Алгоритм Proof of Stake (PoS): подтверждение транзакций и майнинг без мощной вычислительной техники

Консенсус – понятие из мира криптовалют, означающее достижение узлами, работающими с некоторым блокчейном, согласия по состоянию и событиям распределенного журнала транзакций. Proof of Stake, или PoS, – в переводе с английского языка «подтверждение доли», один из двух наиболее распространенных алгоритмов, используемых в криптовалютах для подтверждения и майнинга (первым по популярности остается Proof of Work, но он постепенно сдает позиции).

Суть алгоритма

Итак, Proof of Stake – что это такое?

Алгоритм PoS представляет собой альтернативу Proof of Work. Протокол появился в 2012 году и впервые реализован был в платформе PPCoin (более известной как Peercoin). Основная идея Proof of Stake – «доля» имеющихся у ноды монет, Stake, определяет, какой узел сети получит право на открытие нового блока в процессе майнинга.

В процессе майнинга по принципу PoS ноды сети, как и в PoW, производят некоторые операции хеширования, но сложность вычислений распределяется по каждому узлу пропорционально доле виртуальных монет на счету ноды. То есть, чем больше токенов валюты имеется у пользователя, держащего ноду, тем выше у него шанс открыть новый блок.

Важно: хотя выше употреблялся термин «майнинг», технически он не совсем верен. В Proof of Stake майнинг, как таковой, отсутствует – все выплаты идут за счет комиссий стейкхолдерам. Те, кто подтверждают транзакции и создают блоки, называются валидаторами. По тексту далее процесс будет называться майнингом для простоты восприятия.

Объяснить, как работает Proof of Stake и что это простыми словами, можно на следующей схеме. Итак, предположим, что у нас есть блок, который нужно подписать и добавить в цепочку.

Есть четыре валидатора с определенными долями (40, 20, 25 и 15% токенов):

Рисунок 1. Распределение средств у валидаторов.

Поскольку у валидатора 1 больше всего монет, блок подписывает именно он. Кроме того, он получает комиссию за все транзакции, содержащиеся в этом блоке.

Какие монеты доступны для PoS майнинга на 2022 год?

Лучшие монеты для pos майнинга регулярно объявляются специалистами, публикующими соответствующие обзоры. Чтобы определиться, какие монеты для pos майнинга выбрать, рекомендуем изучить следующий список.

№	Название монеты	Дата создание и количество бирж	Сайт
1	Peercoin	Торгуется на 15-ти биржах, дата создания 2012 год	https://peercoin.net/
2	Decred	Торгуется на 35-ти биржах, дата создания 2015 год	https://www.decred.org/
3	BlackCoin	Торгуется на 5-ти биржах, дата создания 2014 год	https://blackcoin.org/
4	Novacoin	На сайте есть PoS калькулятор. Торгуется на 2-ти биржах, дата создания 2013 год	https://novacoin.org/
5	Cardano	Закрытый приватный PoS майнинг. Торгуется на 85-ти биржах, дата создания 2015 год	https://www.cardano.org
6	EOS	Торгуется на 250-x биржах, дата создания 2022 год	https://eos.io/
7	LEOcoin	Торгуется на 1-х биржах, дата создания 2016 год	https://www.leocoin.org/
8	Stratis	Торгуется на 20 биржах, дата создания 2016 год	https://stratisplatform.com/
9	Lisk	Торгуется на 45-х биржах, дата создания 2015 год	https://lisk.io/
10	Diamond	Торгуется на 2-х биржах, дата создания 2014 год	https://bit.diamonds/
11	ICON	Торгуется на 45-х биржах, дата создания 2014 год	https://www.icon.foundation/
12	SolarCoin	Торгуется на 3-х биржах, дата создания 2014 год	https://solarcoin.org/
13	EmerCoin	Торгуется на 5-ти биржах, дата создания 2013 год	https://emercoin.com/ru
14	Reddcoin	Торгуется на 10-ти биржах, дата создания 2014 год	https://www.reddcoin.com/
15	PIVX	Торгуется на 17-ти биржах, Форк был сделан в 2016 году	https://pivx.org/ru/home-ru/

Рейтинг криптовалюты с pos майнингом регулярно обновляется и расширяется, так что если вы работаете в этой нише, не переставайте следить за новостями рынка. Актуальный список монет для пос майнинга может содержать большое количество криптовалют с разной доходностью и рентабельностью.

