Avoin toiminta

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake on innovatiivinen konsensusmekanismi, joka on otettu käyttöön hajautettujen lohkoketjujen parissa. Sen päämääränä on tarjota energiatehokkaampi, nopeampi ja taloudellisesti kannustavampi ratkaisu yhteisymmärryksen saavuttamiseksi lohkoketjuissa verrattuna perinteiseen Proof of Work -mekanismiin.

Tässä mekanismissa lohkoketjun solmut eli validoijat steikkaavat osan omistamistaan kryptovaluutoistaan osallistuakseen lohkoketjun ylläpitoon ja uusien lohkojen validointiin. Mitä suurempi lukittujen varojen määrä on, sitä suurempi mahdollisuus on tulla valituksi lohkojen vahvistajaksi, jolloin on mahdollista saada tuottoja sijoituksilleen.

Mikä on Proof of Stake (PoS)?

Proof of Stake (PoS) on konsensusmekanismi, jota lohkoketjut käyttävät kryptoihin liittyvien tapahtumien vahvistamiseen ja autentikointiin sekä yhteisymmärryksen saavuttamiseen lohkoketjun julkisen tilikirjan tilasta.

Tämä konsensusmekanismi käyttää tässä hyväkseen validoijia, jotka sitovat eli lukitsevat kryptojaan lohkoketjuun saadakseen oikeuden kilpailla lohkojen vahvistamisesta ja niiden lisäämisestä ketjuun.

PoS pyrkii tarjoamaan energiatehokkaamman, paremmin skaalautuvan ja taloudellisesti kannustavan lähestymistavan yhteisymmärryksen saavuttamiseen hajautetuissa lohkoketjuissa. Se on Proof of Work -konsensusalgoritmin kanssa yksi käytetyimpiä mekanismeja, joita käytetään tähän tarkoitukseen.

Techopedia selittää Proof of Staken merkityksen lohkoketjuissa

Proof of Stake PoS on tullut tunnetuksi erityisesti Ethereum-lohkoketjun kautta

PoS kehitettiin parantamaan lohkoketjujen skaalautuvuutta ja kuluttamaan vähemmän energiaa sen ylläpitämiseen kuin edeltäjänsä eli Proof of Work -konsensusmekanismi. Tällä tavoin se pyrkii ratkaisemaan niitä ongelmia, joita esimerkiksi Bitcoinin louhintaan liittyy.

Hajautetussa lohkoketjuissa ei ole keskitettyä toimijaa tapahtumien vahvistamiseen ja tilikirjan eheyden ylläpitämiseen. Esimerkiksi fiat-rahan kohdalla tällainen keskitetty toimija on keskuspankki tai tavallinen pankki, joka ylläpitää yksityistä tilikirjaa kaikista sen palveluissa tapahtuneista transaktioista.

Sen sijaan konsensusmekanismit mahdollistavat verkoston osallistujien työskennellä yhdessä sopiakseen tapahtumien oikean järjestyksen ja niiden oikeellisuuden, Tällä tavoin voidaan varmistaa, että kaikki solmut päätyvät samaan johtopäätökseen lohkoketjun senhetkisestä tilasta.

Hyödyntämällä Proof of Stake -mekanismia lohkoketjut voivat saavuttaa konsensuksen energiatehokkaammalla tavalla, mikä taas vähentää niiden ympäristövaikutuksia. PoS tarjoaa kryptokehittäjille myös skaalautuvuuteen liittyviä etuja, koska se vähentää lohkojen vahvistamiseen vaadittavaa laskennallista kuormitusta.

Tämä etu tulee esiin varsinkin silloin, kun lohkoketju kasvaa suureksi. Tehokkaampi konsensusmekanismi mahdollistaa palveluiden skaalautumisen suuremmalle käyttäjäkunnalle helpommin ja siten, etteivät kustannukset nouse liian suuriksi.

Kuinka Proof of Stake toimii?

PoS-mekanismi perustuu steikkaamisen käsitteeseen, joka vaatii kaikilta lohkoketjun validoijilta lukitsemaan tietyn määrän omistamaansa kryptovaluuttaa lohkoketjuun. Nämä kolikot toimivat vakuutena siitä, että validoijat voivat osallistua uusien lohkojen varmistamiseen ja luomiseen, jolloin uudet lohkot voidaan lisätä lohkoketjuun turvallisella ja tehokkaalla tavalla.

