[БЛОКЧЕЙН] Виды майнинга и их общие принципы

Когда я только начинал разбираться с миром блокчейна меня пугали слова PoW, PoS, DPoS и прочие термины майнинга… Эта статья предназначена тем кто находится сейчас на том этапе - когда общее представление о том что такое блокчейн и криптовалюты уже имеется, но хочется разобраться получше. Если вы хотите вложить деньги в какой-то блокчейн, но не знаете что такое PoS-майнинг, то не поленитесь прочитать. Помните, что для того чтобы оценить инвестиционную привлекательность платформы, необходимо хотя бы в основных чертах понимать её технологическую базу. А майнинг это важнейший элемент технологии.

Дисклеймер: эта статья даёт очень поверхностное представление о видах майнинга, а сам я не являюсь экспертом по сетям или криптографии. Понимания которое тут даётся хватит только для самого общего взгляда. Если вы найдете в статье фактические ошибки - пожалуйста укажите на них автору в комментариях и мы попробуем внести грамотные исправления;

На заметку: если вы не понимаете некоторых терминов использованных в этой статье, попробуйте поискать их в криптословарике.

Процесс майнинга позволяет работать инфраструктуре блокчейна. Так как в распределенной сети нету никаких центральных серверов и корпорации которая бы их поддерживала, все необходимые для работы сети вычисления должны обеспечить сами её пользователи. А какой дурак станет гонять компьютер и жечь электричество просто так? Ну ладно… все мы этим иногда занимаемся, но вот ферму из десятка видеокарт, а то и целый ангар с асиками на энтузиазме не поднимешь. Нужна оплата. Процесс майнинга, помимо прочего, как раз позволяет эту оплату за поддержку сети получить. Но подходы тут бывают разные.

Proof of Work (PoW)

Классический вариант майнинга, используемый сетью Биткойна и множеством других криптовалют. Переводится как “доказательство работы”. Суть в следующем - чтобы добыть блок и получить с него комиссии и / или эмиссию новых монеток, майнеры соревнуются между собой вычислительными мощностями. Тут, как и в большинстве других случаев, работает принцип лотереи - каждый участник имеет шанс найти блок, но этот шанс пропорционален тому сколько вычислительной мощи ты задействовал. Если у тебя слабый домашний ПК то условный “билетик” будет один, а если огромная вычислительная ферма то миллион билетиков.

Плюсы

Надёжность Считается что PoW майнинг даёт непревзойдённую надёжность пропорциональную размеру сети. Действительно, если на сеть пашут огромные вычислительные центры по всему миру то будет очень и очень дорого скупить и запитать такие мощности чтобы злонамеренно влиять на неё. Особенно внезапно. Впрочем для мелких проектов это наоборот угроза, если у вас маленький альткойн с небольшим хешрейтом то потенциально любой владелец гигантской биткойн-фермы может съесть его на завтрак;
Требуются капитальные вложения. А значит с актива нельзя так уж просто соскочить. Если у тебя есть ангар с асиками он должен работать и приносить прибыль. Что привязывает виртуальный актив (криптовалюту) к активам реальным - зданиям, компьютерам, электроэнергии;
Позволяет загрузить излишние мощности энергосистем. Проблема конечно необычная, но вот в Китае сейчас понастроили электростанций под которых ещё нет мощностей. Потому то почти весь майнинг сейчас работает в Китае;

Минусы

Непроизводительные траты. Энергия сжигается в куда больших масштабах чем это требуется для реальной устойчивости сети, так как майнеры гонятся за мощностью ради выигрыша в лотерее. Не самое экологичное решение.
Централизация. Если участвовать в лотерее с приличным шансом может только огромный вычислительный пул, в ней перестают участвовать мелкие игроки. А крупных игроков всегда меньше чем мелких. Идёт процесс централизации делающий систему уязвимой. Что будет если крупных китайских майнеров возьмёт “на пушку” их правительство? (ответ, ничего смертельного, но всё же неприятно)

В зависимости от того, на каком оборудовании оптимально вести майнинг, он разделяется на CPU (процессорный) и GPU (на видекартах) типы. Есть так же "заточенные" специально под эту задачу микросхемы - ASIC (асики), которые значительно более эноргоэффективны, но подходят только под определённый алгоритм рассчёта хешей. Некоторые криптовалюты, для диверсификации майнинга применяют сразу нсеколько вариантов шифрования, что позволяет майнить их на различном оборудовании.

Я не знаю считаются ли PoW системами такие штуки как Golem и SONM, которые считают не просто хеши, а делают полезную работу создавая единый децентрализованный уберкомпьютер. Может быть знатоки в комментариях подскажут - я с удовольствием включу в статью дополнительные подробности.

Proof of Stake (PoS)

Переводится аббревиатура PoS как “доказательство ставки / доли”. Суть тут такая - нода производит только тот объём работы, который необходим для реального функционирования сети. А количество “лотерейных билетиков” определяется размером ставки. Например - по одному билету на ноду. Чтобы майнеры не плодили тысячи нод и не превращали всё это в пародию на PoW, на каждой такой ноде нужно зафиксировать определённую ставку (stake). Например 1000 монеток. Они должны быть заморожены и тогда дадут право подписывать транзакции от имени одной ноды. Хочешь держать сотню нод - на здоровье, только изволь заморозить сотню тысяч монеток.