Предпосылки появления

Несколько лет «доказательство выполнения работы» оставалось единственным методом достижения консенсуса (как в сети Bitcoin). Со временем, однако, сложность майнинга (объем необходимых для открытия блока и подтверждения транзакций вычислений) растет, увеличиваются требования к оборудованию и стоимость такового. Затраты электроэнергии на добычу становятся выше, и это делает «классический» майнинг невыгодным для пользователей с небольшими возможностями, доходность процесса падает.

Несмотря на то, что высокая сложность до известной степени защищает сеть PoW от атак типа «51%», разработчики стали искать альтернативы, и одним из результатов этих поисков стал алгоритм Proof of Stake – «доказательство доли владения».

Какая доходность PoW-майнинга Эфириума

Сразу отметим, что все расчёты доходности и окупаемости PoW-майнинга помогает проводить калькулятор 2CryptoCalc. Он знает не только прибыльность с одной видеокарты различной модели за разные периоды, но и может поделиться ссылками на загрузки программ-майнеров и настройками для них заодно.

К примеру, так выглядит страница с разными видеокартами и их окупаемостью. При этом стоимость устройства можно указать актуальную для своего региона — так получится получить более точные данные.

Окупаемость различных видеокарт

Для примера возьмём данные по Nvidia RTX 3070. Стартовая цена устройства составляла 580 долларов, однако сейчас таких цен не найти. Мы уточнили свежие данные: на сайте DNS данную модель можно приобрести за 102 тысячи рублей, то есть за 1410 долларов.

Доступные видеокарты Nvidia RTX 3070 на сайте DNS

Выгоднее всего на RTX 3070 майнить Эфириум — как и для многих других видеокарт.

Лучшие криптовалюты для майнинга на Nvidia RTX 3070

Указываем соответствующую цену и видим, что на окупаемость устройства уйдёт не менее 10 месяцев.

Окупаемость видеокарты Nvidia RTX 3070

Поскольку за месяц видеокарта зарабатывает около 96.74 доллара, получаем 1160 долларов дохода в год. Это почти 82 процентов от вложенных средств, что в 15 раз больше прибыльности нынешнего PoS-стейкинга.

Доходность майнинга Эфириума на Nvidia RTX 3070

Важно отметить, что получить лучшие результаты абсолютно реально. Для этого нужно заморочиться и приобрести видеокарту, которая уже была в употреблении. Она будет стоить дешевле новой, а значит окупаемость наступит быстрее, что увеличит доход.

Допустим, что вы решили майнить по-крупному и приобрести восемь указанных видеокарт, сделав из них полноценный риг. Как следует из нашего материала по сборке Эфириум-фермы, затраты на конструкцию и материалы составит около 600 долларов. Допустим, что цены заметно выросли, и с запасом возьмём 700 долларов расходов.

На восемь карт RTX 3070 понадобится 11 280 долларов. С учётом затрат на риг получается около 12 тысяч.

Теперь считаем доходность. Каждая видеокарта выдаёт хешрейт в 41 Mh/s при потреблении в 125 Вт. Это 328 Mh/S, которые обеспечат около 26 долларов в день.

Доходность майнинга на восьми Nvidia RTX 3070

Но это ещё не всё — нужно не забыть электроэнергию. Ферма будет расходовать около 1200 Вт, что при тарифе в 5 рублей за кВт/ч превращается приблизительно в 2 доллара за сутки. Чистыми получаем 24 доллара.

На окупаемость уйдёт около 500 дней (12 тысяч долларов затрат / 24 доллара суточной доходности), то есть приблизительно год и четыре месяца. Доходность в данном случае составляет 73 процента, посколько прибыль за год составит около 8760 долларов.

