Что такое доказательство работы (PoW)? Как работает PoW? (2022)

Что такое доказательство работы? Насколько безопасно доказательство работы? Зачем криптовалютам нужно доказательство работы? Узнайте больше о PoW в этой статье!

Сегодня в криптомире существует два основных алгоритма консенсуса: Proof of Work и Proof of Stake. Прежде чем инвестировать в какую-либо криптовалюту, важно понять ключевые различия между каждым алгоритмом.

Поэтому в этой статье поговорим об основных принципах Proof of Work, а также о его плюсах и минусах.

Что такое доказательство работы (PoW)?

Доказательство работы (сокращенно PoW) — это первый алгоритм консенсуса в сети блокчейнов, и изначально он использовался Биткойном . Этот механизм используется для проверки и отслеживания создания новых криптовалют и транзакций блокчейна. Работа — это решение чрезвычайно сложных математических задач, а доказательство — это решение проблемы.

Что такое доказательство работы

Виртуальные майнеры соревнуются за то, чтобы первыми решить сложную математическую головоломку, которая защищает и проверяет блокчейны PoW. Майнинг — это термин, используемый для описания акта конкуренции друг с другом. Победитель получает вознаграждение при обмене криптовалюты за обновление блокчейна самыми последними проверенными транзакциями.

Как работает доказательство работы?

Блокчейн — это общедоступная запись, посвященная каждой криптовалюте в криптосети. Он состоит из блоков транзакций, которые проверяются с помощью Proof of Work.

Процесс подтверждения транзакций в добавляемом блоке, размещения этих транзакций в хронологическом порядке и оповещения всей сети о вновь добытом блоке требует крайне мало энергии и времени. Сложная математическая задача связать новый блок с последним действительным блоком в сети блокчейн требует больше всего энергии.

Каждой криптотранзакции присваивается хэш. Чтобы транзакция была легитимной, крипто-майнер должен создать целевой хеш, который меньше или равен хешу образца блока.

Хэш в доказательстве работы

Майнеры используют машины для майнинга, которые быстро генерируют вычисления для создания этого типа целевого хэша. Когда майнер в конечном итоге находит правильное решение и первым создает целевой хеш, узел одновременно транслирует его по всей сети, получая вознаграждение от протокола PoW.

В результате генерация желаемого хэша является сложной задачей. Однако проверка проста, и, возможно, именно поэтому доказательство работы популярно в биткойнах. Однако этот метод достаточно надежен, чтобы предотвратить манипулирование записями транзакций. Кроме того, при применении этого процесса проверка упрощается. 

При большем количестве майнеров время, необходимое для добычи следующего блока, неизбежно сократится. Это означает, что новые блоки обнаруживаются быстрее. Чтобы постоянно находить 1 блок каждые 10 минут, сеть Биткойн регулярно меняет уровень сложности добычи нового блока.

Механизм доказательства работы

Важность соединения блока n с блоком n-1 через его хеш-номер заключается в том, что этот «хеш-номер» связывает новый блок с предыдущим законным блоком в сети. Если, с другой стороны, номер хэша блока n в блоке n-1 отличается от номера блока n, это число не будет совпадать, и блок n-1 не будет проверен. 

Особенности системы Proof of Work:

Ниже приведены основные факторы, которые привели к широкому успеху этого консенсусного протокола:

• Математическая задача решается с трудом.
• Точность решения легко проверить.

Блокчейны используют консенсус Proof of Work

Биткойн по-прежнему остается самой популярной монетой, использующей консенсус PoW. Однако этот метод используется множеством других валют.

