Polskie tłumaczenie Summary: What is Proof of Stake? (Aggelos Kiayias) opublikowanego przez @maki.mukai z IOHK Team 1 sierpnia 2018
Profesor Prof Aggelos Kiayias jest głównym naukowcem w IOHK i kierownikiem Katedry Cyberbezpieczeństwa i Prywatności na Uniwersytecie w Edynburgu. Jego zainteresowania badawcze dotyczą bezpieczeństwa komputerowego, bezpieczeństwa informacji, kryptografii stosowanej i podstaw kryptografii ze szczególnym uwzględnieniem technologii blockchain i systemów rozproszonych, głosowania elektronicznego i bezpiecznych protokołów wielostronnych oraz zarządzania prywatnością i tożsamością. Był odpowiedzialny za opracowanie Ouroboros, algorytmu Proof-of-Stake zaproponowanego dla Cardano. Ouroboros jest potwierdzalnie bezpieczny, co oznacza, że oferuje gwarancje bezpieczeństwa, które zostały matematycznie udowodnione.
W powyższym filmie profesor Kiayias daje nam wgląd w to, czym jest Proof-of-Stake i jak wypada w porównaniu z Proof-of-Work.
Warstwa zgodności i konsensus
- protokół Ouroboros jest rdzeniem blockchainu Cardano
- jest to warstwa zgodności, co oznacza, że użytkownicy mogą poprosić tę warstwę o sprawdzenie, czy transakcja została zintegrowana, a jej dane wyjściowe zostały zaakceptowane przez sieć
- warstwa zgodności jest jednym z najbardziej krytycznych elementów kryptowaluty
- oczywiście możliwe jest posiadanie jednego serwera i wdrożenie warstwy zgodności jako usługi scentralizowanej
- ten system zadziałałby i zapewniłby żywotność (żywotność oznacza, że transakcje będą przyjmowane do systemu)
- ta metoda ma również istotną wadę, ponieważ wprowadza pojedynczy punkt awarii w systemie
- serwer może zostać zhakowany lub kontrolowany przez kogoś, kto chce cenzurować dane transakcje, a zatem system byłby całkowicie na łasce tych, którzy go kontrolują, a wtedy te podmioty mogłyby decydować które transakcje są uwzględnione a które nie
- właśnie dlatego decentralizacja jest niezwykle ważna dla kryptowalut
- dzięki decentralizacji jesteśmy w stanie rozdzielić zaufanie z pojedynczego punktu awarii do zbioru podmiotów, które wspólnie świadczą tę samą usługę warstwy zgodności
- wskazuje to na klasyczny problem w informatyce, znany jako konsensus
- konsensus w dziedzinie informatyki jest badany od ponad 40 lat
- termin „konsensus” odnosi się do problemu, z którym boryka się grupa stron, gdy chcą osiągnąć zgodność w celu uzyskania tego samego efektu końcowego
- chociaż literatura dobrze rozumie ten problem, wszystkie rozwiązania, które zostały zbadane (przed pojawieniem się protokołu Bitcoin) mają tę samą wadę
- ta niedoskonałość polega na tym, że zakłada się, że zbiór stron, które korzystają z protokołu znają się nawzajem i że istnieje niezawodna infrastruktura nazewnicza
- chociaż ma to sens w przypadku klasycznych systemów w informatyce, nie jest kompatybilne ze sposobem działania Internetu ponieważ nie ma niezawodnej, dostępnej globalnie infrastruktury nazw
Potem przyszedł protokół Bitcoin…
- w 2009 roku pojawił się protokół Bitcoin, który po raz pierwszy umożliwił myślenie o rozwiązywaniu konsensusu bez zakładania wcześniej istniejących nazw dla uczestników obsługujących protokół
- jest to bardzo ważne, ponieważ wykonanie protokołu stało się publiczne i w zasadzie wszystkie zainteresowane strony są mile widziane i mogą stać się częścią wykonywania protokołu oraz przyczynić się do integralności księgi
- w ten sposób maksymalizuje się integralność systemu i możliwe jest stworzenie warstwy zgodności, która jest niezwykle trudna do zakłócenia
- jednak, z czasem wyszedł na jaw znaczący minus protokołu Bitcoin w postacji jego ogromnego zapotrzebowania na energię
- w celu obsługi protokołu wymaga się od uczestników rozwiązania tzw. „dowodu pracy”
- oznacza to, że każdy z serwerów biorących udział we wdrażaniu tej warstwy zgodności musi rozwiązać trudny problem obliczeniowy, a to wymaga dużej ilości energii
- więc chociaż zapewnia protokołowi wiele pożądanych cech decentralizacji, ma również wadę polegającą na tym, że wymaga bardzo wysokiego wydatku energii
- z tego powodu w społeczności Bitcoin na początku dyskutowano czy można zachować cechy decentralizacji, jednocześnie usuwając marnotrawstwo energii
- wiele pomysłów zostało zaproponowanych w tym czasie przez wiele osób
Proof-of-Stake
- spośród tych propozycji Proof-of-Stake (PoS) stał się najbardziej widocznym i najbardziej przekonującym sposobem na wyeliminowanie potrzeby dowodu pracy i związanego z tym marnotrawstwa energii
- teraz z PoS to, co uczestnicy robią, aby rozwijać protokół, to odwoływanie się do zasobów, które już istnieją i są zapisane w księdze
- to skierowanie nie wymaga wydatku energetycznego
- i to właśnie umożliwia PoS zapewnienie podobnego typu decentralizacji, jak w przypadku Bitcoina, ale bez marnowania energii, jak przy blockchainie Bitcoina lub innych protokołów opartych na PoW
- Protokoły PoS mogą korzystać ze wszystkich najnowocześniejszych, dostępnych obecnie narzędzi kryptograficznych i zapewniają protokoły blockchain, które mogą faktycznie skalować i być bardziej partycypacyjne niż inne protokoły znajdujące się w przestrzeni księgi rozproszonej
- a ponieważ te protokoły PoS są oparte na narzędziach kryptograficznych (takich jak podpis cyfrowy i certyfikaty klucza publicznego), mają one możliwość korzystanie z protokołów kryptograficznych, które oferują przydatne usługi i bardzo naturalnie budować te protokoły na podstawie rejestrów PoS
- w ten sposób księgi PoS mogą zapewniać rodzaj funkcjonalności, która jest dość wszechstronna i spełnia wymagania wielu różnych aplikacji, w tym między innymi głosowania elektronicznego, menedżera łańcucha dostaw i wielu innych aplikacji księgi dystrybucyjnej o wysokiej wartości