Мы взяли среднюю цену электроэнергии, которая может быть как дороже, так и дешевле. Чем меньше расходов, тем быстрее наступит окупаемость и выше будет доходность.

Важно отметить, что и хотя за год ферма не окупается, доходность майнинга на видеокартах всё равно значительно выше стейкинга. Всё же за год в данном случае мы окупили 73 процента начальных вложений, заработав почти 9 тысяч долларов. При желании устройства получится продать в любой момент, таким образом обеспечив себе выход в плюс.

Майнер криптовалют

А если курс Эфириума вырастет, окупаемость наступит ещё быстрее.

Суточный график курса Эфириума

Преимущества PoW-майнинга Эфириума

На фоне стейкинга Эфириума PoW-майнинг с помощью видеокарт прежде всего радует своей доходностью. Некоторые видеокарты — особенно уже бывшие в употреблении — можно окупить за несколько месяцев, после чего начнётся именно чистый заработок.

Майнер криптовалют

Вдобавок видеокарты универсальны, из-за чего их можно переключать на другие криптовалюты. Это особенно полезно для новых проектов, сложность майнинга которых достаточно низка, а курс ещё не успел разгуляться.

Наконец, видеокарты получится легко продать. С учётом нынешнего дефицита устройств с этим не возникнет никаких проблем. К тому же может получится и заработать.

Недостатки PoW-майнинга криптовалют

Как мы уже отметили, с наличием видеокарт сейчас есть определённые проблемы. Их сложно достать, а если и можно — то по завышенной цене. Впрочем, майнеров это не останавливает, ведь окупаемость устройств пока позволяет достаточно быстро окупаться. А это стимулирует продавцов ещё сильнее повышать ценник.

Эфириум

К недостаткам добычи Эфириума на видеокартах можно причислить обслуживание устройств. И даже если с ними всё будет хорошо, выход обновления майнера может заставить подбирать новые параметры разгона, частот и прочих мелочей. А это — немалая трата времени.

Самым очевидным недостатком PoW-майнинга является необходимость в физическом месте для устройств. Их нужно где-то держать — желательно на охраняемой территории — не забывать об охлаждении, а также быть готовым что-то отремонтировать. Равно как и уметь разбираться в технике и её устройстве.

Особенности

В криптовалютном мире существуют различные реализации Proof of Stake, но их объединяет общая идея: ресурс, посредством которого вычисляется «вес» голоса узла в системе – монеты той или иной криптовалюты. Чем больше монет депонировано на счету, тем выше шанс на раскрытие блока и получение вознаграждения.

Как уже понятно, для майнинга необходимо иметь некоторое количество виртуальных монет на счету – чем больше, тем лучше.

Важно: в проектах, эксплуатирующих PoS-алгоритм, майнинг можно начать лишь с приобретением некоторого количества токенов, «пустая» нода с нулевым балансом подтверждать транзакции не сможет. Так, чтобы создать полную ноду DASH, требуется не менее 1000 токенов.

Для начала майнинга нужно:

• установить клиентское программное обеспечение криптовалюты;
• пополнить баланс любым удобным способом;
• обеспечить присутствие ноды в онлайне.

Собственно, на этом в общем случае все действия заканчиваются. Теперь шансы пользователя открыть новый блок зависят только от объема имеющейся у него доли токенов.

Облачный PoS

Проблема PoS-майнинга в том, что владелец кошелька должен поддерживать постоянное соединение с сервером, а доходность зависит от величины удерживаемой на счету суммы. Для повышения доходности и решения проблемы удержания кошелька онлайн, созданы облачные сервисы, объединяющие желающих заработать криптовалюту.

Майнинг-сервер имеет зарегистрированные кошельки криптовалют с поддержкой пос-майнинга и надежное подключение к интернету. Владельцы монет переводят их на счет облачного сервиса, где они аккумулируются для обеспечения максимальной доходности. Полученная прибыль распределяется между вкладчиками пропорционально размерам вкладов.

Комиссия за услуги позволяет владельцам сервера оплачивать содержание оборудования и получать прибыль от своей деятельности.

