DPoS — это эволюция механизма консенсуса Proof-of-Stake (PoS), разработанного для повышения масштабируемости, эффективности и управления.
Блокчейн произвел революцию в восприятии и обработке цифровых транзакций, в первую очередь благодаря своей децентрализованной природе и механизмам консенсуса, основная цель которых заключается в том, чтобы не допустить централизованного контроля над записью транзакций и данных в цепочку блоков. Механизмы консенсуса полагаются на участников сети, которые подтверждают транзакции и добавляют их в новые блоки, а затем в цепочку.
Среди различных алгоритмов консенсуса один получил наиболее широкое распространение. Делегированное доказательство доли или DPoS (Delegate Proof-of-Stake) — это вариация классического механизма консенсуса Proof-of-Stake.
Дэниел Лаример представил концепцию DPoS в 2014 году как улучшение традиционного механизма консенсуса PoS, направленное на повышение эффективности и масштабируемости. Впервые Лаример поделился своим видением в сообщении на форуме Bitcointalk, что привело к практической реализации DPoS с запуском BitShares в 2015 году.
Это положило начало DPoS-блокчейнов, создав основу для внедрения в других проектах, таких как Steem и Eos. Eos, в частности, привлек значительное внимание к DPoS, использовав механизм консенсуса для проведения одного из крупнейших первичных предложений монет (ICO) в криптовалютной индустрии в 2017 году, подчеркнув потенциал DPoS в достижении высокой производительности и децентрализованного управления.
Чем DPoS отличается от PoS
Ключ к пониманию всех механизмов консенсуса лежит в том, как достигается согласие о состоянии системы. Хотя блокчейн Биткоина впервые представил механизм достижения консенсуса с помощью доказательства выполнения работы (PoW), существуют и другие. PoS был представлен в академической статье в 2012 году. Авторы (Санни Кинг и Скотт Надаль) назвали его новым механизмом консенсуса, призванным решить проблему высокого энергопотребления майнинга BTC.
PoS — один из самых распространенных механизмов консенсуса, и экосистема Ethereum приняла его в 2022 году. Постепенно стали появляться различные другие безопасные итерации PoS, включая Hybrid PoS-PoW, Leased PoS, Pure PoS и, в 2014 году, Delegated PoS. В отличие от традиционного PoS, где участники подтверждают транзакции напрямую, DPoS позволяет держателям монет избирать делегатов, ответственных за подтверждение блоков.
В системе DPoS пользователи сети голосуют за делегирование прав на подтверждение блоков избранной группе свидетелей или производителей блоков. Такой процесс призван устранить некоторые ограничения стандартного алгоритма PoS, обеспечив распределение полномочий по подтверждению транзакций между избранными представителями, а не концентрацию их в руках нескольких богатых заинтересованных сторон. Благодаря этому DPoS упрощает процесс проверки блоков, что приводит к ускорению времени подтверждения транзакций. Ограниченное число избранных делегатов также повышает масштабируемость сети.
Как работает DPoS
DPoS расширяет традиционную систему PoS за счет включения механизма выборов, когда участники сети голосуют за делегатов, ответственных за проверку и создание блоков. В этот процесс вовлечены четыре ключевых участника: избиратели, свидетели (или производители блоков), делегаты и валидаторы.
Избиратели (вотеры)
В системе DPoS каждый участник сети, владеющий даже минимальным количеством нативной монеты, может стать избирателем, при этом минимальное количество монет для участия в процессе определяется валидаторами. Избиратели играют решающую роль в управлении сетью, выбирая свидетелей и делегатов и участвуя в процессах принятия решений посредством предложений по управлению. Право голоса прямо пропорционально количеству монет, то есть пользователи с большим балансом имеют большее влияние.
Не очень-то и демократично
Участники голосования могут выбирать самостоятельно или делегировать свое право голоса другому лицу. Их основная ответственность заключается в выборе производителей блоков, поскольку эти субъекты непосредственно участвуют в процессе формирования блокчейна. Избиратели должны быть заинтересованы в выборе надежных и компетентных кандидатов, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование и безопасность сети, однако чаще выбор отдается в пользу предложившего больший процент ревардов.
Свидетели
Свидетели, также известные как производители блоков, — это узлы, избранные держателями стейков для подтверждения транзакций и создания новых блоков. Эти субъекты играют ключевую роль в работе блокчейна, поскольку они обеспечивают целостность и точность данных о транзакциях. После проверки всех транзакций в блоке Свидетели (Witnesses) получают вознаграждение за блок, которое обычно делится с поддержавшими их избирателями.
Если свидетель не успевает подтвердить транзакции за отведенное время, он пропускает блок и теряет свое вознаграждение. Это упущенное вознаграждение обычно передается следующему свидетелю, который успешно подтверждает блок. Такая система стимулирует избирателей и свидетелей действовать честно: избиратели стремятся выбрать надежных свидетелей, чтобы максимизировать свое вознаграждение, а свидетели стараются сохранить свою честность и репутацию, чтобы привлечь голоса.
