Расскажем, что не так с традиционной добычей цифровых денег, и какие виды эмиссии пытаются её заменить.

Первым и наиболее популярным способом выпуска криптовалют стал майнинг. Система награждает пользователя монетами за вычисление хешей и добавление (открытие) новых блоков в блокчейн. Так работает биткоин, эфир, лайткоин и другие криптовалюты на основе консенсуса Proof of Work (PoW) – доказательства работы.

Под работой в PoW подразумевается решение математических задач на компьютерном оборудовании участниками распределённой сети. Алгоритм обеспечивает стабильность блокчейна, появление новых монет и защиту системы от взлома.

Вначале майнить те же биткоины можно было на домашнем компьютере. Однако PoW устроен так, что чем больше майнеров добывают криптовалюту, тем сложнее это делать. Кроме того, система со временем автоматически уменьшает вознаграждение за новый блок (это называется халвинг, потому что награда снижается в два раза).

Чтобы эффективней добывать монеты, майнеры со временем начали объединяться в пулы, строить гигантские фермы и создавать промышленные конгломераты. Майнинг превратился в отдельную индустрию. Показали себя и недостатки PoW-консенсуса.

Что не так с PoW-майнингом?

А. Растущее потребление электричества

Производители и пользователи майнингового оборудования постоянно увеличивают мощности из-за динамической сложности добычи криптовалюты. В результате система биткоина потребляет столько же энергии, сколько небольшая страна вроде Дании или Болгарии. При этом аппетиты первой криптовалюты продолжают расти.

Рост потребления электричества для майнинга биткоинов с февраля 2017 года по апрель 2018-го. Данные Digiconomist

Проблему могут решить энергосберегающие разработки, возобновляемые и альтернативные источники. Но это теория, а на практике компании-добытчики разрастаются, переезжают в страны с доступным электричеством, перегружают сети и вносят вклад в разрушение экологии. Конечно, не такой, как производство денег, но зачем равняться на плохой пример.

B. Расход вычислительных мощностей “вхолостую”

В 2013 году суммарная мощность оборудования, которое добывало биткоины, обогнала топовые суперкомпьютеры в 256 раз. Эти ресурсы уходили лишь на добычу виртуальных денег, хотя могли бы решать практические задачи для науки, промышленности или цифрового искусства.

C. Централизация

Крупнейшие майнинг-пулы и производители оборудования могут стать угрозой для децентрализации криптовалют. Если они объединят свои мощности, то смогут диктовать системе собственные условия, переписывать данные в блокчейне и штамповать блоки – это называется “атака 51%”, когда более половины вычислительной мощности сконцентрировано у одного или нескольких владельцев.

Доли рынка добычи биткоинов. Три пула занимают более 50%. Такая себе децентрализация

Какие альтернативы?

Сообщество видело недостатки PoW-консенсуса. Поэтому со временем начали развиваться и другие методы эмиссии криптовалют. Они основаны на новых алгоритмах кон+сенсуса.

  1. Proof of Stake (PoS) – доказательство доли

В 2012 году появилась первый кандидат на замену традиционному майнингу. Создатели криптовалюты PPCoin (сейчас PeerCoin) представили алгоритм, который устанавливал консенсус в системе не на основе решения криптозадач, а на объёме монет у конкретного пользователя.

Сравнение PoW и PoW. Перевод insider.pro

Например, разработчики решили, что всего будет миллион пиркоинов, а пользователь купил на бирже тысячу монет. Доля, которой он владеет помогает ему получать новые пиркоины. Человеку, конечно, понадобится компьютер, но никаких сверхмощных асиков и видеокарт покупать не нужно. Добыча зависит лишь от доли и сложности, которая изменяется системой. Упрощённо PoS-алгоритм можно описать так: у кого больше доля монет, у того больше шанс открыть блок и получить ещё монет.

Плюсы:

а) экономия энергии и защита экологии – промышленный майнинг не нужен;

b) простая защита от атаки 51% – чтобы её провести, надо выкупить 51% монет, это лишает смысла саму идею атаки.

