Co to jest dowód pracy (PoW)? Jak działa PoW? (2022)

Co to jest dowód pracy? Jak bezpieczny jest dowód pracy? Dlaczego kryptowaluty potrzebują Proof of Work? Dowiedz się więcej o PoW w tym artykule!

W dzisiejszym świecie kryptowalut istnieją dwa główne algorytmy konsensusu: Proof of Work i Proof of Stake. Ważne jest, aby zrozumieć kluczowe różnice między każdym algorytmem przed zainwestowaniem w jakąkolwiek kryptowalutę.

Dlatego w tym artykule porozmawiajmy o podstawowych zasadach Proof of Work, a także o jego zaletach i wadach.

Co to jest dowód pracy (PoW)?

Dowód pracy (w skrócie PoW) to pierwszy algorytm konsensusu w sieci blockchain, który początkowo był używany przez Bitcoin . Mechanizm ten służy do walidacji i śledzenia tworzenia nowych kryptowalut i transakcji blockchain. Praca rozwiązuje niezwykle trudne problemy matematyczne, a dowód jest rozwiązaniem problemu.

Co to jest dowód pracy

Wirtualni górnicy rywalizują o to, by jako pierwsi rozwiązać złożoną matematyczną zagadkę, która zabezpiecza i weryfikuje blockchainy PoW. Górnictwo to termin używany do opisania aktu konkurowania ze sobą. Zwycięzca otrzymuje nagrodę w giełdzie kryptowalut za aktualizację blockchaina o najnowsze zweryfikowane transakcje.

Jak działa dowód pracy?

Blockchain to publiczny rekord, który jest dedykowany dla każdej kryptowaluty w sieci kryptograficznej. Składa się z bloków transakcji, które są weryfikowane przez Proof of Work.

Proces potwierdzania transakcji w dodawanym bloku, układania tych transakcji w porządku chronologicznym i powiadamiania całej sieci o nowo wydobytym bloku pochłania niezwykle mało energii i czasu. Trudny matematyczny problem połączenia nowego bloku z ostatnim prawidłowym blokiem w sieci blockchain pochłania najwięcej energii.

Do każdej transakcji kryptograficznej przypisywany jest hash. Aby transakcja była legalna, kryptokoparka musi utworzyć hash docelowy, który jest mniejszy lub równy hashowi bloku próbki.

Hash w dowodach pracy

Górnicy wykorzystują maszyny wydobywcze, które szybko generują obliczenia, aby stworzyć ten rodzaj docelowego skrótu. Kiedy górnik ostatecznie znajdzie właściwe rozwiązanie i najpierw utworzy docelowy skrót, węzeł przesyła go do całej sieci w tym samym czasie, otrzymując nagrodę protokołu PoW.

W rezultacie wygenerowanie pożądanego skrótu jest trudnym zadaniem. Jednak walidacja jest prosta, co może być przyczyną popularności Proof of Work w Bitcoin. Jednak metoda ta jest wystarczająco solidna, aby zapobiec manipulowaniu rekordami transakcji. Ponadto walidacja staje się łatwa dzięki zastosowaniu tego procesu. 

Przy większej liczbie górników czas potrzebny na wydobycie kolejnego bloku nieuchronnie się skróci. Oznacza to, że nowe bloki są odkrywane szybciej. Aby konsekwentnie znajdować 1 blok co 10 minut, sieć Bitcoin regularnie zmienia poziom trudności wydobycia nowego bloku.

Mechanizm Proof of Work

Znaczenie połączenia bloku n z blokiem n-1 za pomocą jego numeru skrótu polega na tym, że ten „numer skrótu” wiąże nowy blok z poprzednim prawidłowym blokiem w sieci. Z drugiej strony, jeśli numer Hash Block n w Bloku n-1 różni się od Bloku n, numer ten nie będzie pasował, a Blok n-1 nie zostanie zweryfikowany. 

Cechy systemu Proof of Work:

Oto główne czynniki, które doprowadziły do ​​powszechnego sukcesu tego protokołu konsensusu:

• Problem matematyczny jest trudny do rozwiązania.
• Dokładność rozwiązania jest łatwa do zweryfikowania.

Blockchainy wykorzystują konsensus Proof of Work

Bitcoin jest nadal najpopularniejszą monetą, która wykorzystuje konsensus PoW. Jednak ta technika jest używana przez wiele innych walut.

