Peercoin dan bukti pegangan (PoS)

Ingin tahu

1. Mengapa rangkaian akan memberi ganjaran kepada mereka yang menyimpan syiling berbanding membakar tenaga elektrik?
2. Bagaimanakah seorang penyerang boleh menulis semula sejarah menggunakan kunci yang dipegangnya sepuluh tahun lalu tanpa membelanjakan sumber baharu?
3. Apa yang menghalang pengesah daripada menandatangani dua blok yang berbeza pada masa yang sama?

Teroka

1. Bukti pegangan (PoS) mula dibincangkan di forum Bitcoin pada tahun 2011; versi pertama yang berfungsi datang daripada pembangun bernama samaran Sunny King dan Scott Nadal, yang PPCoin mereka menggunakan 'umur syiling' untuk memilih pengeluar blok. Dalam model ini, output transaksi yang belum dibelanjakan (UTXO) mengumpul pemberat semata-mata dengan wujud dalam rantaian. Semakin lama sesuatu syiling tidak disentuh dalam dompet, semakin tinggi kebarangkalian ia dipilih untuk menempa blok seterusnya, sekali gus mengaitkan hak konsensus secara langsung dengan tingkah laku pegangan jangka panjang dan bukannya kuasa pengiraan.
2. PPCoin, yang kemudian dinamakan semula sebagai Peercoin, dilancarkan pada Ogos 2012 sebagai sistem hibrid: bukti kerja (PoW) menerbitkan syiling baharu, manakala blok bukti pegangan (PoS), yang memberikan ganjaran kira-kira 1% setahun ke atas syiling yang di-stake, menanggung sebahagian besar keselamatan. Selama bertahun-tahun, ia juga bergantung pada checkpoint yang ditandatangani secara berpusat oleh para pembangunnya, satu langkah perlindungan yang dilihat oleh pengkritik sebagai titik kawalan.
3. Analisis awal mendedahkan kelemahan kritikal yang dikenali sebagai 'nothing at stake'. Oleh sebab menempa blok tidak memerlukan sumber fizikal selain pembelian syiling awal, validator boleh menyokong beberapa fork rantaian yang bersaing dengan kos yang murah. Jika seorang penyerang memegang pegangan yang besar, dia boleh menandatangani blok yang sah di kedua-dua belah perpecahan, lalu menimbulkan kekaburan tentang sejarah mana yang kanonik tanpa membayar sebarang kos marginal untuk kerja tambahan itu.
4. Ini membawa kepada masalah serangan jarak jauh (long-range attack). Pihak lawan yang memperoleh kunci peribadi lama dari tahun-tahun sebelumnya secara teorinya boleh menulis semula keseluruhan sejarah rantaian bermula dari titik tersebut. Memandangkan tiada pengiraan baharu diperlukan untuk mengesahkan blok-blok sejarah ini, nod yang menyegerak dari awal mungkin menerima versi penyerang jika ia kelihatan sah secara matematik, sekali gus menjejaskan finaliti transaksi yang telah selesai berbulan-bulan atau bertahun-tahun lebih awal.
5. Vitalik Buterin menangani isu ini pada tahun 2014 dengan memperkenalkan konsep 'subjektiviti lemah' (weak subjectivity). Nod baharu yang menyertai rangkaian perlu mempercayai checkpoint terkini yang disediakan oleh peserta sedia ada. Dengan bersetuju pada ketinggian blok tertentu sebagai titik permulaan pengesahan, rangkaian dapat mencegah serangan jarak jauh yang bergantung pada penulisan semula sejarah sebelum checkpoint tersebut. Kompromi ini mewujudkan kebergantungan pada rakan setara (peer) yang dipercayai semasa penyegerakan awal, tetapi melindungi daripada manipulasi sejarah.
6. Reka bentuk kemudian menambah mekanisme slashing untuk menghukum salah laku. Jika validator menandatangani blok yang bercanggah atau bertindak secara berniat jahat, syiling yang di-stake olehnya akan dilucut hak. Nxt dilancarkan pada tahun 2013 sebagai antara rantaian bukti pegangan (PoS) tulen yang terawal, dengan menggugurkan unsur hibrid sepenuhnya. Perkembangan ini menetapkan parameter asas bagi konsensus berasaskan pegangan moden: penalti ekonomi menguatkuasakan kejujuran, manakala subjektiviti lemah mengurus kepercayaan semasa proses bootstrapping rangkaian.

Fakta utama

Latihan sembilan, enam, tiga, satu

Semakan fakta

Tarikh, angka dan dakwaan telah disemak berbanding dengan sumber yang diterbitkan yang disenaraikan di bawah.

• S. King & S. Nadal, 'PPCoin: Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Stake' (2012)
• V. Buterin, 'Proof of Stake: How I Learned to Love Weak Subjectivity' (2014)
• Nxt documentation and release notes (2013)