Среди самых популярных криптовалют:

• Litecoin : Litecoin, как и биткойн, имеет SegWit, который позволяет увеличить лимит размера блока путем удаления данных из сети. Litecoin отличается от Bitcoin тем, что предлагает молниеносную скорость транзакций по значительно более низкой цене.
• DASH : Заявлено о более быстрых и конфиденциальных криптотранзакциях. Быстрые транзакции побуждают майнеров вкладывать свои усилия в DASH.
• Monero : еще один известный альткойн, использующий консенсус PoW. Monero, криптовалюта с открытым исходным кодом, делает упор на взаимозаменяемость, конфиденциальность, прозрачность и децентрализацию через публичный реестр.
• Bitcoin Cash : альткойн, возникший в результате хардфорка сети Биткойн. Несмотря на то, что он использует PoW, что, по-видимому, является твердым консенсусом, Bitcoin Cash является одной из сильно пострадавших жертв атак 51% .
• ZCash : В отличие от других криптовалют, ZCash стремится обеспечить конфиденциальность за счет анонимности. В сети Zcash используется тот же алгоритм хеширования SHA-256 Proof of Work.
• Классический Ethereum : Несмотря на то, что Ethereum 2.0 отходит от PoS. Для защиты своей сети Ethereum Classic продолжает использовать консенсус PoW. Однако, поскольку это всего лишь второстепенная сеть, Ethereum Classic более уязвим для атак 51% и двойной траты валюты.

Плюсы и минусы доказательства работы

Плюсы

Существует множество важных преимуществ использования PoW по сравнению с другими формами технологий блокчейна . Это включает:

• Широко используется наиболее известными криптовалютами : самые известные и крупнейшие цифровые валюты, особенно биткойн и эфириум, используют механизм Proof-of-Work.
• Чрезвычайно безопасный : поскольку для изменения блокчейна криптовалюты требуется контроль над более чем половиной компьютерных ресурсов криптосети, значительные вычислительные ресурсы, требуемые протоколом Proof of Work, делают криптовалютную сеть безопасной.
• Награждает майнеров за новые транзакции. Майнеры, которые успешно проверяют новые блоки транзакций Биткойн, могут получить прибыль.

Минусы

Механизм Proof of Work имеет следующие проблемы:

• Риск атаки 51% : если контролирующее лицо владеет 51% или более узлов сети, оно может повредить блокчейн, получив контроль над большей частью сети.

Как работает атака 51%

• Занимает много времени : майнеры должны проверить несколько значений одноразового номера, чтобы найти правильный ответ на головоломку, которую необходимо выполнить, чтобы добыть блок. Подтверждение транзакции занимает от 10 до 60 минут. В результате операция занимает много времени.
• Потребление ресурсов : майнерам требуется значительная вычислительная мощность для решения сложной математической головоломки. Это приводит к разбазариванию ценных ресурсов (деньги, энергия, пространство, оборудование). 
• Может потребоваться дорогое оборудование . Покупка дорогого специализированного оборудования может иметь важное значение для достижения успеха и получения прибыли.
• Отдельные майнеры сталкиваются с трудностями : из-за требований к вычислительной мощности крупные организации по добыче криптовалюты и майнинговые пулы с большей вероятностью преуспеют в добыче криптовалюты и получат доход от майнинга, чем люди, работающие в одиночку.

Сравнение Proof of Stake и Proof of Work

Сравните Proof of Stake с Proof of Work

Proof of Work и Proof of Stake — это два метода, которые можно использовать для защиты блокчейна. Они различаются по нескольким важным параметрам, включая связанные с этим затраты и уровень контроля, который они предоставляют тем, кто проверяет транзакции.

Давайте подробнее рассмотрим каждый из них, чтобы лучше понять, как они работают, а также преимущества и недостатки каждого подхода.

Структура затрат

Первое существенное различие между Proof of Work и Proof of Stake заключается в их структуре затрат.

В системе Proof of Work майнерам необходимо расходовать значительные ресурсы — как финансовые, так и вычислительные, чтобы участвовать в процессе проверки новых транзакций. Это делает попытку атаки 51% дорогостоящей для отдельного лица или организации, поскольку такая попытка потребует от них построить и эксплуатировать центр обработки данных, полный специализированного оборудования, в течение нескольких лет.

Напротив, система Proof of Stake может быть дорогой только для тех, кто хочет участвовать в качестве валидаторов. Это означает, что любой, у кого достаточно криптовалюты для ставки, потенциально может попытаться получить контроль над сетью, поставив большую часть валюты и проголосовав против любых других предложений. Однако это маловероятно, потому что для этого им потребуется подвергнуть риску все свои инвестиции.