Wśród najpopularniejszych kryptowalut znajdują się:

• Litecoin : Litecoin, podobnie jak Bitcoin, ma SegWit, który pozwala na zwiększenie limitu rozmiaru bloku poprzez usunięcie danych z sieci. Litecoin różni się od Bitcoina, oferując błyskawiczne prędkości transakcji przy znacznie niższych kosztach.
• DASH : Twierdzi, że są szybsze i bardziej prywatne transakcje kryptograficzne. Szybkie transakcje zachęcają górników do inwestowania w DASH.
• Monero : Kolejny znaczący altcoin, który wykorzystuje konsensus PoW. Monero, kryptowaluta o otwartym kodzie źródłowym, kładzie nacisk na zamienność, prywatność, przejrzystość i decentralizację za pośrednictwem księgi publicznej.
• Bitcoin Cash : altcoin, który powstał z hard forka sieci Bitcoin. Pomimo faktu, że wykorzystuje PoW, co wydaje się być solidnym konsensusem, Bitcoin cash jest jedną z ciężko poszkodowanych ofiar 51% ataków .
• ZCash : W przeciwieństwie do innych kryptowalut, ZCash stara się zapewnić prywatność poprzez anonimowość. Sieć Zcash wykorzystuje ten sam algorytm skrótu SHA-256 Proof of Work.
• Klasyczne Ethereum : Pomimo faktu, że Ethereum 2.0 odchodzi od PoS. Aby chronić swoją sieć, Ethereum Classic nadal korzysta z konsensusu PoW. Jednak, ponieważ jest to tylko niewielka sieć, Ethereum Classic jest bardziej podatne na ataki 51% i podwójne wydawanie waluty.

Plusy i minusy Proof of Work

Plusy

Istnieje wiele ważnych zalet stosowania PoW w porównaniu z innymi formami technologii blockchain . Obejmują one:

• Szeroko używane przez najbardziej znane kryptowaluty : najbardziej znane i największe waluty cyfrowe, w szczególności Bitcoin i Ethereum, wykorzystują mechanizm Proof of Work.
• Niezwykle bezpieczne : ponieważ zmiana łańcucha bloków kryptowaluty wymaga kontroli nad ponad połową zasobów komputerowych sieci kryptowalut, znaczne zasoby obliczeniowe wymagane przez protokół Proof of Work sprawiają, że sieć kryptowaluty jest bezpieczna.
• Wynagradza górników, umożliwiając nowe transakcje : Górnicy, którzy pomyślnie weryfikują nowe bloki transakcji Bitcoin, mogą zarobić.

Cons

Mechanizm Proof of Work ma następujące problemy:

• 51% ryzyko ataku : jeśli podmiot kontrolujący posiada 51% lub więcej węzłów sieci, podmiot może uszkodzić blockchain, przejmując kontrolę nad większością sieci.

Jak działa atak 51%

• Czasochłonne : Górnicy muszą zbadać kilka wartości jednorazowych, aby znaleźć poprawną odpowiedź na zagadkę, którą należy rozwiązać, aby wydobyć blok. Potwierdzenie transakcji trwa od 10 do 60 minut. W rezultacie jest to czasochłonna operacja.
• Zużycie zasobów : Górnicy potrzebują znacznej mocy obliczeniowej, aby rozwiązać trudną matematyczną zagadkę. Powoduje to marnotrawstwo cennych zasobów (pieniądze, energia, przestrzeń, sprzęt). 
• Może być wymagany drogi sprzęt : Zakup drogiego, specjalistycznego sprzętu może być niezbędny do odniesienia sukcesu i generowania zysku.
• Poszczególni górnicy mają trudności : Ze względu na wymagania w zakresie mocy obliczeniowej, duże organizacje zajmujące się wydobywaniem kryptowalut i pule wydobywcze mają większe szanse na osiągnięcie sukcesu w wydobywaniu kryptowalut i zarobienie na wydobyciu niż osoby pracujące w pojedynkę.

Porównanie Proof of Stake i Proof of Work

Porównaj Proof of Stake z Proof of Work

Proof of Work i Proof of Stake to dwie metody, których można użyć do zabezpieczenia łańcucha bloków. Różnią się one na kilka ważnych sposobów, w tym związane z nimi koszty i poziom kontroli, jaki zapewniają osobom zatwierdzającym transakcje.

Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich, aby lepiej zrozumieć, jak działają oraz zalety i wady każdego podejścia.

Struktura kosztów

Pierwszą zasadniczą różnicą między Proof of Work a Proof of Stake jest ich struktura kosztów.

W systemie Proof of Work górnicy muszą wydać znaczne zasoby – zarówno finansowe, jak i obliczeniowe, aby uczestniczyć w procesie weryfikacji nowych transakcji. To sprawia, że ​​próba ataku 51% dla osoby lub organizacji jest kosztowna, ponieważ taki wysiłek wymagałby od nich zbudowania i obsługi centrum danych pełnego specjalistycznego sprzętu przez kilka lat.

W przeciwieństwie do tego, system Proof of Stake może być kosztowny tylko dla tych, którzy chcą uczestniczyć jako walidatorzy. Oznacza to, że każdy, kto ma wystarczającą ilość kryptowaluty do postawienia, może potencjalnie próbować przejąć kontrolę nad siecią, obstawiając dużą część waluty i głosując przeciwko wszelkim innym propozycjom. Jest to jednak mało prawdopodobne, ponieważ wymagałoby to od nich narażenia całej inwestycji w tym celu.

