Что такое делегированное доказательство доли (DPoS) и как оно работает?

DPoS — это эволюция механизма консенсуса «доказательство доли» (PoS), разработанная для обеспечения повышенной масштабируемости, эффективности и демократического управления.

Технология блокчейн произвела революцию в том, как мы воспринимаем и обрабатываем цифровые транзакции, в первую очередь благодаря своей децентрализованной природе и механизмам консенсуса. Основная цель этих децентрализованных механизмов — исключить централизованное управление записями транзакций и данных в блокчейне. Вместо этого механизмы консенсуса полагаются на то, что участники сети проверяют транзакции и добавляют их в качестве новых блоков в цепочку.

Среди различных алгоритмов консенсуса одним из таких механизмов, получившим известность, является делегированное доказательство доли. DPoS — это вариант классического механизма консенсуса «доказательство доли».

Дэниел Лаример представил концепцию DPoS в 2014 году как усовершенствование традиционного механизма консенсуса PoS с целью повышения эффективности и масштабируемости. Лаример впервые поделился своим видением в сообщении на форуме Bitcointalk, которое привело к практической реализации DPoS с запуском BitShares в 2015 году.

Это положило начало DPoS в технологии блокчейна, подготовив почву для его внедрения в других проектах, таких как Steem и Eos. Eos, в частности, привлек значительное внимание к DPoS, воспользовавшись механизмом консенсуса для проведения одного из крупнейших первичных предложений монет (ICO) в криптовалютной индустрии в 2017 году, подчеркнув потенциал DPoS в достижении высокой производительности и децентрализованного управления.
 

DPoS отличается от традиционного PoS тем, что для выбора делегатов для проверки блоков используется система голосования, что делает процесс более демократичным и масштабируемым.

Ключ к пониманию всех механизмов консенсуса заключается в том, как достигается консенсус. Хотя блокчейн Биткоина представил первый механизм достижения соглашения по блокчейну посредством доказательства работы (PoW), у сетей блокчейнов есть несколько других способов достичь консенсуса. PoS был представлен в научной статье, написанной Санни Кингом и Скоттом Надалем в 2012 году, как новый механизм консенсуса для решения проблемы высокого энергопотребления при майнинге биткоинов.

PoS является одним из наиболее распространенных механизмов консенсуса, и экосистема Ethereum приняла его в 2022 году. Постепенно начали появляться различные другие безопасные версии PoS, в том числе гибридный PoS-PoW, чистый PoS и, в 2014 году, делегированный PoS.

В системе DPoS пользователи сети голосуют за делегирование прав проверки блока выбранной группе свидетелей или производителей блоков. Этот демократический процесс направлен на устранение некоторых ограничений стандартного алгоритма PoS, гарантируя, что полномочия по проверке транзакций распределяются между избранными представителями, а не концентрируются в руках нескольких богатых заинтересованных сторон.

Это означает, что, в отличие от традиционного PoS, где заинтересованные стороны проверяют транзакции напрямую, DPoS позволяет держателям токенов выбирать делегатов, ответственных за проверку блоков.

В системе DPoS пользователи сети голосуют за делегирование прав проверки блока выбранной группе свидетелей или производителей блоков. Этот демократический процесс направлен на устранение некоторых ограничений стандартного алгоритма PoS, гарантируя, что полномочия по проверке транзакций распределяются между избранными представителями, а не концентрируются в руках нескольких богатых заинтересованных сторон.

Благодаря этому DPoS оптимизирует процесс проверки блоков, что приводит к сокращению времени подтверждения транзакций. Ограниченное количество избранных делегатов также повышает масштабируемость сети.
 

Основной механизм DPoS строится на голосовании, делегировании и проверке.

DPoS расширяет традиционную систему PoS, включая механизм выборов, при котором участники сети голосуют за избрание делегатов, ответственных за проверку и создание блоков. В этом процессе участвуют четыре ключевых участника: избиратели, свидетели (или производители блоков), делегаты и валидаторы.

Избиратели

В системе DPoS каждый участник сети, обладающий даже наименьшим количеством нативного токена, может стать избирателем, при этом для участия не требуется минимального количества токенов заинтересованных сторон. Избиратели играют решающую роль в управлении сетью, выбирая свидетелей и делегатов и участвуя в процессах принятия решений посредством предложений по управлению. Количество голосов прямо пропорционально количеству имеющихся токенов, а это означает, что пользователи с большим количеством токенов имеют большее влияние.

Избиратели могут голосовать самостоятельно или делегировать право голоса другому лицу. Их основная обязанность — выбирать свидетелей или производителей блоков, поскольку эти организации непосредственно участвуют в процессе производства блоков. Таким образом, избиратели заинтересованы в выборе заслуживающих доверия и компетентных кандидатов, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование и безопасность сети.

Свидетели (производители блоков)

Свидетели, также известные как производители блоков, — это узлы, выбранные держателями токенов для проверки транзакций и создания новых блоков. Эти объекты имеют решающее значение для работы блокчейна, поскольку они обеспечивают целостность и точность данных транзакций. После проверки всех транзакций в блоке свидетели получают вознаграждение за блок, которое обычно делится с избирателями, которые их поддержали.

Голоса держателей токенов определяют свидетелей блокчейна

1. Владельцы токенов голосуют за свидетелей.
2. Голоса часто взвешиваются по количеству токенов.
3. Лучшие кандидаты становятся свидетелями.
4. Свидетели проверяют транзакции и создают блоки.
5. Голосование продолжается, возможны корректировки.

