Вы здесь

Работа вечна, а доля нет

Много написано о протоколе доказательства доли (PoS). Существует множество способов изучения протокола PoS вдоль и поперек и выявления его слабых сторон.

Работа вечна, а доля нет

Эволюционная психология/история: «предметы коллекционирования», или «прото-деньги», всегда имели одну общую черту – устойчивость к подделке [1] или, как минимум, устойчивость к подделке из-за дороговизны их производства в контексте своего времени. От морских раковин, мехов, зубов, до драгоценных металлов и чеканных монет. Поскольку протокол PoS просто включает в себя временную блокировку имеющегося капитала и не использует указанный капитал, он не удовлетворяет требованию по устойчивости к подделке в силу дороговизны производства, которое Ник Сабо определил как одно из трех ключевых свойств денег.

Экономика: если объект имеет ценность, люди будут прикладывать усилия, чтобы заполучить его, независимо от того, сколько стоит этот объект (МК=МР). Эти усилия также являются «работой». Пол Шторц правильно определил, что PoS является запутанной формой протокола PoW (доказательство работы).

Работа проявляется по-разному в PoS, будь то получение кредита в банке, запуск круглосуточных стейкинг-серверов или попытка украсть онлайн-ключи для стейкинга (Стейкинг криптовалюты — это альтернативный способ майнинга, подразумевающий хранение виртуальных монет на подключенном к Сети кошельке).

Протокол PoS не только является запутанной версией PoW, он является и его худшим вариантом. Любая потенциальная экономия средств, которую POS дает вам, впоследствии в равной степени уходит на безопасность.

Как мы увидим ниже, доллар [2], временно заблокированный в доле, не обеспечивает аналогичного уровня безопасности, как доллар, потраченный на майнинг.

Информатика: Андрей Поэлстра одним из первых написал официальную критику в адрес протокола PoS, в которой он употребил термины «моделирование без затрат» (типа «ничего на кону») и «атаки дальнего действия».

В недавней статье авторства Джона Брауна-Коэна, Арвинда Нараянана и других также были приведены факторы, препятствующие наличию хорошего и надежного генератора случайных чисел в протоколах PoS [3].

Инженерия: я сам написал серию заметок из 2-х частей [Часть 1] [Часть 2], проанализировав недостатки протокола POS с точки зрения практической инженерии, и составил список наихудших сценариев, при которых POS особенно уязвим: разделение сети, кража закрытых ключей или низкий уровень долевого участия.

Но, возможно, один из самых простых способов оценки работы PoS – это посмотреть на него сквозь призму времени, о чем я упоминал в своей работе, но хотел бы подробнее расписать в этой статье.

Доказательство доли – это доказательство временной доли

Доказательство доли – это неправильное название. Правильным, полностью характеризующим протокол названием должно быть «Доказательство временной доли» (PoTS). Это имя является более точным, потому что оно фиксирует элемент времени или его отсутствие в PoS.

Чтобы понять влияние времени, давайте проанализируем, какую роль играет Время в протоколе PoW (доказательство работы).

Текущие расходы на электроэнергию в PoW способствуют безопасности сети 2 способами:

  • Энергия, затрачиваемая на каждый блок, не только обеспечивает сохранность UTXOs (количество оставшейся криптовалютной «мелочи», которую вы получаете в качестве сдачи с каждой транзакции) в этом блоке, но и задним числом сохраняет все суммарные UTXOs, которые накопились в предыдущих блоках. Это объясняется тем, что невозможно вернуть UTXOs за прошлый период, не вернув их сначала за текущий блок. Каждый новый блок практически «хоронит» все существующие UTXOs под тяжестью собственного веса.
  • Инвестирование в специализированное майнинговое оборудование по сути является потенциальным притоком будущих вознаграждений, за вычетом расходов на сегодняшний день. Когда майнер инвестирует в новое майнинговое оборудование, это сродни покупке доли акций, за которые он получает регулярные дивиденды. Это значит, что майнинговое «железо» в конечном счете представляет собой – грубо говоря – потенциальное инвестирование в электроэнергию для будущих блоков.

Один из способов визуализировать это – представить себе временную шкалу. Единицы работы, затраченной в прошлом, накапливаются в кошельке (ledger). Единицы работы, на которую будут затрачены усилия в будущем, накапливаются в текущем майнинговом оборудовании.


В кошельке аккумулируется прошлая работа, в майнинговом оборудовании – будущая работа.

С течением времени единицы работы с правой стороны материализуются и перемещаются в левую сторону. Оборудование для майнинга можно также рассматривать как «буфер», т.е. место, где хранятся единицы работы до того момента, как ни попадут в место их конечного назначения: кошелек [4].

Официальный термин для описания этого феномена накопления со временем звучит как «запас и прирост», который часто происходит в природе. По сути, биткоин защищен высоким соотношением запасов и приростов в 2 устройствах: кошельке и оборудовании для майнинга. (перейдите по этой ссылке для детального обсуждения запасов и приростов).

PoS, напротив, не имеет аналогов этому.

Доли за прошлый период (левая сторона временной шкалы) не накапливаются в кошельке, так как выпуск доли происходит по прошествии произвольного периода выпуска облигаций [5]. Атака дальнего действия является проявлением этого недостатка: она происходит из-за неспособности PoS защитить доли за прошлый период. Атака дальнего действия лежит в основе проблем с PoS, потому что она показывает, что в долгосрочной перспективе PoS не может гарантировать целостность кошелька — самого важного актива всей этой инновации.

