Главная страница » PoS: проблемы и перспективы. Часть первая

PoS: проблемы и перспективы. Часть первая

- admin
0 комментарий

Proof-of-Stake у всех на устах. Эфир переходит на PoS. Solana, Near, Avalanche, Cardano и весь хайп 2020-2021 – все это о Proof of Stake. Беда в том, что технологии много лет.

Даже если убрать абсолютное сходство с банковской системой и взять период «чистого блокчейна». 

Об этом и поговорим. Для начала. В следующем материале мы с вами попробуем разобрать основные проблемы PoS, а завершим общий анализ перспективами на ближайшие 3-5 и 7-10 лет. Позже – попробуем разобрать плюсы и минусы Ethereum 2.0, зная все общие вводные.

Автор: Menaskop.
IT-предприниматель с 2005 года. С 2012 по 2018 годы был майнером. В 2016 году стал соучредителем DAO Synergis, которое специализируется на консалтинге и аудите токеномики, юнит-экономики, а также архитектуры проектов. Автор ряда книг по p2p-системам: «Первая книга об ICO», «Web 3.0 книга» (в соавторстве), «DAO-книга» и другие. Участник более 40 DAO: ENS, MetaGo, EVELOP, ShapeShift, etc. Основные сферы интересов: темпография, разработка L3-решений, рынки обеспеченных деривативов и финансовых NFT. 

Почему так много? Во-первых, нет смысла смешивать разнородное. Во-вторых, о PoS написано столько, что многие считают: все сказано. Я же, напротив, уверен, что исследовали лишь основание горы, но не забирались на вершину.

TL;DR

Вот основные тезисы, которые хочу донести:

  • Архитектура: PoS концептуально – модернизированная банковская система, а значит – наследует все ее недостатки, которые заметны уже сегодня. Используют ее ровно по одной причине: VC-капитал привык входить в долю компаний и поэтому единственный приемлемый способ интеграции в L1 – вход в долю сети: при PoW велика вероятность перерасчета с ростом хешрейта, а также создания новых конкурентов (пулов), тогда как в PoS подобные возможности ограничены на уровне архитектуры, логики и технических процессов.

  • Технология: PoS-атаки пока не так изучены и понятны большинству, но при масштабировании эти проблемы вылезут наружу и вызовут огромное число потерь, хотя уже есть примеры для изучения в Solana, Polygon, Avalanche и других L1-решениях, начиная с медленного запуска смарт-контрактов в том же Cardano и постоянных перезапусках Соланы.

  • Прочее: PoS выгоден для ESG-повестки, но на самом деле непонимание архитектуры (стратегии) и технологических аспектов (тактики) приведет к тому, что технические и экономические проблемы наложатся на социальные и экологические, и это вызовет коллапс целых систем. Неизбежно. По примитивной причине: рядовой пользователь будет не готов в итоге принять сложность созданной махины.

  • Впрочем, это не значит, что PoS не нужно развивать. И тем более – не значит, что PoS не эволюционирует. Нет, прогресс налицо. Тезисно – о нем.

    История PoS

    В мире криптовалют не так много топовых архитекторов систем: Сатоши, Виталик Бутерин, Дэниэл Лаример и еще ряд. И как раз между Виталиком и Дэниэлом в 2013-2015 годах шла нешуточная борьба: семейство Bitshares (Graphene) и Ethereum отстаивали свои подходы к консенсусу, к смарт-контрактам и прочим инновациям.

    Лучшее, по крайне мере – самое масштабное, что родилось у Ларимера – EOS, но до второго места все равно было далеко. И это при том, что ICO Эфира собрала около $18.5 млн, а ICO EOS целых $4.4 млрд и только на штрафы SEC ушло более $24 млн, то есть 1.5 ICO Эфира. Это многое говорит об эффективности затрат.

    И все же – о технологии.

    Вот несколько ссылок, которые раскрывают суть той многолетней борьбы:

  • Базис по византийским генералам из 1982 года, который и привел нас к пресловутому акцепту через ⅔.