Механизм проверки 

Кроме того, Proof of Work дает почти полный контроль над тем, какие транзакции включаются в новые блоки, тем, кто вносит наибольший вклад в хэш-мощность или вычислительные возможности.

И наоборот, Proof of Stake позволяет участникам проверять блоки, блокируя некоторую сумму криптовалюты в качестве залога. Таким образом, у валидаторов есть стимул действовать в интересах всех, кто использует сеть, поскольку в противном случае их «инвестиции» окажутся под угрозой.

Пустая трата энергии от оборудования для майнинга

Наконец, системы Proof of Work обычно полагаются на конкурентный рынок для создания и постоянного улучшения нового оборудования для майнинга. Это может привести к расточительным расходам на избыточное или чрезмерно специализированное оборудование , поскольку майнеры вынуждены постоянно тратить деньги только для того, чтобы оставаться в бизнесе.

Такого рода гонка вооружений не встречается в сетях Proof of Stake, а это означает, что валидаторы не будут тратить столько энергии или других ресурсов на обеспечение безопасности транзакций.

В целом эти различия означают, что каждая система имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другой. Многие считают, что Proof of Stake в конечном итоге заменит Proof of Work в качестве основного средства защиты блокчейна, поскольку он более эффективен и обеспечивает большую децентрализацию.

Однако обе системы имеют свои сильные и слабые стороны, и остается неясным, какая из них в конечном итоге выйдет на первое место.

Часто задаваемые вопросы о подтверждении работы

Насколько безопасно доказательство работы?

Метод Proof of Work чрезвычайно безопасен, потому что он может пережить византийскую отказоустойчивость (BFT) — систему, которая может выдерживать сбои, вызванные проблемой византийских генералов. То, как это работает, делает его намного более безопасным.

Кроме того, хеш каждого блока содержит хеш предыдущего, что повышает безопасность и предотвращает любое нарушение блока в блокчейне Proof of Work.

Майнеры должны сгенерировать новый блок с тем же предшественником, чтобы изменить блок. В таких случаях необходимо перегенерировать всех преемников и переделать работу, которую они выполняют. В результате блокчейн может избежать манипуляций с безопасностью.

Зачем криптовалютам нужно доказательство работы?

Поскольку блокчейны по своей природе децентрализованы и одноранговые, им требуется некоторый механизм достижения консенсуса и безопасности. Одной из таких мер является доказательство работы, которое делает попытки переполнения сети чрезвычайно ресурсоемкими.

Другие процессы проверки, такие как Proof of Stake (PoS) и Proof of Burn (PoB), требуют меньше ресурсов, но имеют недостатки или недостатки. Если бы не было механизма проверки, сеть и данные, хранящиеся в ней, были бы уязвимы для атак или кражи.

Кроме того, механизм Proof of Work не позволяет пользователям чеканить монеты, которые они не заработали, или тратить их дважды. Если бы пользователи могли использовать свои монеты более одного раза, активы существенно потеряли бы свою ценность.

Кто изобрел доказательство работы?

Чтобы запустить Биткойн, Сатоши Накамото изобрел Proof of Work. Никто не знает, кто такой Накамото и является ли его имя псевдонимом.

Почему большая мощность майнинга означает большую безопасность?

Чем больше вычислительной мощности вложено в безопасность Биткойна, тем больше ресурсов должен собрать потенциальный злоумышленник, чтобы успешно атаковать Биткойн.

Как Proof of Work подтверждает транзакцию?

Сама работа произвольная. Для Биткойна это включает в себя итерации алгоритмов хеширования SHA-256. С другой стороны, победитель раунда хеширования объединяет и записывает транзакции из мемпула в следующий блок. Поскольку победитель выбирается случайным образом пропорционально приложенным усилиям, это стимулирует всех в сети действовать честно и регистрировать только реальные транзакции.

Вывод

В этой статье представлен исчерпывающий обзор того, что такое Proof of Work, а также полезная информация по этой теме! Если вы считаете это полезным, пожалуйста, поделитесь им с друзьями! 

Дайте нам знать, что вы думаете в разделе комментариев ниже!