Mechanizm walidacji 

Ponadto Proof of Work daje niemal pełną kontrolę nad tym, które transakcje są uwzględniane w nowych blokach, tym, którzy wnoszą największą moc obliczeniową lub moc obliczeniową.

I odwrotnie, Proof of Stake pozwala uczestnikom na walidację bloków poprzez zablokowanie pewnej ilości kryptowaluty jako zabezpieczenia. Walidatorzy mają zatem motywację do działania w najlepszym interesie wszystkich użytkowników sieci, ponieważ ich „inwestycja” jest zagrożona, jeśli tego nie zrobią.

Strata energii ze sprzętu górniczego

Wreszcie, systemy Proof of Work generalnie opierają się na konkurencyjnym rynku w zakresie generowania i ciągłego ulepszania nowego sprzętu do kopania. Może to prowadzić do marnotrawstwa wydatków na zbędny lub nadmiernie wyspecjalizowany sprzęt, ponieważ górnicy są zmuszeni do ciągłego wydawania pieniędzy tylko po to, aby utrzymać się na rynku.

Tego rodzaju wyścig zbrojeń nie występuje w sieciach Proof of Stake, co oznacza, że ​​walidatorzy nie będą marnować tyle energii lub innych zasobów zabezpieczających transakcje.

Ogólnie rzecz biorąc, różnice te oznaczają, że każdy system ma swoje zalety i wady w porównaniu z drugim. Wiele osób uważa, że ​​Proof of Stake ostatecznie zastąpi Proof of Work jako podstawowy sposób zabezpieczenia łańcucha bloków, ponieważ jest bardziej wydajny i zapewnia większą decentralizację.

Jednak oba systemy mają swoje mocne i słabe strony i pozostaje niepewne, który z nich ostatecznie wygra.

Często zadawane pytania dotyczące dowodu pracy

Jak bezpieczny jest dowód pracy?

Metoda Proof of Work jest niezwykle bezpieczna, ponieważ może przetrwać Bizantyjską Tolerancję Błędów (BFT) - system, który może tolerować awarie spowodowane przez Problem Bizantyjskich Generałów. Sposób, w jaki działa, sprawia, że ​​jest znacznie bezpieczniejszy.

Co więcej, skrót każdego bloku zawiera skrót poprzedniego, zwiększając bezpieczeństwo i zapobiegając wszelkim naruszeniom bloków w łańcuchu bloków Proof of Work.

Górnicy muszą wygenerować nowy blok z tym samym poprzednikiem, aby zmienić blok. W takich przypadkach konieczna jest regeneracja wszystkich następców i ponowne wykonanie pracy, którą posiadają. W rezultacie blockchain może uniknąć manipulacji zabezpieczeniami.

Dlaczego kryptowaluty potrzebują Proof of Work?

Ponieważ łańcuchy bloków są z natury zdecentralizowane i peer-to-peer, wymagają pewnego mechanizmu uzyskiwania zarówno konsensusu, jak i bezpieczeństwa. Jednym z takich środków jest Proof of Work, który sprawia, że ​​próby przekroczenia sieci są niezwykle zasobożerne.

Inne procesy weryfikacji, takie jak Proof of Stake (PoS) i Proof of Burn (PoB), wymagają mniej zasobów, ale mają wady lub wady. Gdyby nie istniał mechanizm dowodowy, sieć i przechowywane w niej dane byłyby podatne na ataki lub kradzież.

Co więcej, mechanizm Proof of Work uniemożliwia użytkownikom wybicie monet, których nie zarobili, lub dwukrotne wydanie. Gdyby użytkownicy mogli użyć swoich monet więcej niż raz, aktywa zasadniczo straciłyby na wartości.

Kto wynalazł dowód pracy?

Aby wydobyć Bitcoin z ziemi, Satoshi Nakamoto wynalazł Proof of Work. Nikt nie wie, kim jest Nakamoto ani czy jego imię to pseudonim.

Dlaczego większa moc wydobywcza oznacza większe bezpieczeństwo?

Im więcej mocy obliczeniowej zainwestowano w bezpieczeństwo Bitcoin, tym więcej zasobów musi zebrać potencjalny napastnik, aby skutecznie zaatakować Bitcoin.

W jaki sposób Proof of Work weryfikuje transakcję?

Sama praca jest arbitralna. W przypadku Bitcoina obejmuje iteracje algorytmów haszujących SHA-256. Z drugiej strony, zwycięzca rundy haszowania łączy i rejestruje transakcje z mempool do następnego bloku. Ponieważ zwycięzca jest wybierany losowo proporcjonalnie do włożonego wysiłku, zachęca to wszystkich w sieci do uczciwego działania i rejestrowania tylko prawdziwych transakcji.

Wniosek

Ten artykuł zawiera obszerny przegląd tego, czym jest Proof of Work, a także kilka świetnych informacji na ten temat! Jeśli uznasz to za przydatne, podziel się nim ze znajomymi! 

Daj nam znać, co myślisz w sekcji komentarzy poniżej!