Proof of Stake и финальность: как Ethereum договаривается о блоках

Блокчейн без начальника должен решать главный вопрос: кто добавляет следующий блок и как все согласны, что это правильно? Это и есть консенсус. До 2022 года Ethereum использовал для этого работу майнеров (Proof of Work). С обновлением The Merge сеть перешла на Proof of Stake (PoS), и потребление энергии упало примерно на 99,95%. Основы - в статье что такое блокчейн.

Валидаторы и стейк

Вместо майнеров блоки создают и проверяют валидаторы. Чтобы стать валидатором, нужно внести в специальный контракт залог (стейк) в 32 ETH. Залог - это «ставка на честность»: за добросовестную работу валидатор получает награды, а за обман или нарушение правил - лишается части залога.

Главная мысль: атака на сеть должна стоить дорого и приводить к потере денег атакующего. Сделать это незаметно для сети невозможно.

Слоты, эпохи и роли

Время делится на единицы:

• Слот - 12 секунд. В каждый слот один случайно выбранный валидатор (предлагающий, proposer) предлагает блок.
• Эпоха - 32 слота (около 6,4 минуты).

В каждом слоте группа других валидаторов (комитет) голосует аттестациями: подтверждает, что считает предложенный блок верным и какую цепочку считает главной. Валидаторов сотни тысяч, и они случайно распределены по комитетам.

Выбор цепочки и финальность

Две функции делают консенсус:

1. Выбор «головы» цепочки. Если появилось два конкурирующих блока (форк), валидаторы выбирают ветку с наибольшим весом голосов (правило LMD-GHOST). Так сеть сходится к одной версии, но «хвост» цепочки может меняться.

2. Финализация (Casper FFG). Раз в эпоху фиксируется контрольная точка. Когда за неё проголосовало не менее двух третей всего стейка, она становится обоснованной (justified). Когда следующая точка тоже обоснована, предыдущая становится финализированной. Финализированный блок невозможно отменить без уничтожения как минимум трети стейка - то есть огромных денег.

Практически финальность наступает примерно через две эпохи, около 13 минут.

Что такое «подтверждение» на деле

Транзакция проходит несколько стадий уверенности:

Реорг - замена нескольких последних блоков другой веткой. В Ethereum PoS глубокие реорги почти исключены, но 1-2 блока могут пересобраться. Кошельки и сервисы позволяют запросить блок со статусом safe или finalized.

Сколько ждать? Зависит от суммы. Для небольшой сделки достаточно одного-двух блоков. Для крупной - дождитесь «финализации». В сделках важна не только блокчейн-финальность, но и состояние сделки: сайт показывает, когда транзакция учтена.

Наказания: слэшинг и «утечка»

• Слэшинг. За опасные нарушения (подписать два разных блока в одном слоте, противоречивые голоса) валидатор принудительно исключается и теряет часть залога, а штраф растёт, если нарушителей много одновременно.
• Утечка неактивности. Если сеть долго не может финализировать (много валидаторов офлайн), бездействующие постепенно теряют стейк, пока активные снова не наберут две трети.
• Мелкие штрафы за пропущенные голоса.

Эти механизмы заменяют «стоимость электроэнергии» PoW экономическим залогом (криптовалюты, Bitcoin и Ethereum).

Как зарабатывают валидаторы

Источники дохода:

• награды за предложение блоков и голосование;
• чаевые (priority fee) и MEV (рынок комиссий, MEV).

Базовая плата не достаётся валидатору: она сжигается.

Риски и критика

• Концентрация стейка. Если большая доля ETH собрана у нескольких сервисов ликвидного стейкинга, это угрожает децентрализации.
• Цензура. Валидаторы или строители блоков могут отказываться включать определённые транзакции.
• Сложность протокола. Больше частей - больше возможностей для ошибок.
• Атаки на дальний диапазон. Новые узлы должны получать доверенную контрольную точку.

Тем не менее на практике PoS Ethereum работает надёжно с 2022 года.

Что с другими сетями

В этой статье описан Ethereum. Layer 2, такие как Base, наследуют финальность Ethereum после публикации данных, но предлагают быстрые предварительные подтверждения. Polygon и BNB Chain имеют собственные консенсусы и параметры финальности: перед крупной сделкой уточните актуальные данные в документации (выбор сети).

Что почитать дальше

Узнайте, как масштабируется сеть без потери надёжности: роллапы изнутри. Или кто и как зарабатывает на порядке транзакций: MEV и фронтраннинг.