Минусы:

а) стимулирование централизации – PoS подталкивает пользователей к приобретению всё большего числа монет. Ведь чем больше доля, тем больше вероятность “намайнить” ещё. Богатые становятся богаче.

b) начальное распределение – если создатели PoS-криптовалюты проводят ICO и на распродают запас монет, то первые инвесторы получают неоспоримое преимущество.

c) проблема хардфорков – в PoS-системе можно майнить две цепочки блокчейна, так как добыча криптовалюты не ограничена физическими условиями. Из-за этого также увеличиваются шансы для атаки “двойного расходования”, когда злоумышленник может переводить один и тот же актив снова и снова.

Система доказательства доли используется более чем в 20 криптовалютах, среди которых выделяются проекты Lisk и Waves.

Криптовалюта NEM использует видоизменённый PoS-алгоритм, который называется Proof of Importance (PoI) – “доказательство важности”. В нём вероятность открыть новый блок повышается не только от доли владения, но и от активности пользователя и времени нахождения в сети.

2. Delegated Proof of Stake (DPoS) – делегированное доказательство доли

Эмиссия криптовалют на основе владения доли не отпускала разработчиков. Дэн Лаример придумал ещё один вариант PoS. В DPoS-блокчейне появляются так называемые делегаты – участники системы, которые следят за созданием блоков и могут наказывать мошенников.

Чтобы получить вознаграждение, пользователь должен подписать блок более чем у одного делегата. При этом алгоритм выбирает делегатов автоматически на основе внутренних принципов.

Дэн Лаример внедрил DPoS в своём проекте BitShares.

Сравнение DPoS BitShares и PoW биткоина

Некоторые DPoS-системы выдают звание делегата только в обмен на временную блокировку части средств. Если он нарушает правила в должности делегата, система конфискует его монеты. Такой подход ещё называют Deposit-based Proof of Stake – доказательство доли, основанное на депозите.

3. Proof of Activity (PoA) – доказательство активности

В 2014 году группа программистов под руководством Идо Бентова представила концепцию, которая объединяет алгоритмы PoW и PoS – Proof of Activity. В такой системе блоки открываются двумя партиями добытчиков: первые майнят часть блока на оборудовании, вторые подключают свои доли монет и довершают работу.

Приключения PoW- и PoS-блока по дороге Proof of Activity

Благодаря сочетанному подходу, PoA минимизирует недостатки предыдущих систем. Если пользователь выкупит 51% монет, он всё равно не сможет диктовать системе свои условия. Для штамповки новых блоков ему понадобятся мощности майнеров. Последние также не смогут организовать единый пул и управлять экономикой блокчейна без пользователей, которые владеют монетами.

Идея PoA-консенсуса легла в основу криптовалюты Decred.

Другие “пруфы”

Факт в том, что реальных конкурентов у PoW-майнинга пока нет. Он используется для добычи основных криптовалют, работает над своими минусами и развивается. Лишь консенсус доказательства доли (PoS) смог реализоваться в достаточном числе проектов и стал прародителем новых систем. Тем не менее разработчики продолжают создавать различные, местами странные, блокчейн-алгоритмы для выпуска цифровых денег. Например.

Proof of Burn (PoB) – доказательство сжигания строится на идее, что защиту системы обеспечивает не вычислительная мощь или доля владения, а траты на майнинг или взлом (этот подход частично работал и в PoS-консенсусе).

Чтобы открыть новый блок и получить монеты в PoB-системе пользователь должен сжечь часть монет, тем самым имитировать траты на оборудование или части монет. Сжигание лишь образ. Пользователь отправляет средства на адрес, с которого они не могут быть потрачены. В ответ система повышает его шансы на добычу новых монет. Конечно, алгоритм построен так, что пользователь получает больше монет, чем сжёг.

Доказательство сжигания можно сравнить с виртуальным майнингом. Система просто убирает лишний этап в виде покупки оборудования. Этот вид эмиссии экономит энергию и бережёт природу. PoB-консенсус используется в криптовалюте Slimcoin.

Proof of space (PoSpace) или Proof of capacity (PoC) – доказательство места или ёмкости. Имеется в виду объём хранилища данных. Чтобы получать криптовалюту в PoC-блокчейне, человек должен выделить место на своём компьютере. Обычно речь идёт о нескольких терабайтах информации. Это защищает систему от ботнетов, которые могли бы захватить небольшие файлы.

Алгоритм многократно хеширует случайные числа, которые связаны с кошельком пользователя. Чем больше места выделено для системы, тем больше шанс открыть новый блок и получить монеты. На PoC-алгоритме работает проект Bitcoinore и Burst.

Источник