Multora le sună poate cunoscut Proof of Stake (PoS) și Protocolul Casper, mai ales celor interesați de Ethereum, sau de criptovalute în general. Este inevitabil să nu întâlnim aceste noțiuni, fiindcă sunt prezente peste tot. Cele mai multe criptovalute, inclusiv Bitcoin, se bazează pe Proof of Work (PoW). Acesta, ca și proces, cuprinde următorii pași: minerii rezolvă probleme (puzzle) criptografice pentru „a mina” un bloc, care va trebui pe urmă adăugat la blockchain.
Acest proces necesită foarte multă energie și calcule serioase. Puzzle-urile au fost în așa fel concepute încât să îngreuneze sarcinile și să taxeze sistemul. Atunci când minerul rezolvă un puzzle, blocul va fi prezentat rețelei în scop de verificare. A verifica dacă un bloc aparține lanțului este extrem de simplu. Fundamental, din asta constă Proof of Work. Rezolvarea problemei este dificilă și trebuie verificat dacă soluția este într-adevăr corectă. Bitcoin și Ethereum au folosit (până acum) acest sistem, ce are totuși câteva neajunsuri fundamentale.
Problema Proof of Work
După cum s-a constatat, în legărtură cu Proof of Work au apărut destule probleme. Înainte de toate, PoW nu este un proces eficient deoarece cantitatea de energie pe care o necesită este uriașă. Acele persoane și organizații care își permit ASIC-uri mai rapide și puternice, au în general șanse mai bune în minat decât ceilalți participanți. Ca urmare, Bitcoin nu este chiar atât de descentralizat cum dorește a fi. Proof of Stake transformă întregul proces al minatului într-unul virtual și înlocuiește minerii cu validatori. Procesul va funcționa în felul următor: Validatorii vor trebui să depună în sistem o parte din monedele lor. Pe urmă, vor începe validarea blocurilor, plasând o miză pe blocurile care în opinia lor merită adăugate lanțului. Dacă blocul este anexat blockchain, validatorii vor primi o recompensă proporțională cu miza plasată.
Schimbarea a făcut mereu parte din plan
Dezvoltatorii Ethereum au plănuit întotdeauna trecerea, în cele din urmă, la Proof of Stake – a fost mereu o parte a planului. Dar înainte să realizeze cele propuse, trebuie să cerceteze una dintre cele mai mari probleme ale PoS. Imaginează-ți următoarea situație: avem un lanț principal albastru și un lanț roșu care separă/deviază ramurile de lanțul principal.
Să presupunem că Sorina este un miner rău intenționat care dorește să exploateze lanțul roșu. Chiar dacă își investește în cele propuse toată puterea hash, nu i se va alătura vreun alt miner pe noul lanț. Toată lumea va continua minatul pe lanțul albastru, fiindcă lanțul mai lung este mai profitabil și cu mai puține riscuri. Nu uita că PoW este extrem de costisitor privind resursele de energie. Minerului nu-i merită să cheltuie atâta energie pe un bloc care oricum va fi respins de către rețea. Astfel, ruperile de lanț pot fi evitate în Proof of Work, deoarece agresorul ar fi nevoit să risipească sume enorme.
La introducerea PoS lucrurile se schimbă puțin. Dacă ești validator, poți introduce cu ușurință banii atât în lanțul roșu, cât și în cel albastru, fără teama unor consecințe. Nu contează ce se întâmplă, câștigi întotdeauna – nu vei pierde nimic, în ciuda faptului că eventual ai planuri malițioase.
Protocolul Casper
Protocolul Casper este cel ales de către Ethereum – acesta este un protocol PoS. În timp ce o întreagă echipă a lucrat la realizarea sa, mulți consideră că figura centrală a protocolului Casper este Vlad Zamfir. Cu ce se diferențiază deci Casper de celelalte protocoale Proof of Stake? Acesta derulează un proces în cadrul căruia pot fi pedepsite toate elementele malițioase. PoS ar arăta astfel cu Casper: Validatorii depun o parte a Ether-ului deținut. Pe urmă vor începe validarea blocurilor. Dacă blocul este anexat blockchain, validatorii vor fi recompensați. Însă dacă un validator acționează în mod rău intenționat, va fi oprit imediat și i se vor confisca toți banii depuși.
După cum vezi, Casper a fost proiectat să funcționeze într-un sistem trustless. Oricine este rău intenționat va fi pedepsit imediat prin pierderea monedelor. Prin asta diferă protocolul Casper de majoritatea protocoalelor PoS. Elementele malițioase vor pierde întotdeauna și le este imposibil să nu riște nimic.