  • Sunny King в 2011 выпустил свое видение PoS, а Ben Laurie рассказал про эффективность Биткоин-сети и подтвердил доводы.

  • Peercoin – одна из первых имплементаций PoS от 2012 года (WP проекта PPCoin сюда же).

  • NXT – еще одно подобное решение уже от 2013 года.

  • Статья знаковая «Доказательство ставки: …» от 2014 года.

  • Разбор «PoS vs PoW» от 2015 года ( дополнительно можно изучить и этот материал, и эту статью; на bits.media также есть отдельный разбор по теме).

  • Можно, конечно, не заморачиваться и не читать так много, но тогда и суть блокчейна как первого инструмента, способного в недоверенной среде (открыто) без единого посредника (децентрализованного) передавать ценность от A к B (условно-анонимно) будет не ясна, а главное – будут не ясны базовые различия PoS & Pow.

    Но есть еще один подход для понимания подобного разграничения: выделить существенное (родовое) и ряд видовых отличий. Поэтому – коротко о подвидах PoS.

    Подвиды PoS

    Прежде, чем осветить сами подвиды, хочу копнуть глубже и обозначить следующее: почему с первых же лет существования криптоиндустрии родилось так много альткоинов? Потому что у Биткоина были очевидные слабые места. Вот несколько примеров: X11 (Dash) родился потому, что анонимность криптовалюты №1 для многих была не на высоте; Litecoin стал цифровым «серебром», поскольку многие считали (и ошибочно продолжают считать), что показатель TPS – крайне важен для мира децентрализованных и/или распределенных решений. И так далее.

    Если под этим углом посмотреть на эволюцию PoS, получится ровно то же самое: виды и подвиды возникли ровно по той причине, что многих не устраивал и не устраивает изначальный подход.

    Какие же (под)виды PoS есть сегодня?

    (Далее под PoS буду понимать всю совокупность подобных подвидов систем, а, говоря проще, вcе PoS-семейство.)

    Неполный список может выглядеть так:

  • Классический PoS (Peercoin, etc).

  • Модернизированный PoS (Ethereum 2.0).

  • DPoS (Bitshares).

  • LPoS (Waves).

  • SPoS (Elrond; был еще у Vee).

  • Гибридный PoS:
    а) PoS + PoW (Decred, Emercoin, Novacoin; Zano);
    б) PoS + PoH (Solana);
    в) различные доработки с PoI, PoA, etc.

  • Иные.

  • Поэтому, когда где-то читаете о преимуществах PoS, то прежде всего стоит задуматься вот о чем: «почему же тогда так много подвидов у этого консенсуса?» (Опережая события, добавлю, что следующий вопрос: «А консенсус ли это вообще?»). Скажу больше: те, кто изучал Ouroboros Genesis, имеют прямое, а главное – научно-обоснованное, доказательство того, что PoS-подход в большинстве случаев не безопасен. Почему? Сейчас попробую ответить.

    PoSt проблемы

    Пожалуй, начну со списка:

  • Лимитирование входа внутрь системы распределения генерируемой ценности.

  • Цензурирование на низком уровне: здесь адресую как раз к Бутерину и его разборам по цензурируемости – их разберу в части второй (и да, к слову: цензурирование пулами тоже возможно, но оно куда проще и легче лечится).

  • Централизация при вторичном и первичном распределении (смотри примеры ниже).

  • Подключаемое в Pos оборудование всегда имеет огромную погрешность и избыточность, поскольку в сетях подобного рода просто нет параметра сложности и/или, что хуже, он создается синтетически, а не алгоритмически.

  • Таким образом, нулевая проблема, связанная с PoS, состоит в том, что это не алгоритм консенсуса в строгом смысле.

    В этом плане – первая часть определения в Wiki абсолютно верная:

    «Метод защиты в криптовалютах, при котором вероятность формирования участником очередного блока в блокчейне пропорциональна доле, которую составляют принадлежащие этому участнику расчетные единицы данной криптовалюты от их общего количества».