Вкладчики облачного майнинга также не остаются внакладе благодаря преимуществам, которые предоставляет сервис:

• прибыльность вложений увеличивается за счет аккумуляции в одном кошельке большого количества криптомонет;
• отсутствует риск лишиться прибыли из-за отключения интернета или электроснабжения.

Облачные сервисы для PoS-майнинга минимизируют порог вхождения, позволяя приобщиться к добыче криптовалюты даже тех, кто не имеет компьютера со стабильным доступом к интернету.

Майнинг и заработок в PoS

В проектах, работающих на принципе Proof of Stake, майнинг новых монет производится за счет выплат определенной комиссии узлу, открывшему новый блок. Процесс происходит следующим образом:

• обладатели монет (стейкхолдеры) размещают токены на балансе;
• эти средства блокируются на какое-то время;
• после проведения голосования в системе и открытия блока пользователю, открывшему таковой, начисляется некоторое вознаграждение.

Важно: как следует из сказанного, средства на кошельке для майнинга должны находиться без движения, их нельзя тратить. Чтобы проводить собственные операции в системе, следует завести отдельный кошелек. Также участвующая в майнинге нода должна быть все время онлайн.

Кроме того, можно попытаться заработать на разнице курсов валют на бирже. В частности, современные децентрализованные биржи, или DEX – PancakeSwap, Uniswap, SushiSwap и остальные, используют алгоритмы семейства PoS.

Интересно: кроме «чистого» PoS, существуют и другие вариации этого алгоритма. Так, например, использованный в криптовалюте NEM протокол Proof of Importance (доказательство важности) использует трехкомпонентную систему подтверждения. Учитывается число монет на счету, время нахождения узла онлайн и его активность (количество транзакций). Влияние первого параметра обратно пропорционально сумме «веса» второго и третьего.

Еще один вариант – алгоритм Delegated Proof of Stake, или DPoS, когда пользователи сети выбирают некоторое количество узлов, обладающих правом подтверждать транзакции. Таков, например, созданный программистом из США Дэном Ларимером проект Bitshares.

Подробнее эти варианты будут рассмотрены ниже.

Как начать PoS-майнинг?

Для старта предварительно стоит изучить проект, а именно техническую часть эмиссионной составляющей— это позволит сократить расходы и предупредить нерациональные вложения. Удобно смотреть на форуме Bitcointalk, где все проекты ведут свои ветки.

Прежде всего стоит завести собственный локальный крипто-кошелек на компьютер — здесь будут храниться ваши активы и вы сможете управлять собственными средствами. Хранение средств на бирже не принесет прибыли, так как для синхронизации потребуется выделенный IP.

Если вы приняли решение работать самостоятельно, то сжатый порядок действий следующий:

• Купить монеты на криптобирже или в обменнике;
• Скачать кошелек на компьютер;
• Синхронизировать кошелек, которая занимает сутки;
• Отправить средства на локальный кошелек (ПК);
• Хранение монет на своем счете и получение пропорциональных вознаграждений.

Преимущества и минусы

Протокол «доказательства доли владения» обладает рядом существенных преимуществ для потребителя:

1. Нет нужды в дорогостоящем оборудовании для майнинга, создании фермы. Все, что нужно, – компьютер с кошельком и токены выбранной криптовалюты на балансе.
2. Не нужно думать о том, где размещать оборудование, как обеспечить его бесперебойное электропитание и охлаждение.
3. Относительно низкий «порог входа», в отличие от PoW-валют, особенно тех, чья сложность подразумевает приобретение ASIC майнеров, стоящих сотни тысяч рублей.
4. Экологический аспект – экономится электроэнергия, на производство которой уходят невосполнимые природные ресурсы, а окружающая среда в процессе генерации энергии загрязняется.
5. Нет привычной для биткоина и ему подобных проектов «гонки вооружений» оборудования – хешрейт ограничивается числом монет в кошельках стейкхолдеров.

Важное преимущество PoS – затруднение атаки «51%». Чтобы осуществить таковую, злоумышленник должен не обеспечить превосходство в вычислительных мощностях, а закупить 51% токенов криптовалюты, что оказывается финансово невыгодным. Кроме того, от такой атаки нарушится баланс в сети и устойчивость криптовалюты, то есть пострадает сам атакующий.

