Proof of Work a Proof of Stake – 3. část, PoS

Co je to Proof of Stake a jak se liší od Proof of Work?

Proof of Stake je vedle Proof of Work druhou hlavní metodou pro dosažení decentralizovaného clearingu a konsensu. V této části budeme pojednávat zejména o POS v rámci plánovaného přechodu na ETH 2.0. V rámci POS nemluvíme o těžařích a těžbě, vhodnějším názvoslovím jsou validátoři, kteří validují a atestují. Validátor ověřuje správnost transakcí v bloku (dle pravidel protokolu) a blok podepíše. Na to, aby se člověk mohl stát validátorem, potřebuje v rámci POS “stake” ve formě určitého počtu nativních coinů - kupříkladu na ETH 2.0 bude požadavkem zamčení 32 etherů. Zamčení coinů probíhá zpravidla ve smart contractu, ze kterého může vybrat coiny validátor (typicky po uplynutí “unbonding” periody) a dále samotný protokol, dle předem definovaných pravidel. Stake je obdobou zástavy - pokud bude validátor odvádět dobře svou práci (podepisování validních bloků transakcí), může si stake zpět vybrat i s odměnou. Pokud bude síť napadat či klást překážky validaci, bude mu zástava částečně či zcela zabavena. Po validaci bloku dochází k “atestaci” - ostatní validátoři svými podpisy potvrzují, že nově validovaný blok odpovídá pravidlům protokolu. Za validaci i atestaci získávají validátoři odměny ve formě nově vznikajících coinů a transakčních poplatků, tj. odměna je dvousložková, stejně jako v případě POW. Zatímco u Proof of Work předurčuje podíl na odměnách podíl na hashrate, v případě Proof of Stake to bývá podíl na celkovém staku. Zjednodušeně to znamená, že v případě Bitcoinu získává těžař s 10% hashrate sítě desetinu všech odměn, v případě ETH 2.0 to pak bude validátor s 10 % veškerých stakovaných coinů, kdo získává desetinu všech odměn. V případě POW odrazuje od nekalého jednání (těžba bloků v rozporu s pravidly či snaha o 51% útok) riziko zbytečně vynaloženého výkonu v případě odmítnutí bloku sítí. V případě POS validátor žádný drahý výkon nevynakládá, musí proto být odrazen jiným způsobem - jedná se o tzv. slashing, tj. konfiskace stakovaných coinů.

Srovnání POW a POS v různých oblastech

POS je prozatím oproti POW okrajovou záležitostí. Dle webu Staking Rewards je k červenci 2020 podíl mezi POW a POS sítěmi následovný:

Poměr mezi tržní kapitalizací kryptoměn využívajících metod POS a POW

Motivace pro POS

Mezi hlavní motivace pro zavádění Proof of Stake u kryptoměn (ať již od samého počátku, či přechodem z POW, jak je plánováno u Etherea) patří následující oblasti.

Vyšší škálovatelnost

• Vyšší škálovatelnost je v případě plánovaného ETH 2.0 zajištěna s pomocí tzv. shardingu. Sharding spočívá v tom, že narozdíl od současného Etherea (využívajícího POW) nebudou všechny uzly ověřovat platnost a historii všech transakcí, nýbrž pouze vybranou část (shard) sítě. To teoreticky znamená, že síť má tolikrát vyšší celkovou kapacitu, kolik má shardů. V případě ETH 2.0 je zpočátku plánováno 64 shardů, tj. síť by měla mít 64x vyšší kapacitu, než současné Ethereum.

Nízké transakční poplatky

• Souvisí s vyšší kapacitou a nižšími náklady na validaci. Čím vyšší je kapacita sítě, tím menší soutěž panuje mezi uživateli o umístění transakce v bloku. Validátoři zároveň nemusejí provozovat drahá datacentra. Otázkou nicméně je, zda jsou nižší transakční poplatky skutečnou výhodou. Dostatečná odměna pro validátory je totiž zásadní pro dlouhodobou bezpečnost sítě, má-li zůstat decentralizovaná s pomocí ekonomických incentiv.

Nižší bariéry vstupu

• Nižší bariéry vstupu pro validátory oproti těžařům. Zatímco těžaři v Bitcoinu (ale čím dál více i v Ethereu a jiných měnách těžených s pomocí GPU) musejí nakupovat a provozovat specializovaná zařízení, řešit chlazení a optimalizovat náklady na elektřinu, validátoři v rámci POS musejí pouze zamknout coiny v peněžence (která musí být neustále online). To by dle zastánců POS mělo zvýšit decentralizaci, jelikož validátorem se pak může stát téměř každý.

Velocity sink

• Velocity sink, neboli snížení rychlosti oběhu měny je hypotéza pravící, že s přechodem na POS se sníží množství coinů nabízených k prodeji, jelikož tyto coiny nově získají náklad příležitosti v podobě validace. Jinými slovy, coiny získávají povahu investice, ne pouze spekulace - protože mají svou roční míru výnosu. Nicméně na trhu již nyní existuje větší množství coinů s POS (např. EOS či Tezos), které vykazují vysokou míru cenové volatility. Tento argument se tudíž nezdá platný (respektive míra výnosu je v tržní ceně již v každém momentu započítána).