Делегаты
Избиратели выбирают делегатов, которые следят за функциями управления в DPoS. В отличие от свидетелей, которые сосредоточены на добыче блоков, делегаты отвечают за предложения по улучшению и изменению сети. Эти предложения могут включать в себя изменения размера блока или корректировку вознаграждения за блок, к примеру.
Когда делегат вносит предложение, оно должно быть одобрено участниками сети, прежде чем будет реализовано. Сами делегаты не имеют права напрямую вносить изменения в систему; их роль заключается в содействии и предложении улучшений, которые затем должны быть одобрены сообществом. Такое разделение обязанностей помогает поддерживать сбалансированную и децентрализованную структуру управления.
Валидаторы
Валидаторы — это полные узлы, которые проверяют, соответствуют ли блоки, созданные свидетелями, правилам консенсуса. В отличие от свидетелей, валидатором может стать любой пользователь, и, как правило, у него нет прямых финансовых стимулов для выполнения этой роли. Валидаторы играют важную роль в поддержании целостности блокчейна, гарантируя, что все блоки соответствуют установленным правилам и протоколам.
Стимулы и механизм управления в DPoS
DPoS уравнивает стимулы всех участников для обеспечения безопасности и эффективности сети. Избиратели заинтересованы в выборе компетентных свидетелей и делегатов, чтобы максимизировать свое вознаграждение и обеспечить целостность сети. Свидетели и делегаты, в свою очередь, мотивированы поддерживать свою репутацию и действовать в интересах сети, чтобы сохранить свои позиции и продолжать получать вознаграждение.
В целом процесс выглядит просто:
- Избираются свидетели.
- Свидетели подтверждают и транслируют блоки в сеть.
- Достигается консенсус, и процесс начинается заново.
Непрерывный процесс голосования и возможность замены неэффективных или недобросовестных участников способствуют созданию динамичной и устойчивой модели управления, что способствует высокому уровню вовлеченности сообщества и обеспечивает распределение полномочий по принятию решений между заинтересованными сторонами.
Преимущества DPoS
По сравнению с другими механизмами консенсуса DPoS обладает рядом заметных преимуществ, которые повышают производительность и управляемость сетей, что делает его предпочтительным выбором для некоторых блокчейнов.
Одним из главных преимуществ является доступность. В отличие от PoW-систем, требующих значительных вычислительных мощностей и специализированного оборудования, DPoS позволяет любому человеку с балансом участвовать в процессе голосования и становиться делегатом. Низкий барьер для входа способствует созданию более инклюзивной сети, в которой более широкий круг пользователей может участвовать в механизме достижения консенсуса.
Еще одним существенным преимуществом DPoS является его масштабируемость. Ограничивая количество делегатов, ответственных за добычу блоков, DPoS может быстрее достигать консенсуса, что приводит к увеличению пропускной способности транзакций и повышению производительности сети. Кроме того, DPoS не требует большого потребления энергии, как PoW.
Кроме того, принцип равенства в DPoS способствует созданию более децентрализованной модели управления. Непрерывный процесс голосования гарантирует, что делегаты остаются подотчетными сообществу, а заинтересованные стороны могут активно участвовать в процессах принятия решений. Такая динамичная структура управления позволяет быстро адаптировать и внедрять усовершенствования сети, повышая общую устойчивость и способствуя эволюции блокчейна.
Ограничения DPoS
Несмотря на многочисленные преимущества, DPoS также имеет свои ограничения и проблемы. Одной из главных проблем является возможность централизации.
Поскольку количество избираемых делегатов ограничено, существует риск того, что небольшая группа делегатов будет доминировать в сети, что приведет к проблемам централизации, аналогичным тем, которые наблюдаются в традиционных системах PoS. Такая концентрация власти может сделать сеть уязвимой для сговора и вредоносных действий.
Зависимость от ограниченного числа делегатов вызывает проблемы с безопасностью. Если большинство делегатов вступят в сговор или будут действовать недобросовестно, они могут осуществить Атаку 51%, что поставит под угрозу безопасность и стабильность сети. Эта уязвимость требует бдительного и проактивного сообщества, чтобы обеспечить непрерывное избрание честных и компетентных делегатов.
Кроме того, DPoS требует высокого уровня вовлеченности и осведомленности избирателей. Чтобы система работала эффективно, избиратели должны быть хорошо информированы о кандидатах и их результатах. Хотя DPoS нацелен на децентрализацию процесса принятия решений, этот момент может непреднамеренно сконцентрировать власть в руках нескольких делегатов, когда более мелкие участники могут посчитать, что голоса нужно отдавать тем, у кого их и без того больше всего.
DPoS представляет собой эволюционный шаг в линейке механизмов консенсуса в блокчейне и, по мере развития технологии, будет стремиться вытеснить неэффективные решения децентрализованного управления и проверки блоков.