Доказательство доли владения против доказательства выполнения работы
Когда был запущен Эфириум, доказательство доли владения (PoS) все еще требовало масштабных исследований и разработок, прежде чем ему можно было бы доверить безопасность Эфириума. Доказательство выполнения работы (PoW) было более простым механизмом, который уже был проверен Биткоином, что означало, что основные разработчики могли внедрить его сразу же для запуска Эфириума. Потребовалось еще восемь лет, чтобы разработать PoS до такой степени, когда его можно было бы внедрить.
На этой странице объясняются причины перехода Эфириума с PoW на PoS, а также связанные с этим компромиссы.
Безопасность
Исследователи Эфириума считают доказательство доли владения (PoS) более безопасным, чем доказательство выполнения работы (PoW). Однако оно было внедрено в реальную основную сеть Ethereum лишь недавно и менее проверено временем, чем PoW. В следующих разделах обсуждаются плюсы и минусы модели безопасности PoS по сравнению с PoW.
Стоимость атаки
В доказательстве доли владения (PoS) валидаторы должны внести в качестве залога («застейкать») не менее 32 ETH в смарт-контракт. Эфириум может уничтожить застейканный эфир, чтобы наказать валидаторов за недобросовестное поведение. Чтобы прийти к консенсусу, не менее 66% от общего количества застейканного эфира должно проголосовать за определенный набор блоков. Блоки, за которые проголосовало >=66% стейка, становятся «финализированными», что означает, что они не могут быть удалены или реорганизованы.
Атака на сеть может означать предотвращение финализации цепи или обеспечение определенной организации блоков в канонической цепи, которая каким-то образом выгодна злоумышленнику. Это требует от злоумышленника отклонить путь честного консенсуса либо путем накопления большого количества эфира и прямого голосования им, либо путем обмана честных валидаторов, чтобы они проголосовали определенным образом. Если не брать в расчет сложные и маловероятные атаки, обманывающие честных валидаторов, стоимость атаки на Эфириум — это стоимость стейка, который злоумышленник должен накопить, чтобы повлиять на консенсус в свою пользу.
Наименьшая стоимость атаки составляет >33% от общего стейка. Злоумышленник, владеющий >33% от общего стейка, может вызвать задержку финальности, просто отключившись от сети. Это относительно незначительная проблема для сети, поскольку существует механизм, известный как «утечка при бездействии», который забирает стейк у отключенных валидаторов до тех пор, пока онлайн-большинство не составит 66% стейка и не сможет снова финализировать цепь. Теоретически злоумышленник также может вызвать двойную финальность, имея чуть более 33% от общего стейка, создав два блока вместо одного, когда его просят стать производителем блоков, а затем дважды проголосовать всеми своими валидаторами. Для каждого форка требуется только 50% оставшихся честных валидаторов, чтобы они первыми увидели каждый блок, поэтому, если злоумышленнику удастся точно рассчитать время своих сообщений, он сможет финализировать оба форка. Вероятность успеха этого невелика, но если бы злоумышленник смог вызвать двойную финальность, сообществу Эфириума пришлось бы решить следовать одному форку, и в этом случае валидаторы злоумышленника обязательно подверглись бы слэшингу на другом.
Имея >33% от общего стейка, злоумышленник имеет шанс оказать незначительное (задержка финальности) или более серьезное (двойная финальность) влияние на сеть Эфириума. При наличии более 14 000 000 ETH, застейканных в сети, и репрезентативной цене в 1000 долларов за ETH, минимальная стоимость организации этих атак составляет 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000. Злоумышленник потеряет эти деньги из-за слэшинга и будет исключен из сети. Чтобы атаковать снова, ему придется накопить >33% стейка (снова) и сжечь его (снова). Каждая попытка атаковать сеть будет стоить >4,6 млрд долларов (при цене 1000 долларов за ETH и 14 млн застейканных ETH). Злоумышленник также исключается из сети при слэшинге, и ему приходится вставать в очередь на активацию, чтобы присоединиться снова. Это означает, что частота повторных атак ограничена не только скоростью, с которой злоумышленник может накопить >33% от общего стейка, но и временем, необходимым для подключения всех его валидаторов к сети. Каждый раз, когда злоумышленник атакует, он становится намного беднее, а остальная часть сообщества становится богаче благодаря возникающему шоку предложения.
Другие атаки, такие как атака 51% или отмена финальности с 66% от общего стейка, требуют значительно больше ETH и обходятся злоумышленнику гораздо дороже.
Сравните это с доказательством выполнения работы (PoW). Стоимость запуска атаки на Эфириум с PoW равнялась стоимости постоянного владения >50% от общего хешрейта сети. Это сводилось к затратам на оборудование и эксплуатацию достаточной вычислительной мощности, чтобы превзойти других майнеров и стабильно вычислять решения PoW. Майнинг Эфириума в основном осуществлялся с использованием графических процессоров (GPU), а не ASIC, что позволяло снизить затраты (хотя, если бы Эфириум остался на PoW, майнинг на ASIC мог бы стать более популярным). Злоумышленнику пришлось бы купить много оборудования и платить за электроэнергию для его работы, чтобы атаковать сеть Эфириума с PoW, но общая стоимость была бы меньше, чем стоимость, необходимая для накопления достаточного количества ETH для запуска атаки. Атака 51% примерно в 20 раз дешевле (opens in a new tab) при PoW, чем при PoS. Если бы атака была обнаружена и в цепи произошел хард-форк для удаления изменений, злоумышленник мог бы неоднократно использовать то же самое оборудование для атаки на новый форк.
