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

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.

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

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

Proof of Stake – hyvät ja huonot puolet

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