Steikattu kryptojen määrä toimii vakuutena validoijien osalta, mikä kannustaa heitä toimimaan rehellisesti ja noudattamaan lohkoketjun sääntöjä. Mitä suurempi steikattujen kryptojen määrä on, sitä todennäköisemmin kyseinen validoija tulee valituksi uuden lohkon käsittelijäksi. Tätä kautta voidaan luoda validoijille toimintaympäristö, joka motivoi heitä ylläpitämään verkon eheyttä.

Mikäli lohkoketjussa havaitaan ongelmia jonkin validoijan toimesta, se saattaa menettää steikatut varansa. Steikkaus toimii täten turvamekanismina lohkoketjussa.

Valitut validoijat ehdottavat uusien lohkojen lisäämistä lohkoketjuun vuorotellen. Validoija luo uuden lohkon, joka sisältää joukon käsiteltyä tapahtumia. Kukin transaktio priorisoidaan siten, että korkeamman prioriteetin saa sellaiset tapahtumat, jotka sisältävät suurempia maksuja tai ovat odottaneet pidempään tapahtuman käsittelyä.

Kun validoija ehdottaa uutta lohkoa lisättäväksi lohkoketjuun, verkon muut validoijat tarkistavat, että lohkossa käsitellyt tapahtumat noudattavat verkon konsensussääntöjä eivätkä riko protokollan toimintaa, kuten luomalla duplikaatteja tai tapahtumien virheellisiä allekirjoituksia.

Konsensus saavutetaan sen jälkeen, kun selkeä enemmistö validoijista hyväksyy ehdotetun uuden lohkon. Tämä sopimus saavutetaan tyypillisesti erilaisilla siihen tarkoitetuilla mekanismeilla, kuten Byzantine Fault Tolerance (BFT) tai Delegated Proof of Stake. Niissä on tarkemmin määritelty se, kuinka monen validoijan täytyy hyväksyä lohko, jotta se lisätään kirjanpitoon.

Kun lohko on validoitu ja hyväksytty verkoston toimesta, se lisätään lohkoketjuun ja tulee näin osaksi muuttumatonta tilikirjaa. Tämä prosessi varmistaa sen, että kaikki verkossa osallistuvat solmut ylläpitävät johdonmukaista ja yhtenevää näkemystä tapahtumahistoriasta.

Prosessiin osallistumisesta palkkioksi annetaan lisää kyseisen lohkoketjun kryptovaluuttaa. Palkkion suuruus riippuu taas siitä, kuinka paljon tapahtuman käsittely on kustantanut ja kyseisen validoijan steikkaamien kryptojen määrästä. Samoin palkkion suuruuteen vaikuttaa se, kuinka kauan solmun ylläpitäjät ovat säilyttäneet varojaan lohkoketjussa.

Proof of Stake PoS toiminta pähkinänkuoressa selitettynä

Proof of Stake PoS transaktion varmistaminen ja kulujen muodostus

Eri PoS-mekanismit voivat käyttää erilaisia menetelmiä konsensuksen saavuttamiseksi. Esimerkiksi lohkoketjuissa, jotka käyttävät sharding-menetelmää, kaikki transaktiot jaetaan pienempiin osiin nopeampaa käsittelyä varten. Tämän jälkeen transaktioita lisätään shard-lohkoon, jonka oikeellisuudesta järjestetään äänestys validoijien toimesta.

Proof of Stake Ethereum 2.0:ssa

Ethereum 2.0 on kauan odotettu päivitys Ethereum-lohkoketjuun. Se edustaa yhtä merkittävimmistä PoS-toteutuksista lohkoketjujen piirissä tähän mennessä. Ethereum siirtyi PoW-konsensusmekanismista PoS:iin käsitelläkseen skaalautuvuuteen liittyviä ongelmia ja luodakseen kestävämmän ja taloudellisesti järkevämmän ekosysteemin.

Ethereumin Proof of Stake -mekanismi – tunnettu nimellä Beacon Chain – tuo mukanaan niin sanotut validointisolmut, jotka steikkaavat Ether-kolikoita turvatakseen verkon toiminnan ja ansaitakseen palkkioita. Jotta toimija voi päästä validoijaksi Ethereum 2.0:ssa, sen täytyy steikata vähintään 32 etheriä ja lukita ne älykkääseen sopimukseen Ethereum 1.0 -ketjussa.

Mikäli he onnistuvat tekemään tämän, validoijat saavat palkkioina lisää ethereitä. Mekanismi on jo laajalti käytössä esimerkiksi ERC-20-pohjaisten kolikoiden keskuudessa.

