluta i zaključati ih na određeno razdoblje.

Taj proces mnogima je poznat i pod nazivom “staking”.

Za razliku od Proof-of-Work mehanizma gdje rudari ulažu u računalnu opremu, validatori u Proof-of-Stake sustavu moraju uložiti kriptovalute.

Razlog za ovakav pristup u održavanju blockchain mreže leži u sigurnosti.

Ako validator bude izabran da potvrdi transakciju, mora to učiniti jer u suprotnom gubi sve kriptovalute koje je uložio i zauvijek gubi ulogu validatora u mreži (proces poznat pod nazivom “slashing").

Ulaganjem vlastitih kriptovaluta za ulogu validatora se također osigurava da se ne pojavi osoba koja bi pokušala kreirati lažne transakcije unutar mreže.

Cijela mreža bi lako prepoznala taj pokušaj i automatski bi eliminirala tog korisnika, a on bi izgubio kriptovalute koje uložio.

Proces odabira validatora u mreži

Visina uloženog iznosa (kriptovaluta položenih u “staking pool") na neki način utječe na izbor za sljedećeg validatora. No, kako bi se spriječilo da validatori s najvišim ulogom uvijek budu izabrani, Proof-of-Stake koristi dodatne metode.

U obzir za izbor sljedećeg validatora ulaze vremenski period stakinga i nasumični izbor. Kako sam naziv sugerira, nasumični odabir osigurava da svi imaju šansu da budu odabrani za proces potvrde transakcije.

S druge strane, algoritam u obzir uzima i vrijeme u kojem su kriptovalute bile zaključane staking procesom. Duže vrijeme u kojem su kriptovalute bile zaključane može imati pozitivan ishod u izboru validatora. Osobe koje zaključaju kriptovalute u "pool" na duže vremena se smatraju pouzdanima.

Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake - najvažnije razlike

Oba mehanizma imaju identičan cilj a to je održavanje rada mreža, međutim to rade na različite načine. I Proof-of-Work i Proof-of-Stake uspješno obavljaju te zadaće no svaki ima svoje prednosti i mane.

Kao što smo već naveli, najveća razlika očituje se u potrošnji energije i izboru validatora.

Ovo su najvažnije karakteristike po kojima ćete lako moći razlikovati Proof-of-Work od Proof-of-Stake mehanizama.

Proof-of-Work (POW) Proof-of-Stake (POS)
Transakcije potvrđuju rudari Transakcije potvrđuju validatori
Za sudjelovanje je potrebno kupiti (skupu)
računalnu opremu kako bi postali rudari
Za sudjelovanje je potrebno uložiti kriptovalute u
"staking pool" kako bi postali validatori
Troši mnogo električne energije Energetski je efikasan
Velika razina sigurnosti Siguran, ali ima mane
Rudari za potvrđene transakcije dobiju
fiksno utvrđenu blok nagradu
Validatori za potvrđene transakcije dobiju
dio transakcijske naknade u obliku nagrade

Koje kriptovalute koriste Proof-of-Stake (POS) mehanizam?

Veliki broj kripto projekata odlučuje se za Proof-of-Stake kao glavnim oblikom konsenzusa unutar blockchain mreže. Prošle godine je i druga najveća kriptovaluta Ethereum također prešla s Proof-of-Work na Proof-of-Stake sustav.

Pet najpoznatijih kriptovaluta koje uz Ethereum koriste Proof-of-Stake mehanizam su:

  1. BNB
  2. Solana
  3. Avalanche
  4. Polkadot
  5. Cardano

Treba naglasiti da je Proof-of-Stake vrlo prilagodljiv mehanizam. Zbog toga ga većina blockchain projekata prilagođava svojim potrebama. Tako su nastale i neke izvedenice od kojih su najpoznatije:

  • Delegated Proof of Stake (DPos)
  • Nominated Proof of Stake (NPos)

3 glavne prednosti Proof-of-Stake mehanizma

Kada govorimo o održavanju blockchain mreže, Proof-of-Stake ima brojne prednosti u odnosu na Proof-of-Work mehanizam.

Ovo su razlozi zbog kojih najčešće biraju Proof-of-Stake:

1. Veća skalabilnost

Proof-of-Stake protokol ne zahtijeva ulaganje u veliku računalnu opremu. Zbog toga je pristupačan velikom broju ljudi. Što više ljudi koristi mrežu i sudjeluju kao validatori, mreža postaje snažnija. Posljedično, transakcije postaju puno brže, i što je najvažnije cijeli proces postaje puno jeftiniji.

2. Veća decentraliziranost

Veći broj validatora unutar mreže i činjenica da ih se za potvrdu transakcija bira nasumično znači da mreža postaje decentraliziranija u upravljanju.