Ekologie

• Vzhledem k tomu, že validátoři nemusejí provozovat zařízení žíznivá po elektřině, je častým argumentem ve prospěch POS i ekologický aspekt. Ekologie se nicméně nezdá být do budoucna problém ani v rámci POW, jelikož těžaři mají silné motivace hledat co nejlevnější zdroje elektřiny. Tou často bývá obnovitelná energie v době přebytku (Peter Thiel nedávno investoval do projektu, který se tímto způsobem ekologické těžby zabývá).

ETH 2.0: architektura a plánované termíny

Přechod na Ethereum 2.0 znamená spuštění zcela nové sítě, která poběží několik let souběžně s původním Ethereem. Validace na nové síti Ethereum 2.0 by měla probíhat dle následujících parametrů: Velikost staku je 32 ETH. Jedná se jak o minimální požadavek, tak i praktické maximum, jelikož větší množství ETH v jedné validační peněžence nezvýší podíl na odměnách. Uživatelé, kteří by chtěli stakovat více etherů a mít větší podíl na odměnách, si tak musí zprovoznit větší počet uzlů, kde každý uzel bude mít vklad 32 ETH. Minimální počet validátorů pro spuštění nové sítě je stanoven na 16 384. Jedná se o požadavek na spuštění tzv. Fáze 0. Pro Fázi 1 se pak počítá s minimálním požadavkem na 262 144 validátorů. HW požadavky nejsou zatím upřesněny, cílem vývojářů je možnost provozovat validující uzel na průměrném počítači. Uzel každopádně musí být vždy online, aby se uzel mohl účastnit procesu validace a atestace, jinak se validátor vystavuje riziku penalizace a finanční ztráty. Uvedené detaily se nicméně v průběhu času mohou měnit, aktuální informace jsou k nalezení v oficiální dokumentaci. Architektura plně spuštěného Etherea 2.0 se točí okolo konceptu tzv. Beacon chainu a shardingu.

Architektura postavená na Beacon chain a shardingu. Zdroj: https://medium.com/@chromaticcapital/eth2-for-dummies-11ff9b11509f

Beacon chain je doslova zdrojový či kotvící chain - v rámci beacon chainu je obsažená protokolová logika validace a přiřazování validátorů konkrétním shardům. Validátoři tak nikdy nebudou dopředu vědět, jaký shard budou validovat či atestovat, což je jedním z bezpečnostních prvků stakingu v rámci Etherea 2.0. Decentralizované aplikace poběží v shardech, beacon chain je pouze “systémový” blockchain.   Výše inflace (roční zvyšování coinů v oběhu) na nové síti je zatím nejasná, má se však odvíjet od toho, kolik etherů validátoři celkem stakují:

Zdroj: https://www.coindesk.com/everything-you-need-to-know-about-ethereum-2-0

Přechod na Ethereum 2.0 má probíhat v několika navazujících fázích. Jedná se o následující: Fáze 0 spočívá ve spuštění tzv. Beacon chain - páteřního blockchainu, do kterého budou zapisovány hlavičky bloků z jednotlivých shardů. Pro spuštění je zapotřebí dosažení minimálního počtu validátorů (16 384). Zamknutí etherů do Fáze 0 je nicméně pouze jednosměrné: jakmile validátor uzamkne 32 etherů, nemůže je již získat zpět a musí pouze čekat na spuštění dalších fází.

Rizikovou povahu počátečního stakingu přiznává i zakladatel Etherea Vitalik Buterin, když označuje staking za bet - sázku. Zdroj: https://twitter.com/i/status/1267841227615019010

Fáze 1 přinese spuštění 64 shardů. V jednotlivých shardech nicméně ještě nemohou běžet aplikace, jedná se stále o testovací režim. Fáze 2 je již funkční Ethereum 2.0 s funkčními smart contracty v jednotlivých shardech, komunikací napříč shardy a dalšími plánovanými vylepšeními. Během Fází 0 a 1 stále poběží původní Ethereum s POW. Během Fáze 2 by mělo dojít k postupnému ukončení této sítě, zatím však není vyjasněno kdy a jakým způsobem. Jednou z navrhovaných variant je migrace původního Etherea do podoby shardu v rámci Etherea 2.0. Fáze 0 byla v minulosti již několikrát odložena a prozatím není jasné, zda bude vůbec spuštěna v roce 2020. Od spuštění Fáze 0 do Fáze 2 je pak odhadovaný čas v řádu několika let. Těžaři se tudíž nemusejí ani zdaleka obávat toho, že by neměli co těžit. Aktualizace - vypadá to, že se fáze 0 ještě letos spustí - viz článek na Coindesk. Tento seriál vychází ze studie Proof of Work vs Proof of Stake vypracované pro Invictus mining s.r.o. Zde najdete první díl tohoto seriálu a zde druhý díl. [twitter-follow username="btctip_cz" scheme="dark"]. [easy-social-share buttons="facebook,twitter,linkedin" counters=1 counter_pos="inside" hide_names="no" template="tiny-retina"]