Ethereum 2.0:n myötä toteutetaan mekanismi, joka tunnetaan nimellä Casper Friendly Finality Gadget (FFG). Casper FFG:n avulla pyritään lanseeraamaan “lopulliset lohkot” -konsepti, joilla viitataan sellaisiin lohkoihin, jotka ovat saavuttaneet peruuttamattoman konsensuksen verkossa.

Tämän uuden teknologian avulla voidaan vähentää riskiä esimerkiksi double-spending-hyökkäysten osalta, mikä tekee PoW-pohjaisista lohkoketjuista turvallisempia.

Tässä mielessä Ethereumin tulevaisuus näyttää hyvältä, sillä se pystyy tarjoamaan uudenlaista teknologiaa ja ominaisuuksia kryptomarkkinoille. Mikäli Ethereum ETF hyväksytään jossain vaiheessa lähitulevaisuudessa, sen kurssi sisältää selkeää nousupainetta tulevaisuutta ajatellen.

Mitkä kryptovaluutat käyttävät Proof of Stake?

Useat kryptovaluutat käyttävät PoS:ää konsensusmekanisminaan Ethereumin lisäksi.

Niihin kuuluvat esimerkiksi nämä laajalti tunnetut altcoinit:

  1. Cardano (ADA)
  2. Polkadot (DOT)
  3. Tezos (XTZ)
  4. Algorand (ALGO)

Kaikki nämä lohkoketjut käyttävät PoS:ää saavuttaakseen konsensuksen tehokkaasti ja tarjoavat näin ollen päivitetyn vaihtoehdon Proof of Work -mekanismille.

Proof of Stake vs. Proof of Work

PoS ja PoW ovat kaksi erilaista lähestymistapaa saavuttaa yhteinen käsitys lohkoketjun tilasta. Toisin kuin Proof of Stake, joka nojaa viime kädessä laskentatehoon ja perinteiseen louhintaan transaktioiden vahvistamiseksi, PoS toimii validoijien eli solmuihin perustuvalla tavalla.

PoS turvallisuus

Rangaistukset väärinkäytöksistä

Kryptovaluutan steikkaamisen myötä validoijilla on vahva intressi ylläpitää verkon arvoa ja turvallisuutta, koska he saavat siitä palkintoja. He riskeeraavat osan säilyttämistään varoistaan, jos heidät todetaan syyllisiksi väärinkäytöksiin tai verkon sääntöjen rikkomiseen, kuten lohkojen kaksinkertaiseen allekirjoittamiseen, konsensuksen manipulointiin tai velvollisuuksiensa laiminlyöntiin. Rangaistukset väärinkäytöksistä kannustavat validoijia toimimaan rehellisesti ja ylläpitämään verkon eheyttä.

Satunnaiset valintamekanismit

PoS-verkostot sisältävät myös satunnaisuuteen perustuvia mekanismeja validoijien valitsemiseksi lohkojen tarkistamiseen. Tällä pyritään varmistamaan se, että lohkojen luomisprosessi pysyy arvaamattomana ja vastustuskykyisenä mahdollisille manipulaatioille. Koska validoijien tehtävät voivat vaihdella ajan myötä, yksittäisen toimijan on vaikea käyttää liian suurta vaikutusvaltaa verkossa.

Likviditeetti

Forex-markkinat ovat yksi maailman likvideimmistä markkinoista, joiden päivittäinen kaupankäyntivolyymi on jopa biljoonia dollareita. Tämä pätee erityisesti suurten valuuttojen, kuten USD:n, GBP:n, CHF:n ja JPY:n kohdalla.

PoS:in vastustuskyky hyökkäyksiä vastaan

PoS-verkostot on suunniteltu kestämään erilaisia hyökkäyksiä ja häiriöitä sitä varten luotujen mekanismien avulla, joihin kuuluvat esimerkiksi jo edellä mainitut Byzantine Fault Tolerance tai Delegated Proof of Stake mekanismit. Niiden avulla hyökkäyksiä voidaan estää ilman, että verkon konsensus on vaarassa.

Haavoittuvuudet ja haasteet

Pitkän kantaman hyökkäykset

PoS-verkostot ovat alttiita niin sanotuille pitkän kantaman hyökkäyksille, joissa hyökkääjällä on merkittävä määrä kryptoja steikattuna ja hän voi yrittää kirjoittaa uudelleen lohkoketjun historian luomalla vaihtoehtoisen ketjun. Toisin kuin PoW:ssa, jossa tilikirjan tapahtumien uudelleenkirjoittaminen vaatisi valtavan laskentatehon ja olisi taloudellisesti kestämätöntä, PoS mahdollistaa hyökkääjille panostamisen useisiin ketjuihin samanaikaisesti, mikä tekee tällaisesta hyökkäyksestä ainakin teoriassa toteuttamiskelpoisen.