    В данном случае слово «пропорционально» можно опустить, поскольку на деле все бывает сложнее, но суть содержится в понятии «метод защиты». Видится, что на сегодняшний день никто упорно не хочет понимать эту, крайне существенную, разницу с PoW, где механизм защиты – часть механизма консенсуса.

    И все же, самая главная проблема любого подвида PoS – централизация за счет капитала. Вот несколько ярких примеров:

    • в 2021 году Nanse исследовали стейкинг ETH2 и выяснили, что более 60% всех монет в стейкинге контролируют всего четыре платформы: Binance; Coinbase; Kraken; Lido Finance, то есть CEX. В 2022 году ситуация не стала лучше: 64% стейкинга контролируется пятью организациями;

    • в EOS 50% и более (смотри пример) находилось на 10 адресах;

    • та же ситуация в Cosmos, где, согласно отчету: «угроза централизации в PoS реально существует; связь экономических интересов с процессом управления является главной движущей силой централизации; ни валидаторы, ни делегаты, ни сообщество не способны изменить ситуацию, так как все являются непосредственными участниками процесса, а следовательно, их действия детерминированы происходящим процессом»;

    • прочие.

    Но, допустим (хотя к этому нет никаких оснований), что централизация уйдет с эпохой Эфириума 2.0. Тогда остается еще целый пул не решенных и трудных вопросов. И один из них – это квадратичное усложнение разрешения спорных ситуаций.

    Поясню:

  • Как знаем, PoS-семейство основано на том, что для принятия решения требуется ⅔ голосов: имплементации разнятся от чейна к чейну, но суть именно в цифре в две трети.

  • Что же происходит, когда ⅔ не достигается? Верно, система просто зависает, и та же Solana «закрывается на обед». Поэтому, например, в Cosmos к Tendermint был добавлен IBC, но и он не идеален.

  • А далее, вам нужно лишь экстраполировать этот случай на мультичейн-системы и понять, что при их масштабировании и росте (а это не только Cosmos, Polkadot, Avalanche, но и EVM-решения, например) возникает усложнение при разрешении спорных ситуаций рассинхронизации на каждом последующем шаге.

  • В PoW такое попросту невозможно. Почему? Потому что принцип работы таких систем можно сформулировать примерно так: сложно найти (nonce) – легко проверить. А вот в PoS все с точностью до наоборот: найти просто – проверить крайне сложно.

    Допустим, до этого далеко и проблему тоже решат. Но как быть с лимитированным входом? Вот что имею ввиду: купив ASIC или GPU и подключив, имея расчеты к сложности сети, можете рассчитывать на вход в эту сеть и определенный доход. К слову, даже на устаревшем оборудовании, хотя это вопрос отдельный.

    В любом случае с PoS это не так абсолютно: нет никакого обратного параметра (терахеш – сложность), который бы позволял нелимитировано подключаться новым игрокам. В этом смысле централизация PoW-пулов надуманная: мало того, что за 13+ лет сами пулы, кроме истинно p2p, менялись, так еще не раз были случаи быстрого перехода с одного на другой (на примере NiceHash это особенно заметно) по разным основаниям и причинам. В то же время PoS доросли уже до градации на валидаторов и делегатов (или подобные роли), отдав поддержку инфраструктуры первым, но совершенно не позаботившись о том, что последующие механизмы масштабирования, такие как шардинг, требуют вероятностного выбора. А значит – последующей градации суперузлов. Об этом – ниже.

    И эта проблема фундаментальная, а не просто технологическая. Приведу метафору: положить деньги в банк может почти каждый, а вот создать банк – лишь избранные. Вопрос не только в минимальном обеспечительном капитале, но и лицензиях, различных стандартах и правилах от ЦБ etc. Ровно то же имеем в PoS, по этой ровно причине родились DPoS, LPoS и прочие ответвления.

    В ближайшие один-три года ожидаю случаи, когда некто делегирует суперузлу свои коины и не сможет получить их обратно по причине внутренней цензуры этого же самого суперузла. Но и механизма арбитража, кроме прямой жалобы в комьюнити, не будет.

