Proof of Stake (PoS): как валидаторы обеспечивают безопасность блокчейна
Proof of stake (PoS) — это механизм консенсуса, в котором валидаторы блокируют монеты, называемые стейком, чтобы иметь право участвовать в добавлении блоков в блокчейн. Механизм консенсуса — это правило, позволяющее множеству компьютеров согласовать единый общий реестр данных без участия центральной стороны. Валидатор — это участник, который предлагает и проверяет блоки транзакций. Самый известный пример блокчейн-сети на PoS — это Ethereum, на который мы будем ссылаться в этой статье.
Что такое валидатор и что он блокирует?
Валидатор — это участник, который предлагает и проверяет блоки транзакций, делая это с помощью программного обеспечения, запущенного на ноде. Нода — это компьютер, на котором работает программное обеспечение блокчейна; он подключается к другим компьютерам и может проверять блоки.
Стейк — это количество монет, которое валидатор блокирует в качестве условия для добавления блоков в блокчейн. Слово «стейк» обозначает именно эту заблокированную сумму, а правила блокчейна определяют, сколько монет валидатор обязан заблокировать.
В документации Ethereum минимальный стейк для активации валидатора установлен на уровне 32 монет. В этой модели валидатор, который хочет прекратить работу, проходит через процедуру выхода, а выходы ожидают своей очереди, поэтому время ожидания валидатора зависит от того, сколько других валидаторов выходят из системы одновременно.
Как работает proof of stake?
В модели proof of stake, используемой Ethereum, правила выбирают одного активного валидатора в каждом слоте для предложения блока, а остальные валидаторы затем подтверждают его аттестацией. Слот — это фиксированный промежуток времени, в течение которого может быть предложен один блок. Аттестация — это голос, который валидатор подписывает и отправляет в поддержку своего собственного представления о цепочке, то есть цепочки блоков такой, какой её видит данный валидатор.
Выбор является псевдослучайным, то есть решение принимает алгоритм, заложенный в правилах. Вероятность быть выбранным взвешивается по эффективному балансу валидатора, то есть по той сумме стейка, которую учитывают правила, вплоть до установленного ими предела. Таким образом, более крупный стейк повышает шанс быть выбранным — но лишь до этого предела, а сам выбор остаётся псевдослучайным, поэтому более крупный стейк не определяет напрямую, кто предложит следующий блок. Более крупный стейк также не делает держателя валидатором: условием становления валидатором является блокировка как минимум минимального стейка.
Выбранный валидатор, называемый предлагающим (proposer), собирает транзакции в блок, подписывает его цифровой подписью и рассылает другим компьютерам сети. Каждый активный валидатор аттестует один раз за эпоху — фиксированную группу слотов. Валидаторы, которые аттестуют в данном слоте, образуют комитет — группу, которую правила выбирают случайным образом. После этого ноды сети могут проверить блок и содержащиеся в нём транзакции.
Задокументированная модель PoS-алгоритма Ethereum использует слоты по 12 секунд и эпохи по 32 слота. Таким образом, эпоха длится 384 секунды, то есть 6,4 минуты: 32 слота по 12 секунд каждый.
Что происходит, если валидатор нарушает правила?
Слэшинг — это штраф, при котором у валидатора изымается часть или весь стейк. В Ethereum слэшинг также принудительно выводит валидатора из сети. Правила применяют слэшинг за конкретные нарушения, например за подписание двух разных блоков для одного и того же слота.
Валидатор, который пропускает определённые обязанности по аттестации, может получить штраф меньше, чем слэшинг, хотя отсутствие предложенного блока само по себе не влечёт штрафа. Правила каждого блокчейна сами определяют размеры штрафов и условия их применения.
Proof of stake устроен так, что для добавления блока валидатору Ethereum необходимо заблокировать ETH, который правила могут подвергнуть штрафу.
Как держатели монет могут участвовать, не запуская собственного валидатора?
Делегирование — один из способов для держателя монет участвовать, не запуская собственного валидатора. Делегирование означает, что участник позволяет сервису или пуловому объединению запускать валидатора от его имени. Пуловое объединение в данном случае — это не майнинг-пул. Это, скорее, договорённость, при которой несколько держателей объединяют небольшие суммы монет, чтобы набрать минимальный стейк.
В случае с сервисом провайдер запускает валидатора, а держатель предоставляет монеты. В случае с пуловым объединением валидатора запускает третья сторона. В обоих случаях держатель полагается на сторону, которая управляет валидатором.
Для сервиса то, кто хранит ключи вывода средств — ключи, контролирующие, куда могут быть отправлены заблокированные монеты, — держатель или провайдер, зависит от конкретной договорённости.
Чем proof of stake отличается от proof of work?
Proof of work (PoW) и proof of stake — это механизмы консенсуса, каждый из которых определяет, какой участник добавляет следующий блок: proof of work связывает это право с вычислительной работой, а PoS-консенсус — с монетами, которые блокирует валидатор.
Отличаются ли модели proof of stake в разных блокчейнах?
Да. Proof of stake — это целое семейство моделей, и правила минимального стейка, выбора валидаторов, штрафов и выхода из системы могут различаться от одного блокчейна к другому.
Длительность слота, длительность эпохи и минимальный размер стейка — это параметры правил блокчейна, и они могут меняться при обновлении этих правил.
27 ноября 2025 г.