Ei mitään menetettävää

Koska PoS-validoijat voivat teoriassa validoida useita ketjuja ilman merkittäviä kustannuksia, heillä on vain vähän menetettävää validoidessaan useita keskenään ristiriitaisia lohkoja tai ketjuja samanaikaisesti. Tämä voi johtaa ketjun fragmentoitumiseen ja konsensuksen epäselvyyteen. Tätä kutsutaan tässä yhteydessä “Nothing at Stake Problem” -ongelmaksi. Vaikka erilaiset tekniikat, kuten rangaistukset väärinkäytöksistä ja erilaiset tarkastukset, pyrkivät lieventämään ongelmaa, se on siitä huolimatta pysyvä ongelma PoS-verkostoissa.

Sybil-hyökkäykset

PoS-verkostot voivat olla myös haavoittuvaisia Sybil-hyökkäyksille, joissa hyökkääjä luo useita pseudonyymejä identiteettejä eli sybileitä saadakseen suhteettoman suuren vaikutusvallan lohkoketjussa. Hyökkääjät voivat lisätä mahdollisuuksiaan tulla valituksi validoimaan lohkoja ja hallitsemaan verkon konsensusta jakamalla steikkauksensa useiden validoijasolmujen kesken.

Proof of Stake – hyvät ja huonot puolet

Plussat 

  • Ympäristön kannalta kestävä
  • Tehokas transaktioiden käsittely
  • Rehellisyyteen kannustavat palkitsemisjärjestelmä
  • Turvallisuus
  • Tapahtumat voidaan saattaa nopeasti valmiiksi

Miinukset 

  • Keskitetyn vallan riski
  • Haavoittuvuus hyökkäyksille
  • Taloudellinen keskittyminen
  • Pienempien osallistujien vaikeaa päästä mukaan validoijiksi
  • Liiallinen riippuvuus aktiivisista validoijista

Yhteenveto

Proof of Stake -mekanismi edustaa evoluution yhtä vaihetta lohkoketjujen konsensusmekanismien kehityksessä. Se tarjoaa kehittäjille energiatehokkaan ja skaalautuvan vaihtoehdon perinteiselle PoW-lähestymistavalle.

PoS mahdollistaa verkon käyttäjille mahdollisuuden steikata kryptovaluuttansa lohkoketjuun ja ansaita sitä kautta tuottoja. Näin heidän ei tarvitse investoida kalliiseen louhintalaitteistoon, kuten esimerkiksi Bitcoinin tapauksessa.

Stakkaaminen tarjoaa validoijille kannustimen edistää lohkoketjun eheyttä ja turvallisuutta, vaikkakin se tarjoaa myös mahdollisuuksia hyökkääjille saada vahinkoja aikaan.

Onkin hyvä huomioida, että PoS-mekanismien variaatiot tulevaisuudessa todennäköisesti monipuolistuvat, koska lohkoketjun kehittäjät etsivät tapoja lisätä lohkoketjun turvallisuutta ja tehokkuutta mutta kuitenkin siten, etteivät ympäristöön liittyvät ongelmat nosta päätään.

Proof of Stake – UKK

Mikä on Proof of Stake –konsensus yksinkertaisesti ilmaistuna?

Voiko PoS-menetelmällä tienata tuottoja?

Kuinka turvallinen Proof of Stake -menetelmä on?

Mikä kryptovaluutta käyttää PoS-mekanismia?

Samankaltaiset termit

Nicole Willing
Teknologiatoimittaja

Nicole Willingillä on kahden vuosikymmenen kokemus kirjoittamisesta ja toimittamisesta teknologian sekä finanssimaailman saralla. Häneltä löytyy asiantuntemusta niin raaka-aineista, pääomista ja kryptovaluutoista kuin teknologiasektorin tuoreimmista trendeistä puolijohteista sähköautoihin. Hänen taustansa telekommunikaatiolaitteita ja -palveluita sekä teollisuusmetallien tuotantoa käsittelevänä toimittajana tarjoaa hänelle ainutlaatuisen näkökulman esineiden internetin teknologioiden sekä teollisuuden lähentymiseen.