3. Energetska učinkovitost

Jedini trošak koji iziskuje Proof-of-Stake mehanizam svodi se na ulaganje vlastitih sredstava. Za razliku od Proof-of-Work mehanizma koji uz troškove opreme crpi veliku količinu struje, u Proof-of-Stake mehanizmu možete validirati transakciju uz pomoć vlastitog računala.

3 glavna nedostatka Proof-of-Stake mehanizma

1. Pitanje sigurnosti

Jedna od najvećih kritika upućenih Proof-of-Stake mehanizmu tiče se sigurnosti. Mnogi smatraju da je Proof-of-Work puno učinkovitiji po tom pitanju.

Smatra se da je mogućnost za potencijalni napad, popularno zvan i 51% attack puno veća u Proof-of-Stake blockchain mrežama.

U teoriji, ako cijena tokena koji koristi Proof-of-Stake mehanizam ima malu tržišnu kapitalizaciju ili se cijena tokena sruši, postoji mogućnost da netko kupi 50% ukupne zalihe i na taj način kontrolira mrežu.

2. Strah od centraliziranosti

Na tržištu se lako mogu pojaviti Proof-of-Stake kriptovalute u kojima ne postoji jasno definiran limit koji je potreban da bi osoba postala validator u mreži (kao što je to u Ethereum postavljeno na 32 ETH).

Ako Proof-of-Stake mehanizam nije dobro razrađen, tj. nema jasno utvrđene mehanizme za odabir validatora, to bi moglo dovesti do toga mreža za validatora uvijek odabere one koji uvijek imaju najveći broj zaključanih kriptovaluta.

Time bi sustav automatski prestao biti pristupačan za sve, i odstupao bi od načela decentraliziranosti.

3. Pitanje pristupačnosti


Kako biste počeli kao validator prvo morate uložiti (zaključati) određeni broj tokena. To znači da ako ih nemate, prvo morate kupiti tokene za nativnu mrežu koju koristite i u kojoj želite biti validator.

Iako zvuči jednostavno, uzmite u obzir primjer koji smo ranije naveli. Kako biste postali validator u Ethereum mreži, morate zaključati 32 ETH na određeni period.

Ako nemate toliko ETH coina, morate ih kupiti, a u vrijeme pisanja teksta 32 ETH vrijedi oko 49313.28 Eura, što nije svakome pristupačno.

Svakako postoji opcija i za korisnike koji nemaju toliki broj Ethereum coina.

Korisnici koji imaju određeni broj ETH tokena mogu se udružiti s drugim manjim holderima u jedan tzv.  zajednički“pool”. U njega zaključaju svoje ETH tokene kako bi “skupili” 32 ETH i nastupili kao jedan validator u mreži.

3 najčešća pitanja vezana uz Proof-of-Stake

1. Mogu li se Proof-of-Stake kriptovalute rudariti?

Kriptovalute koje koriste Proof-of-Stake mehanizam se ne mogu rudariti. Rudarenje je proces koje je specifično za Proof-of-Work kriptovalute poput Bitcoina ili Litecoina.

U Proof-of-Stake mehanizmu nema rudara. Za potvrdu transakcija, odnosno dodavanje novih blokova u blockchain koristi se naziv “forging”, što bi se kod nas prevelo kao kovanje.

2. Kako mogu zaraditi Proof-of-Stake kriptovalute?

Treba naglasiti da se Proof-of-Stake kriptovalute ne mogu tek tako zaraditi. Prema njihovom mehanizmu morate postati validator u blockchain mreži kroz staking proces i osiguravati rad mreže.

Kada potvrdite transakciju možete dobiti nagradu u obliku dijela transakcijske naknade.

3. Može li Proof-of-Work mreža postati Proof-of-Stake?

Moguće je da mreža prijeđe s jednog mehanizma. Međutim takva promjena je vrlo složena i zahtijevala bi odobrenje svih validatora u mreži, a zatim i godine rada do uspješne implementacije.

Takav primjer imamo u Ethereum mreži koja je godinama nakon prve najave prešla s Proof-of-Work sustava na Proof-of-Stake.

Zaključak

Novi blockchain projekti se danas najčešće odlučuju za Proof-of-Stake kao mehanizmom uz pomoć kojeg će zajednica održavati normalno funkcioniranje mreže.

Mreže koje koriste Proof-of-Stake mogu uz veliku brzinu i niske troškove obraditi transakcije i dodavati nove blokove što je ključno za bolju skalabilnost.

Budući da je i ekološki prihvatljiv, velika je vjerojatnost da će postati sve popularniji i da ćemo u skorije vrijeme vidjeti nove poboljšanije verzije ovog mehanizma konsenzusa.