Будущие доли (правая часть шкалы) также не накапливаются у валидаторов в настоящее время, поскольку опять-таки стейкинг имеет смысл только в течение короткого промежутка времени: то, что будет происходить в будущем, не считается сегодня. Кража закрытых ключей в настоящий момент является проявлением этого недостатка: она происходит из-за неспособности PoS защитить будущее. Для кражи ключей не нужно в полном объеме нести финансовые затраты, якобы необходимые для приобретения контрольного пакета акций, тогда как в PoW злоумышленнику необходимо «преодолеть» расходы на майнинговое оборудование и текущие затраты на электроэнергию, необходимые для обхода и устранения большинства атак [6].

(Существует одна форма накопления в PoS: периодические вознаграждения за стейкинг, которые начисляются валидаторам. Однако, в отличие от накопления в PoW, накопление вознаграждений выгодно только для отдельных валидаторов PoS, а не для общей безопасности сети.

Итог: чем «дальше в лес» (т.е. чем дальше участник сети отходит от настоящего времени в PoS), тем быстрее доля теряет свой смысл, пока окончательно не станет бессмысленной.

Алгоритм «доказательство проделанной работы» устойчив к разрушительному воздействию времени [7], чего не скажешь об алгоритме «доказательства доли владения».
Тот факт, что расходы на майнинг в PoW безвозвратно оседают и накапливаются как в кошельке, так и в майнинговом оборудовании, является важной особенностью, а не ошибкой. Исследование PoS часто основано на фундаментальном заблуждении, что это ошибка и причина неэффективности.

Благодарность
Особую благодарность выражаю Виджейю Бойапати, Бобу МакЭлрату, ЛорануМТ, Нику Картеру и Стиву Ли за их ценные замечания.

*Примечание: другая серьезная критика PoS заключается в том, что PoS в значительной степени гарантирует систему плутократии (богатые становятся богаче). Это не обсуждается здесь, поскольку оно не связано со степенью безопасности как таковой и заслуживает отдельного обсуждения.

  • [1] Некоторые могут путать устойчивость к подделке из-за дороговизны производства с трудовой теорией стоимости, но это не одно и то же. Одной лишь стоимости энергии не достаточно: актив должен быть устойчив к подделке.
  • [2] Доллар приводится здесь в качестве единицы расчета исключительно для удобства, но это может быть любая другая единица расчета.
  • [3] Что касается валюты PoS, доверие внешнему генератору случайных чисел рискует получить порочный круг в доказательстве (логическая ошибка, вызванная нарушением законодостаточного основания в процессе доказательства). Поэтому крайне желательно, чтобы PoS генерировал случайные числа изнутри, используя содержание своего собственного «гросс-буха» (кошелька). Однако это оказывается сложной задачей, которая имеет свои собственные компромиссы.
  • [4] Не все единицы работы записываются в кошелек. Некоторые выбрасываются, но даже неучтенные работы необходимы для того, чтобы сеть была децентрализованной.
  • [5] Понятие «окончательность» не заменяет собой (отсутствие) аспект накопления в PoS, так как новые/долго бездействующие /разделенные узлы могут понимать «окончательность» по-разному.
  • [6] Изъятие оборудования (например, государственным субъектом) является риском в PoW, однако этот риск может быть минимизирован до тех пор, пока майнинг не будет достаточно децентрализован. Дисперсное оборудование, однако, не является вариантом для обеспечения безопасности в PoS, поскольку валидаторы PoS - это просто программные узлы, которые могут попасть «под прицел» из любого места удаленно. Что еще более важно, даже захватив оборудование, злоумышленник все еще не может избежать текущих затрат на электроэнергию.
  • [7] Работа не подвластна разрушительному влиянию времени / надежна с точки зрения количества хешей, а не требуемой энергии. Новые аппаратные технологии могут повысить эффективность майнинга — хотя в какой-то момент прирост эффективности будет замедляться по мере того, как мы столкнемся с жесткими физическими ограничениями. Надежность биткоиновского протокола PoW также зависит от надежности SHA256 (представляет собой криптографическую функцию, отвечающую за процесс хеширования с сохранением максимальной безопасности).
Категория: 
Криптовалюты
Технология: 
4
Ваша оценка: Нет Средняя: 4 (3 оценок)
3297 / 1
Аватар пользователя Daritas
Публикацию добавил: Daritas
Дата публикации: пн, 12/10/2018 - 11:29

Что еще почитать:

Комментарии:

Мне понятно видение автора материала в отношении алгоритма майнинга proof of stake. С другой стороны может быть стоит на обычного пользователя криптовалют, которому нужно быстрота транзакций, доходность добычи и возможно неподконтрольная децентрализация. Так вот, с pos-майнингом он все это получает, не надо тратиться на оборудование для майнинга (это не каждый сможет себе позволить) в отличии от pow-майнинга, в стейке оборудование вообще не нужно и следовательно каждый, у кого есть хоть немного монет, сможет майнить. Это к тому же плюс к децентрализации. Так что я бы не был так негативно категоричен в отношении proof of stake. Все алгоритмы имеют свои недостатки и преимущества. Поэтому я всегда приветствовал гибрид доказательства работы и доказательства доли - эта пара практически не Немет в себе недостатков.

пн, 12/10/2018 - 13:34

Добавить комментарий