Плюсы:

Токены работают на вас но не теряются в процессе. Затраты на поддержание PoS ноды конечно есть, ведь она всё ещё работает как полноценный сетевой узел с полным блокчейном, но не такие безумные как на PoW фермы. Фактически это как срочный банковский вклад - положил 1000 монеток, в конце года получил +50 новых!
Токены исключаются из спекулятивного оборота, уменьшая волатильность рынка и создавая давление на цену вверх;

Минусы

Низкая доступность по цене Получить “процент на вклад” может только очень богатый буратина. Так например супернода Dash при его цене в, 140 долларов за монетку, будет стоить 140 000 долларов… ничо так минимальная сумма вклада. А если капитализация доберется до уровня биткойна или выше? Вопрос правда решается надстройкой позволяющей собрать коллективную ноду и автоматически распределять выгоды от неё между участниками пропорционально долям / вложению мощностей. Но такой вариант есть не везде.
Надёжность? Существуют сложные соображения о том, что PoS ведет к централизации сети и снижает её надёжность. Сути этих доказательств мне понять так и не удалось. Может я дурак, а может те кто их пишет. Но вот насколько мне известно, ни одна PoS сеть взломана до сих пор не была, а на рынке такие блокчейны присутствуют не первый год и замечательно себя чувствуют.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Делегированное доказательство доли, это такой PoS на стероидах. К тем кто хочет заверять новые транзакции (и получать награду) как обычно предъявляются определенные требования по поддержанию работоспособной ноды и выполнению некоторых специальных функций. Любой кто выполняет эти требовяния имеет право стать кандидатом, однако количество полноценных “делегатов сети" (майнеров) ограничивается. Чтобы попасть в это ограниченное число, нужно выиграть демократические выборы - у вас должно быть достаточно поддержки держателей токенов, каждый из которых голосует с силой пропорциональной количеству имеющихся у него “акций сети”. От косячных делегатов соответственно можно избавляться, так как демократия тут непрерывная - голос выдаётся и забирается в любой момент. Чтобы не попавшие в круг избранных делегатов создавали давление снизу и конкуренцию устоявшимся делегатам, им выделяется некоторое количество не закреплённых ни за кем нодомест - например у нас 100 кандидатов стремящихся быть делегатами, мы даём каждому кандидату 1/100 шансов подписать транзакцию, когда она должна быть подтверждена “свободной” нодой. Если сеть достаточно большая и дорогая, битва за право стать делегатом будет не шуточная и высокая конкуренция кандидатов приведёт к увеличению качества их работы.

Именно DPoS используется в сетях основанных на технологии Graphene - таких как наш с вами Голос (а так же например Steem и BitShares).

Плюсы

Невероятная скорость сети Избранные делегаты могут не дожидаться проверки половины всех нод сети и проводить любую транзакцию если она подходит к блоку который был передан на вход (ведь он поступил от доверенного делегата);
Демократия Все пользователи вовлечены в процесс управления сетью и имеют свой вес, даже если это всего 1 токен;
Хорошая управляемость, наличие механизмов принятия решений о будущем сети;

Минусы

Большая централизация Делегатов ограниченное количество. Но в целом их достаточно легко заменить если они начинают косячить или оказываются иначе скомпрометированы;
Надёжность? Опять же до сих пор ни разу DPoS сеть взломана не была и возможно идеи о снижении надёжности притаком алгоритме майнинга - это происки недоброжелателей. Желающих наложить лапу на сотни миллионов долларов в Steem я думаю есть много, но пока они ничего не смогли поделать;

Proof of Identity

Доказательство идентичности. Единственное препятствие на пути варианта 1 аккаунт = 1 голос это то, что аккаунтов можно насоздавать сколько угодно и тогда сеть превратиться в легион ботов. Однако если кошелёк привязан скажем к биометрическим данным участника системы, то он может содержать свою уникальную ноду и заверять транзакции по лотерее без потребности доказывать что у него есть много токенов или лишних мощностей. Тут конечно можно наворачивать системы разного уровня сложности.

Плюсы

Свобода! Равенство! Братство! (а может наоборот Большой Брат)

Минусы

Какие-то проекты с таким прицелом разрабатываются, но рабочих помоему ещё нет.

Гибридный майнинг

Для того чтобы достичь баланса между плюсами и минусами различных видов майнинга, часто применяется их объединение по самым разным схемам. Сейчас наиболее распространен гибридный PoW/PoS майнинг. Судя по всему он эффективнее чистого PoS и достаточно надежен, однако DPoS даёт больше возможностей (но остаётся открытым вопрос рисков).

Нетривиальные варианты

Например есть валюта которая обеспечивает майнинг свободным местом на диске. Она его ничем не занимает, просто это свободное место должно быть. Уверен что есть и масса других нетривиальных вариантов. Если наткнётесь на такой - вам всё объяснят, потому что любой блокчейн с нетипичной схемой майнинга будет рекламировать его как свою свою фичу.

Уверен, что в будущем мы увидим ещё много разнообразных и оригинальных способов осуществлять записи в блокчейн. Скучно не будет!