Сложность
Доказательство доли владения (PoS) намного сложнее, чем доказательство выполнения работы (PoW). Это могло бы быть аргументом в пользу PoW, поскольку в более простые протоколы сложнее случайно внести ошибки или непредвиденные эффекты. Однако эта сложность была преодолена годами исследований и разработок, симуляций и внедрений в тестовых сетях. Протокол PoS был независимо реализован пятью отдельными командами (на каждом из уровней исполнения и консенсуса) на пяти языках программирования, что обеспечивает устойчивость к ошибкам клиентов.
Чтобы безопасно разработать и протестировать логику консенсуса PoS, сигнальная цепочка была запущена за два года до внедрения PoS в основной сети Ethereum. Сигнальная цепочка действовала как песочница для тестирования PoS, поскольку это был работающий блокчейн, реализующий логику консенсуса PoS, но не затрагивающий реальные транзакции Эфириума — фактически просто приходящий к консенсусу сам с собой. Как только она проработала стабильно и без ошибок достаточное время, сигнальная цепочка была «слита» с основной сетью Ethereum. Все это способствовало укрощению сложности PoS до такой степени, что риск непредвиденных последствий или ошибок клиентов стал очень низким.
Поверхность атаки
Доказательство доли владения (PoS) сложнее, чем доказательство выполнения работы (PoW), что означает наличие большего количества потенциальных векторов атак, с которыми нужно справляться. Вместо одной одноранговой сети, соединяющей клиентов, их две, и каждая реализует отдельный протокол. Наличие одного конкретного валидатора, предварительно выбранного для предложения блока в каждом слоте, создает потенциал для отказа в обслуживании (DoS), когда большие объемы сетевого трафика отключают этого конкретного валидатора от сети.
Существуют также способы, с помощью которых злоумышленники могут тщательно рассчитывать время выпуска своих блоков или аттестаций, чтобы они были получены определенной долей честной сети, влияя на них, чтобы они голосовали определенным образом. Наконец, злоумышленник может просто накопить достаточное количество ETH для стейкинга и доминировать в механизме консенсуса. Каждый из этих векторов атак имеет соответствующие средства защиты, но при PoW от них не нужно защищаться, так как они там не существуют.
Децентрализация
Доказательство доли владения (PoS) более децентрализовано, чем доказательство выполнения работы (PoW), потому что гонка вооружений в сфере оборудования для майнинга, как правило, вытесняет с рынка частных лиц и небольшие организации. Хотя технически любой может начать майнинг на скромном оборудовании, вероятность получения им какого-либо вознаграждения ничтожно мала по сравнению с институциональными майнинговыми операциями. При PoS стоимость стейкинга и процентная доходность от этого стейка одинаковы для всех. В настоящее время запуск валидатора стоит 32 ETH.
С другой стороны, изобретение деривативов ликвидного стейкинга привело к опасениям по поводу централизации, поскольку несколько крупных провайдеров управляют большими объемами застейканных ETH. Это проблематично и должно быть исправлено как можно скорее, но ситуация также более нюансирована, чем кажется. Централизованные провайдеры стейкинга не обязательно имеют централизованный контроль над валидаторами — часто это просто способ создать центральный пул ETH, который многие независимые операторы узлов могут стейкать без необходимости каждому участнику иметь собственные 32 ETH.
Лучший вариант для Эфириума — это запуск валидаторов локально на домашних компьютерах, что максимизирует децентрализацию. Именно поэтому Эфириум сопротивляется изменениям, которые повышают требования к оборудованию для запуска узла/валидатора.
Устойчивость
Доказательство доли владения (PoS) — это способ обеспечения безопасности блокчейна с низким уровнем выбросов углерода. При доказательстве выполнения работы (PoW) майнеры соревнуются за право добыть блок. Майнеры более успешны, когда они могут выполнять вычисления быстрее, что стимулирует инвестиции в оборудование и потребление энергии. Это наблюдалось в Эфириуме до его перехода на PoS. Незадолго до перехода на PoS Эфириум потреблял примерно 78 ТВт·ч/год — столько же, сколько небольшая страна. Однако переход на PoS сократил эти затраты энергии примерно на 99,98%. PoS сделало Эфириум энергоэффективной платформой с низким уровнем выбросов углерода.
Подробнее об энергопотреблении Эфириума
Эмиссия
Эфириум на доказательстве доли владения (PoS) может оплачивать свою безопасность за счет эмиссии гораздо меньшего количества монет, чем Эфириум на доказательстве выполнения работы (PoW), поскольку валидаторам не нужно оплачивать высокие счета за электроэнергию. В результате ETH может снизить свою инфляцию или даже стать дефляционным, когда сжигаются большие объемы ETH. Более низкий уровень инфляции означает, что безопасность Эфириума обходится дешевле, чем при PoW.
Лучше воспринимаете визуальную информацию?
Дополнительная литература
- Философия дизайна доказательства доли владения от Виталика (opens in a new tab)
- Часто задаваемые вопросы о доказательстве доли владения от Виталика (opens in a new tab)
- Видео «Простое объяснение» о PoS против PoW (opens in a new tab)
Последнее обновление страницы: 13 апреля 2026 г.