Если свидетель не может подтвердить транзакции в течение отведенного времени, он пропускает блок и теряет свое вознаграждение. Эта пропущенная награда обычно передается следующему свидетелю, который успешно проверяет блок. Такая система стимулирует избирателей и свидетелей действовать честно: избиратели стремятся выбрать надежных свидетелей, чтобы максимизировать свое вознаграждение, в то время как свидетели стремятся сохранить свою честность и репутацию, чтобы привлечь голоса.

Делегаты

Избиратели выбирают делегатов для наблюдения за функциями управления в DPoS. В отличие от свидетелей, которые сосредоточены на производстве блоков, делегаты несут ответственность за предложения улучшений и изменений в сети. Эти предложения могут варьироваться от изменения размеров блоков до корректировки вознаграждения за блоки.

Как только делегат выдвигает предложение, за него должны проголосовать участники сети, прежде чем оно сможет быть реализовано. Сами делегаты не имеют полномочий напрямую вносить изменения в систему; их роль заключается в содействии и предложении улучшений, которые затем подлежат одобрению сообщества. Такое разделение обязанностей помогает поддерживать сбалансированную и децентрализованную структуру управления.

Валидаторы

Валидаторы — это полные узлы, которые проверяют, соответствуют ли блоки, созданные свидетелями, правилам консенсуса. В отличие от свидетелей, валидатором может стать любой пользователь, и для выполнения этой роли, как правило, нет прямого финансового стимула. Валидаторы играют решающую роль в поддержании целостности блокчейна, обеспечивая соответствие всех блоков установленным правилам и протоколам.

Механизм DPoS объединяет стимулы всех участников для создания безопасной и эффективной сети. Избиратели заинтересованы в выборе компетентных свидетелей и делегатов, чтобы максимизировать свои вознаграждения и обеспечить целостность сети. Свидетели и делегаты, в свою очередь, заинтересованы в сохранении своей репутации и действиях в интересах сети, чтобы сохранить свои позиции и продолжать получать вознаграждения.

Общий процесс выглядит просто:

Процесс достижения консенсуса по DPoS

• Избираются свидетели.
• Свидетели проверяют и транслируют блоки.
• Консенсус достигнут, и процесс начинается заново.

Непрерывный процесс голосования и возможность замены неэффективных свидетелей или злоумышленников способствуют созданию динамичной и устойчивой модели управления. Эта система способствует высокому уровню участия сообщества и гарантирует, что полномочия по принятию решений остаются распределенными между заинтересованными сторонами.

DPoS предлагает ряд преимуществ по сравнению с другими механизмами консенсуса, что делает его предпочтительным выбором для определенных проектов блокчейнов.

DPoS предлагает несколько заметных преимуществ, которые повышают производительность и управление сетями блокчейнов. Одним из главных преимуществ является доступность. В отличие от систем PoW, которые требуют значительных вычислительных мощностей и специализированного оборудования, DPoS позволяет любому, у кого есть собственный токен, участвовать в процессе голосования и стать делегатом. Этот низкий барьер для входа способствует созданию более инклюзивной сети, в которой более широкий круг участников может участвовать в механизме консенсуса.

Еще одним существенным преимуществом DPoS является его масштабируемость. Ограничивая количество делегатов, ответственных за производство блоков, DPoS может достичь более быстрого консенсуса, что приводит к более высокой пропускной способности транзакций и повышению производительности сети. Кроме того, DPoS безопасен для окружающей среды, поскольку не требует большого потребления энергии, связанного с системами PoW. Этот аспект устойчивости согласуется с растущим спросом на более экологичные технологии.

Более того, демократический характер DPoS способствует более децентрализованной модели управления. Непрерывный процесс голосования гарантирует, что делегаты сохранят подотчетность перед сообществом, а заинтересованные стороны смогут активно участвовать в процессах принятия решений. Эта динамичная структура управления позволяет быстро адаптироваться и внедрять улучшения сети, повышая общую устойчивость и развитие блокчейна.
 

Несмотря на множество преимуществ, DPoS также имеет свои ограничения и проблемы.

Одной из основных проблем является возможность централизации. Хотя DPoS направлен на децентрализацию принятия решений, система может непреднамеренно сосредоточить власть в руках нескольких делегатов.

Поскольку количество избранных делегатов ограничено, существует риск того, что небольшая группа делегатов может доминировать в сети, что приведет к проблемам централизации, аналогичным тем, которые наблюдаются в традиционных системах PoS. Такая концентрация власти может сделать сеть уязвимой для сговора и злонамеренных действий.

Кроме того, DPoS требует высокого уровня вовлеченности и осведомленности избирателей. Чтобы система функционировала эффективно, избиратели должны быть хорошо информированы о кандидатах и ​​их результатах. Однако более мелкие заинтересованные стороны могут почувствовать, что их голоса незначительны, и решить не участвовать, что снижает общую надежность механизма консенсуса.

Зависимость от ограниченного числа делегатов вызывает проблемы безопасности. Если большинство делегатов вступят в сговор или будут действовать злонамеренно, они потенциально могут осуществить атаку 51%, ставя под угрозу безопасность и стабильность сети. Эта уязвимость требует бдительного и активного сообщества для обеспечения непрерывных выборов честных и компетентных делегатов.

DPoS представляет собой эволюцию механизмов консенсуса блокчейна. По мере развития технологии блокчейна DPoS стремится обеспечить основу для достижения децентрализованного управления и эффективной проверки блоков.