Пояснення: що таке Proof of Work (PoW) у блокчейні?

Блокчейн зазвичай сприймається через призму консенсусу накамото Bitcoin. Але для того, щоб дізнатися більше про підтвердження роботи, важливо уважно стежити за впровадженням стабільного PoW.

Proof of Work (зазвичай скорочений до PoW) — це консенсусний алгоритм, який використовується для запобігання атакі 51% або подвійних витрат. Криптовалюта, як-от Bitcoin, використовує консенсус PoW для підтвердження транзакцій і створення нових блоків, доданих до мережі. Завдяки PoW майнери змагаються за виконання транзакцій у мережі в обмін на винагороду за свою швидкість і точність.

Ключові висновки:

• Розуміння концепції підтвердження роботи та того, як вона використовується для захисту блокчейну.
• З’ясувати, які математичні проблеми насправді вирішують майнери, і як ці розрахунки впливають на суспільство в цілому.
• Дізнайтеся, хто бере участь у процесі майнінгу, за допомогою консенсусу Proof of Work.
• Знання того, які криптовалюти все ще покладаються на підтвердження роботи та чому Ethereum обирає жорсткий вилоск для Ethereum 2.0.
• Отримайте цілісну думку про те, чому консенсус Proof of Stake безпечніший і справедливіший, ніж підтвердження роботи.

Як на блокчейні застосовується підтвердження роботи?

Алгоритм консенсусу щодо підтвердження роботи блокчейну — це найстаріший механізм консенсусу та найпопулярніший алгоритм. Звичайно, є багато причин, які могли сприяти його популярності. Але основне обґрунтування його репутації — це його здатність просувати чесність у децентралізованій екосистемі. Незважаючи на те, що можуть бути інші алгоритми, PoW все ще є стійким для досягнення мети толерантності до проблем із бізантіном (BFT). 

Щоб повністю зрозуміти, що таке BFT, це система, здатна витримувати несправності, пов’язані з Проблемою генералів Візантій. Це означає, що мережа може уникнути ситуацій, коли деякі ноди (або майнери) намагаються діяти проти консенсусу. Завдяки характеристикам BFT алгоритм PoW працює таким чином, щоб ноди могли перевірити блок у мережі, вирішуючи складну математичну проблему.

У той час як перший, хто доставляє рішення до математичної проблеми, отримує консенсусний дозвіл на вибір блоку для додавання до блокчейну. Як біржа успішний вузол отримує токени як винагороду. Наприклад, у мережі Bitcoin винагорода присуджується BTC.

Зрештою, консенсус PoW створює відносно здорову та прозору закриту економіку. В основному заохочуйте користувачів продовжувати підтримувати екосистему.

Які математичні проблеми пов’язані з PoW?

Ці складні математичні проблеми стосуються різноманіття нечастих арифметичних ускладнень. Крім того, ці проблеми вимагають великої обчислювальної потужності для вирішення.

Вона варіюється від загальних проблем Byzantine до складної функції хешингу. Наприклад:

• Функція Ahash передбачає процес генерування рандомізованого виходу з певною довжиною за допомогою входу. Хоча хеш — це числове значення (або ціль), яке визначає, хто точно міняє блок.
• Розв’язання анінтегерної факторизації, що містить розкладання комбінованої кількості на менші цілі числа разом із обмеженнями та множеннями основних чисел.
• Він служить протоколом головоломки для захисту мережі під час атаки на DoS, для якої потрібен визначений ордер. Замість того, щоб вирішувати функцію, це більше за те, щоб знайти основну причину.

Отже, за кожну успішну перевірку блоку винагорода отримується для компенсації зусиль. Однак масштабованість і безпека є основною проблемою, коли мережа зростає. А хеш-сила зростає паралельно складності головоломок. Як наслідок, для усунення недоліків, якими має Proof of Work, було введено підтвердження стейкінгу.

Хто заснував підтвердження роботи?

Консенсус PoW був заснований до відкриття мережі Bitcoin. Алгоритм PoW був запроваджений у 1993 році, коли Moni Naor і Cynthia Dwork опублікували статтю для стримування атак DoS. У статті в основному обговорюється потенціал алгоритму запобігання шахрайству та його сталості в довгостроковій перспективі.

А ще до того, як Сатоші Накамото говорив про алгоритм PoW у блокчейні Bitcoin, комп’ютерному вченому та криптографічному активісті Хал Фінні (Гарольд Томас Фінні II), представила іншу систему під назвою RPoW, багаторазове підтвердження роботи у 2004 році. Система працювала, отримавши токен підтвердження роботи на основі незмінюваного або негрошового хеша. Натомість створив токен, підписаний RSA, який потім можна було б переказати від людини до людини. 