Но есть и некоторые недостатки, вызывающие опасения у специалистов:

• тенденция к централизации, проистекающая из сути алгоритма: он стимулирует стейкхолдеров накапливать и удерживать средства на балансе;
• достаточно большая группа токеновладельцев, аккумулировавшая на счетах значительный объем монет, способна начать диктовать правила работы сети;
• теоретически возможная проблема Nothing-as-Stake, или «пустого стека»: злоумышленник может, использовав несуществующие «виртуальные» ресурсы, создать форк блокчейна, осуществив, например, атаку «двойного расходования», отклонение операций и т.д.;
• низкая активность пользователей. Примером служит Curve Finance, пользователи которой заблокировали для участия в голосовании лишь чуть более 6% своих токенов.

Как проходит ICO при PoS

При первичном размещении монет цена, как правило, сильно ниже, чем после листинга на биржах. Такой ситуацией теоретически могут воспользоваться мошенники, которые уверены в прибыльности новой криптовалюты в будущем. Выкупив “контрольный пакет” на ICO, они стали бы полноправными хозяевами блокчейна, без риска потери инвестиций.

Для предупреждения такой ситуации могут использоваться следующие шаги.

1. Проведение продаж в несколько этапов.
2. Продажа меньше 50% общего числа.
3. Допуск к участию только тех, кто выполнил требования (например, заморозил определенную криптовалюту на кошельке). Просто обладать деньгами на выкуп 51% доли недостаточно.
4. Создание резервного фонда (в Tron он составлял 35% от общего объема чеканки).

Отличия PoW от PoS

Споры об отличиях, преимуществах и недостатках одной системы консенсуса от другой не утихают, и обе стороны приводят массу аргументации. Инфографика ниже приводит ключевые отличия:

Рисунок 2.Чем отличаются алгоритмы PoW и PoS.

Как видно, основных различий несколько:

• в методе подтверждения транзакций и выборе узла, делающего это;
• в механизме начисления доходов валидатору;
• в энергоэффективности за счет отсутствия необходимости в мощном оборудовании.

Миграция Ethereum

В 2022 г. было принято решение о постепенном переводе Etherium с алгоритма PoW на PoS. Нулевая фаза стартовала в декабре, когда более 16 000 валидаторов со стейками от 32 ETH начали работу в Beacon Chain, новом блокчейне второго поколения Ethereum. Они получали вознаграждение в 21.6% годовых, но уже в 2022 оно понизилось до 7%.

Чем больше эфира будет добавляться в стейкинг, тем ниже будет поощрение, однако за счет роста курса предприятие может быть весьма доходным. Если начнется падение, то быстро выйти из пула не получится — заморозка действует от 12 до 24 месяцев.

Первая фаза — начало полноценной работы с 64 шардами.

Вторая фаза — начало работы приложений и экономической активности. Параллельное функционирование обеих сетей Эфириума, первого и второго поколения. Доступна конвертация монет старого образца в новый.

Список PoS монет

Ниже приведен список некоторых криптовалют, использующих «чистый» PoS и его вариации.

Таблица 1. Примеры PoS криптовалют.

Консенсус	Криптовалюта
PoS	DASH; Stratis; BlackCoin; PIVX; OkCash; QTUM; OmiseGO; Cardano; NAVCoin.
LPoS	NXT; Waves.
DPoS	Bitshares; EOS; Tron (частично относится и к PoW); Raiblocks; NEOGAS.
PoI	NEM.
PoA	UMI; VeChain.
DBFT	NEO (ограниченно относится и к DPoS, см. NEOGAS).

Интересно: на 2022 г. командой Виталика Бутерина был запланирован переход сети Ethereum на протокол PoS. Решение перевода криптовалюты на Proof of Stake было принято, чтобы уйти от негативных последствий дальнейшего роста сложности на текущем консенсусе Proof of Work. Релиз нового протокола Casper, который должен был помочь в трансформации, состоялся еще осенью 2017 года. Однако, событие было отложено. В недавних интервью Бутерин отметил, что переход на PoS все же может состояться в 2022 году.

