Александр Цихилов - Блокчейн. Принципы и основы

транзакции. Для того чтобы участники сети могли обмениваться между собой

разными активами, требуется не менее двух транзакций, имеющих форму

встречной сделки. Поскольку все транзакции в блокчейн-сетях являются

«безотзывными», то в таких случаях вопрос обеспечения доверия между

сторонами становится достаточно актуальным. Наиболее популярным методом

реализации обмена являются криптовалютные биржи, посредством которых и

совершается подавляющее большинство сделок с токенами, в том числе

стандарта ERC-20. Существует также ряд децентрализованных бирж, которые

специализируются исключительно на обмене токенов сети Ethereum между

собой.

За неполные четыре года существования сети Ethereum в ней было

эмитировано чуть менее 200 000 токенов различных типов — утилитарных, инвестиционных и ряда других. Подобные масштабы токенизации говорят о

том, что отрасль криптотокенов активно развивается, и в ближайшее время мы

сможем увидеть все больше проектов, базирующихся на этом типе цифровых

активов. По некоторым оценкам, в индустрии создания децентрализованных

приложений на базе платформы Ethereum задействованы сотни тысяч IT-

специалистов во всем мире, и их число продолжает расти. Развиваются и

возможности самой сети Ethereum: ее разработчики, и в первую очередь сам

Виталик Бутерин, постоянно ищут возможности для улучшения работы сети и

решения тех проблем, которые неизбежно возникают в процессе эксплуатации

проекта. Это и чрезмерный рост размера базы блоков, и, конечно же, объемы

затрачиваемого на майнинг электричества. В настоящее время сеть Ethereum находится в состоянии переходного периода от энергоемкого типа консенсуса

Proof-of-Work к более прогрессивному алгоритму, который позволит избежать

исключительных энергозатрат, поскольку базируется совершенно на ином

принципе. Он называется «доказательством владения», или Proof-of-Stake, и

уже активно используется в ряде проектов криптоиндустрии. Являясь, по сути, основной альтернативой алгоритму доказательства работы, этот принцип

постепенно начинает вытеснять своего энергетически неэффективного

конкурента.

Доказательство владения

При анализе принципов защиты блокчейн-сетей при помощи алгоритма

доказательства работы явным образом очерчиваются как ее преимущества, так и недостатки. Очевидным достоинством концепта является математическая

строгость постановки вычислительной задачи, решение которой дает

неоспоримое право на вознаграждение за создание блока. Одновременно с

этим имеют место и негативные аспекты, а именно — высокие энергозатраты, которые используются достаточно нерационально, поскольку польза от

полученных результатов вычислений заканчивается непосредственно в момент

создания каждого нового блока. Понятно, что подобный метод достижения

консенсуса в децентрализованных средах получает массу критических

отзывов, связанных с неэффективным использованием энергоресурсов. Этой

проблемой многие криптоэнтузиасты были озабочены еще со времен раннего

периода работы сети Биткоин, заранее просчитывая ситуацию, при которой

совокупные энергозатраты всей сети будут расти вместе с популярностью

криптопроекта. Эта проблематика серьезно обсуждалась криптосообществом, когда в июле 2011 года на одном из самых популярных биткоин-форумов

прозвучала революционная идея о том, что от энергозависимого майнинга

можно все-таки отказаться. В качестве замены концепту доказательства

работы была предложена модель «доказательства доли владения», которую в

криптосообществе принято с тех пор называть Proof-of-Stake (PoS).

Автор идеи, укрывшийся за форумным псевдонимом Quantum Mechanic, сообщил о возможности использовать потенциал владения криптовалютой

вместо контрибуции вычислительной мощности узлами сети, как это делается

при обычном майнинге. Другими словами, было предложено выдать право

создавать блоки тем узлам, на балансе которых располагалось значительное

количество криптомонет в течение относительно продолжительного времени.

Идея была полностью поддержана и развита криптосообществом. Примерно

через год, в августе 2012 года, разработчиками Скоттом Нэдалом и Санни

Кингом была представлена платежная система Peercoin. Это была первая

блокчейн-сеть, добавившая элементы доказательства владения к привычному

принципу доказательства работы, создав, таким образом, гибридный механизм

консенсуса. Протокол Proof-of-Work (PoW) в сети Peercoin использовался для

формирования новых денежных эмиссий в виде вознаграждения для

майнеров, создающих блоки, наряду с транзакционными комиссиями — по

аналогии с сетью Биткоин. Однако вместе с PoW блоками в сети могли

появляться и блоки, которые создавались на основе принципа доказательства

владения.

Для того чтобы создать блок, необходимо было провести действия, отдаленно

напоминающие майнинг. Только вот создателей блоков на основе

доказательства владения решили называть не майнерами, а валидаторами, то

есть узлами, подтверждающими блоки. Сам же процесс создания блока стали

называть форжингом или минтингом, от английских слов forging и minting, означающих «выковывать» и «чеканить». Прежде чем приступить к созданию

блока, валидатору необходимо было показать, каким объемом криптомонет он

владеет. Так же как и при майнинге, нужно было хешировать определенные

параметры, такие как данные предыдущего блока, текущее время и адрес, на

котором располагались принадлежащие валидатору средства. Полученный

хеш сравнивался с произведением двух значений, которые представляли

собой количество монет у валидатора и продолжительность владения ими. Как

только удавалось получить хеш, меньший по значению, чем это произведение, блок считался созданным. Очевидно, что чем больше у валидатора монет и

чем дольше он ими владел, тем выше шансы, что произведение этих чисел

будет весьма велико и превысит случайно полученный хеш, который всегда

можно рассматривать и как обычное число. Поскольку в процессе хеширования

есть только один постоянно меняющийся параметр — время в полных

секундах, то и сам хеш может меняться лишь один раз в секунду. Валидатор, создавший блок, непосредственное вознаграждение за это не получал, зарабатывая лишь совокупную комиссию от транзакций, помещенных им в

блок.

Как следует из алгоритма создания блоков Proof-of-Stake, значительных

энергозатрат для этого не требуется. Однако это не означает, что у данного

типа консенсуса нет недостатков или неудобств. Валидатор, создающий блоки