Casper sancționează și în altă parte
Nu este singurul loc unde Casper sancționează validatorii. După cum au remarcat Hudson James și Joris Bontje, protocolul Casper dorește să fie mai sever în vederea garantării securității rețelei, inclusiv pedepsirea minerilor care sunt offline (întâmplător sau nu). Asta înseamnă că validatorii trebuie să fie prudenți în legătură cu timpul de funcționare al nodului. Neglijența sau lenea lor poate atrage pierderea banilor depuși. Această calitate reduce cenzura tranzacțiilor și disponibilitatea generală.
În Proof of Work nu contează dacă minezi pe lanțul roșu sau pe cel albastru. Dar când vine vorba de protocolul Casper, dacă un validator cinstit minează pe lanțul albastru, primește o recompensă proporțională cu miza plasată; însă unul rău intenționat își nimicește depozitul prin mizarea pe lanțul roșu. Casper nu este proiect specific – este îmbinarea a două proiecte de cercetare, întreprinsă momentan de către echipa de dezvoltatori ai Ethereum. Cele două proiecte sunt următoarele: Casper the Friendly Finality Gadget (FFG) și Casper the Friendly GHOST: Correct-By-Construction (CBC).
Casper FFG
Casper FFG, sau Vitalik’s Casper, este un mecanism de consens POW/POS hibrid. Este versiunea Casper ce va fi realizată mai întâi, concepută în așa fel încât să ușureze trecerea la PoS. A fost proiectat sub forma unui protocol PoS suprapus peste un ethash normal de protocol Proof of Work. Astfel, în timp ce blocurile sunt minate în continuare prin PoW, fiecare al 50-lea bloc va fi un punct de control PoS unde finalitatea este evaluată de către o rețea de validatori.
Ce este finalitatea?
Finalitatea, în formulare simplă, înseamnă că din moment ce o operațiune concretă a fost executată, ea este consemnată pentru totdeauna în istorie și nimic nu poate întoarce/inversa această operațiune. Este un aspect important mai ales în domeniile ce se ocupă de finanțe. Imaginează-ți că Sorina dispune de o mică avere la o companie. Doar să amestecăm o mică eroare în procesele companiei – ea nu va putea întoarce dreptul de proprietate asupra acestei averi. Unii susțin că Proof of Work este singura modalitate ca finalitatea să se poată realiza pe blockchain. Însă nu este neapărat adevărat – realitatea este mult mai complexă.
După cum notează și Vitalik Buterin, niciun sistem din lume nu asigură finalitatea de 100%. Există posibilitatea unui hack al sistemului sau al pătrunderii fizice în registre, prin care se pot modifica numere. Aceasta este o mare problemă a instituțiilor centralizate. În același timp, probleme asemănătoare au apărut și în cazul sistemelor descentralizate. De fapt, Bitcoin – imaginea de afiș a Proof of Work – s-a confruntat cu chestiunea finalității de cel puțin trei ori. Asta a dus la divizarea comunității, unde o parte n-a dorit să accepte un lanț pe care cealaltă parte a acceptat-o. Acest dezacord a fost rezolvat în 6 ore.
Cele trei motive
Întrebarea sună cam așa: Cum asigură Casper FFG finalitatea? Conform lui Vitalik, există trei motive care garantează că protocolul Casper oferă o finalitate mai puternică decât PoW.
1. Finalitate economică totală. 2/3 dintre validatori plasează mize maxime impare pentru a finaliza blocurile. În acest fel, există o foarte mică stimulare pentru aceștia ca să atace rețeaua, fiindcă pun în pericol propriile depozite dacă procedează așa.
2. Imaginează-ți că întreaga rețea este compusă din trei oameni: Sorina, Mihai și Tiberiu. Să presupunem că Sorina și Mihai își plasează mizele pe o solicitare, iar Mihai și Tiberiu pe o solicitare total opusă. Indiferent cum vor decurge lucrurile, ori Sorina ori Tiberiu va pierde o sumă consistentă. După cum vezi, validatorii n-au motive să procedeze cu rea-intenție fiindcă pot pierde astfel sume importante.
3. Cu toate acestea, dacă apare o dublă finalitate, există un plan de rezervă pentru o astfel de situație. În cazul unei duble finalități utilizatorii pot alege pe care lanț doresc să meargă. Oricare lanț poate obține votul majorității pemtru a deveni lanțul dominant. În concluzie, fundamental, o dublă finalitate în Casper ar duce la un hard fork, în loc de o reversie.
Protocolul CBC
Ce este protocolul CBC (correct-by-construction)? Protocolul CBC, alias protocolul Casper al lui Vlad, funcționează în așa fel încât specifici formal, însă numai parțial protocolul. Pe urmă precizezi acele calități pe care protocolul trebuie să le determine. La final închei protocolul astfel încât să corespundă tuturor calităților care au fost stabilite anterior. Cu alte cuvinte, creezi protocolul în mod dinamic.