Другие проекты на алгоритме PoS:

• Komodo, работающая на протоколе dPoW, гибриде PoS и PoW;
• гибридный принцип реализовывал Bitconnect;
• платформа SP8DE, проводившая ICO в феврале-марте 2022 г.

Различия PoS-like консенсусов

Рассмотрим вариации методик доказательства доли владения:

1. Алгоритм PoS – рассмотрен выше, шанс на открытие блока и получение вознаграждения зависит от доли монет на счету любого пользователя системы.
2. Leased PoS (LPoS) – механизм, позволяющий пользователям сдавать токены в аренду другим узлам. Переданные в аренду средства увеличивают «вес» ноды, давая ей больше шансов открыть блок и получить вознаграждение. В обмен на токены узел-арендатор делится доходом с арендодателями.
3. DPoS – Delegated Proof of Stake. Принцип делегированного подтверждения доли подразумевает, что стейкхолдеры выбирают некоторые узлы, которые создают новые блоки и добавляют их в цепочку.
4. Proof of Importance, или подтверждение важности. Этот принцип был рассмотрен выше, основывается он на комбинации параметров узла – его баланса, активности и сетевого аптайма.
5. Proof of Authority, или подтверждение полномочности. Вместо стеков токенов валидаторы используют собственную репутацию.
6. DBFT. Под аббревиатурой скрыто понятие Delegated Byzantine Fault Tolerance, переосмысляющего консенсус PoS. Отказоустойчивый византийский протокол позволяет держателям токенов криптовалюты выбирать т. н. «счетовода» (bookkeeper), а группа нескольких, избранных всей сетью счетоводов будет генерировать новые блоки и отвечать за достижение консенсуса.

Перспективы Proof of Stake

Специалисты в области криптовалют справедливо отмечают, что Proof of Work становится слишком сложным, дорогим и невыгодным для конечного пользователя. Поэтому у Proof of Stake и его вариаций в новых криптовалютных проектах, скорее всего, большое будущее, несмотря на некоторые имеющиеся недостатки, над устранением которых активно работают авторы проектов. И даже текущие криптосистемы переходят на PoS – такие как эфир.

Существует большая вероятность, что количество PoS-проектов в криптовалютном мире будет увеличиваться, а доказательство выполнения работы станет постепенно устаревать и отходить на второй план, особенно в долгосрочной перспективе, благодаря очевидным преимуществам:

• энергоэффективность;
• стоимость «входа» и работы;
• безопасность;
• децентрализация, не зависящая от вычислительных мощностей.

Майнинг

Майнинг — это процесс, в котором отдельный человек или группа майнеров (пул) используют мощные компьютеры, которые соревнуются друг с другом для решения сложных математических задач. Читайте здесь простое и профессиональное объяснение майнинга

Эта вычислительно-математическая головоломка является доказательством работы Proof of Work, которую майнеры должны решить, чтобы сохранить сеть блокчейнов безопасной и децентрализованной.

Майнинг — это безопасное шифрование и непрерывный процесс, который направляет два процесса в криптовалютной сети:

1. Проверка транзакций в сети блокчейна
2. Введение новых монет в обращение, которые майнер получает для успешной проверки каждого нового блока транзакций.

Поскольку многие компьютеры занимаются майнингом, сеть становится более децентрализованной, и ее становится очень трудно атаковать.

В криптовалюте есть почти 1000 монет, использующих Proof of Work, то есть эти монеты можно майнить. Bitcoin, Ethereum, Bitcoin Cash, Litecoin, Monero, Dash, Ethereum Classic, Zcash, Dogecoin и Ravencoin являются одними из популярных примеров добываемых монет.

В то же время, Ripple, EOS, Stellar, Tezos, NEO, NEM, Ontology, Wechain, Waves, QTUM, LISK и NANO являются одними из популярных примеров не добываемых монет. На самом деле это не токены, а монеты, которые нельзя майнить.

Итак, что же на самом деле означает добываемая и не добываемая монета в криптовалюте?