    Подход со слешированием и прочими наказаниями самих суперузлов разберем в части об атаках, но здесь и сейчас стоит отметить: страхование через отбор средств как раз открывает ящик Пандоры низкоуровневых атак на сами PoS-системы в целом. То есть это так называемые деструктивные атаки, которые нацелены не на заработок внутри системы, а на полное ее разрушение. Тотальное уничтожение. И это еще одна фундаментальная и до сих пор не решенная проблема.

    Суммируя, выведу следующие проблемы PoS, которые позже и раскрою через атаки:

  • Архитектурные:
    а) проблема централизации суперузлов;
    б) проблема лимитированного входа;
    в) проблема хранения (см. ниже);
    г) иные.

  • Технологические:
    а) проблема истинной финализации;
    б) проблема простоя при недостижении ⅔;
    в) проблемы vdf-наследования и синхронизации;
    г) иные.

  • Социальные:
    а) проблема арбитража вне сети;
    б) иные.

  • Но самое удивительное, что описанные проблемы не обсуждаются, а скрываются. Так рождаются мифы о PoS. И о них – тоже несколько слов.

    Мифы о PoS

    Экологичность

    Вы наверняка читали этот отчет и слышали нечто подобное: «по данным на июнь 2022 года объем энергопотребления блокчейна Эфириум составляет 112 ТВт/ч в год. В результате замены майнинга на стейкинг этот показатель упадет на 99,95%». И ESG-повестка в тренде, и сторонников у эфира сразу больше. Но давайте попробуем разобраться, что здесь не так.

    Если предельно коротко и точно: всё.

    Для начала – простой набор тезисов:

  • Чем больше данных производите – тем больше данных вам нужно где-то хранить, поэтому можете снизить затраты на производство N-единиц данных, но не можете при этом же в такой же степени масштабировать хранение, потому что эта величина будет обратно пропорциональна. Проще говоря: чем выше TPS – тем больше хранилище.

  • Показатели для полных нод того же эфира – не секретные данные: 1-6+ терабайт сегодня доступны лишь потому, что не всякий хочет спамить сеть. Дорого. А теперь – посмотрите на сайдчейны для примера: навроде Polygon или BNB Chain (BSC). При том что первый еще и интегрирует ряд решений L2: для BSC – это уже 1 терабайт (напомню, что Эфириум запущен в 2015 году, а BSC лишь в 2020-м), а для валидатора – 2 Тб. И это абсолютно переспамленная сеть, в которой создается множество фейковых токенов, reg pull сервисов и прочего мусора, но которая при этом начала развиваться в 2020-2021 годах за счет роста популярности BNB-токена, то есть ей всего два полноценных года.

  • Поэтому, когда говорим об 1 000 000 валидаторов с низким потреблением (допустим даже, найдутся те, кто это сделает на 10-15 Вт к единице (не полной ноде)), забываем, что речь идет лишь об одном из четырех основных процессов: о подтверждении. Но есть еще хранение, проверка (не включая внешние при мультичейновости) и инфраструктура клиентов (пользователей) сети. И из-за инвертированной к PoW архитектуры PoS проверки – не тривиальные операции, которые могут включать десятки действий.

  • Все сводится к простому тезису: эффективность оборудования для майнинга сейчас близка к 100%, а в PoS она едва ли достигает 10%-30% (в зависимости от системы).

    PoS живет без резервирования

    Это как раз правда, а миф заключается в том, что якобы можно без резервирования создавать масштабируемые системы. О чем именно речь?

    О том, что когда вы, я или кто-то еще читает исследования о «зелености» PoS, то есть об энергопотреблении таких систем, то нигде нельзя найти простых ответов о системе резервирования. Ведь когда вы подключаете GPU-риги или ASIC на ферму, у вас есть:

    • энергоэффективный блок-питания (сравните потребление популярного S9 и S19+ хотя бы);

    • максимально энергоэффективный чип (напомню: Application-Specific Integrated Circuit переводится как «интегральная схема для конкретного применения»);

    • устоявшуюся систему оптимизации;

    • возможность double-майнинга.

    В PoS лагере же твердят о том, что «все работает на малинках», но забывают о многолетней IT-практике, где резервное подключение и хранение – базовые элементы безопасности и устойчивости любой системы. Облачные решения потому и заняли множество ниш, что не каждый сам способен создать столь сложный набор.

    Достаточно понимать CAP-теорему (consistency, availability, partition-tolerance), чтобы сделать вывод: блокчейн (и в определенной степени – DAG) обладает свойством доступности, когда всякий запрос завершается неким установленным откликом, а равно и свойством устойчивости к разделению. То есть система продолжает работать, даже если некоторые узлы выходят из строя. Все это приводит к разнородности в согласованности данных. Все это позволяет сделать вывод, что доступность и устойчивость к разделению требуют резервирования и дублирования. Но пока все держится на обещаниях, хотя простои Polygon, Solana и других блокчейнов при малейшем масштабирования должны были бы насторожить. Тем более – повторные. Многократные.

    Можно зайти с другого ракурса: «время, которое требуется майнеру с оборудованием, способным выполнять (некоторое количество) операций в секунду, чтобы найти действительный блок, имеет экспоненциальное распределение…». И это в итоге приводит к тезису против PoW. 

    Но на деле это как раз плюс, а не минус: мы точно, за счет сложности, можем прогнозировать средне- и долгосрочное распределение многих параметров в сети, тогда как в PoS такого механизма попросту нет (речь именно об аппаратно-программной части, а не токеномике). И поэтому, когда вы верите, что «узел валидатора может быть запущен на обычном ноутбуке», – значит, закрываете глаза на то, что Эфириум-как-суперкомпьютер не может иметь меньше памяти ни в каком из направлений, если хочет развиваться. Уж не говорю о том, что для p2p-сетей стабильность оборудования и подключения – куда более существенные параметры.

    Проще говоря: или трилемма блокчейна не верна, или разработчики PoS о ней забыли на время и решили сделать все, везде и сразу.

    Что дальше? Атаки

    Итак, как только PoS станут по-настоящему популярны и массовы, возникнет целый пул атак, которые рассмотрим отдельно, но тизер по которым опишу сейчас, чтобы был понятен масштаб деяний:

    1. Архитектурные атаки общего порядка:

    • ничего на кону – пожалуй, самая значимая и мало разобранная атака;

    • картельный сговор;

    • атаки выхода (long distance attack и прочие);

    • иные.

    2. Атаки на целостность:

    • Fake stake – атака, возможная по причине не учета подключаемых мощностей и занижения минимальных требований к железу;

    • DDoS (на ноды и другие сетевые элементы) – более широкая атака, чем первая, но она уже применяется в системах, где заявлены дешевые или «почти бесплатные» транзакции (и эта ложь приведет нас к очень пагубным последствиям);

    • атаки на пользователя:
      а) сивилла-подобные атаки;
      б) атаки затмения;
      в) иные;

    3. Технико-экономические атаки:

    • атаки первичного распределения;

    • атаки обратного построения;

    • атаки через (прямые или не прямые) взятки;

    • атаки через дополнительные вычисления;

    4. L2-атаки в силу как раз возможной остановки и рассинхронизации L1-мультичейн решений;

    5. Иные, в том числе – устаревшие и экзотические такие, такие как: на возраст монет.

    Сразу скажу, что подобный классификатор нельзя принять за полный или точный, поскольку он создан для аппроксимации векторов атак, поэтому позже представлю более развернутую градацию, а пока всё и…

    До!

    Источник: ru.investing.com

    Вас также может заинтересовать:

    Оставить комментарий

    О САЙТЕ

    Все новостные материалы на данном сайте взяты из открытых источников – имеют обратную ссылку на материал в интернете или присланы посетителями сайта и предоставляются исключительно в ознакомительных целях. Права на материалы принадлежат их владельцам. Администрация сайта ответственности за содержание материала не несет. Если Вы обнаружили на нашем сайте материалы, которые нарушают авторские права, принадлежащие Вам, Вашей компании или организации, пожалуйста, сообщите нам.

    ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

    КриптоСтрана © 2022 – Все права защищены.