Ще одним раннім прикладом алгоритму підтвердження роботи був хешкеш Adam Back. Перш ніж надсилати електронний лист, відправники повинні виконати невелику кількість обчислення. У результаті отримувачі можуть зменшити спам. 

Що пов’язано з консенсусом накамото в Bitcoin?

PoW використовує модель, в якій ноди вирішують математичну головоломку для створення наступного блоку, доданого до мережі. Лідери блоків, які створюють наступний блок, вибираються в лотерейному форматі, що безпосередньо відповідає їхній потужності в здійсненні обчислення (тобто хеш) процесу. У моделі консенсусу PoW є два основні учасники: майнери та оператори повного вузла. 

Майнери

Ноди, які беруть участь у обчисленні, називаються майнерами, а процес вирішення проблеми називається майнінгом. Спільнота майнерів повинна виконати значну роботу для вирішення кожної послідовної проблеми. PoW спрощує процес, коли нода створює блок для інших, щоб перевірити процес, який призвів до рішення.

Ноди

Вузли повинні витрачати час на громіздкі обчислення. Отже, процес споживає колосальну кількість електричної потужності, яка шкодить навколишньому середовищу. Децентралізовані ноди в мережі повинні перевірити криптовалюту блокчейну, яка «мінюється» за винагороду за допомогою механізму підтвердження роботи окремих майнерів.

Перевіряльники

На основі криптографічних доказів і консенсусних правил Bitcoin оператори повних нодів виступають кінцевими валідаторами стану мережі. Клієнти з повним нодам також можуть бути майнерами та відхиляти недійсні блоки та транзакції в мережі. Для затвердження валідаторів транзакцій у блокчейні в режимі консенсусу Proof of Work потрібно в середньому 40 і 60 хвилин.

Наскільки безпечним є PoW?

Алгоритм підтвердження роботи дуже безпечний, оскільки він може витримувати BFT. Крім того, те, як він працює, робить його ще безпечнішим. Крім того, хеш кожного блоку містить хеш попереднього; це підвищує безпеку та запобігає будь-якому порушенню блоків у підтвердженні блокчейну роботи. 

Щоб змінити блок, майнерам потрібно створити новий блок з тим самим попередником. У якому він вимагає відновлення всіх наступників і відновлення роботи, яку вони зберігають. Отже, блокчейн може уникнути пошкодження системи безпеки.

Дози та мінуси PoW 

Плюси

• Уникайте атак DDoS.
• Чесний і прозорий.
• Вплив низьких частин криптовалюти, що зберігаються майнерам у ліміті.
• Заохочує зацікавленість громадськості в підтримці здорової мережі.

Мінуси

• Дорого придбати комп’ютерні фрагменти професійного обладнання, периферійних пристроїв та електроенергії.
• Це дуже складні головоломки, які не додають цінності в освіту або щоденні завдання, а лише допомагають перевірити блок.
• Він робить блокчейн більш централізованим, як протилежний децентралізованому.
• Майнінг втрачає силу, оскільки винагороди більше не приваблюють.

Які монети використовують підтвердження роботи?

Bitcoin залишається найпопулярнішою монетою для консенсусу PoW. Однак є багато інших монет, які використовують цей алгоритм. Хоча й до періоду халвінгу, Bitcoin залишається прибутковим. Але зараз багато майнерів шукають альтернативу, оскільки стає дорожче і важче видобувати блок.

Звісно, кожен починає запитувати про найкращу для мене криптовалюту. Насамкінець, ось наші результати: 

Litecoin:Так само, як і Bitcoin, Litecoin також має SegWit, в якому ліміт розміру блоку збільшується шляхом видалення даних з мережі. Litecoin відрізняється від Bitcoin часом блискавки за значно нижчою ціною.

DASH:Вона може похвалитися швидшими та більш приватними транзакціями в криптовалютному просторі. Миттєві транзакції є додатковим пунктом для майнерів, щоб інвестувати свій час у DASH.

Monero:Це ще один популярний альткоїн, який використовує консенсус PoW. Як криптовалюта з відкритим вихідним кодом, Monero зосереджується на чуттєвості, приватності, прозорості та децентралізації через публічний реєстр.

Кошти Bitcoin:відділення альткоїну від жорсткого виделки мережі Bitcoin. Хоча він використовує PoW, що може здатися безпечним консенсусом, готівка Bitcoin є однією з сильно пошкоджених жертв атаки 51%.  

ZCash:Це спрямовано на забезпечення конфіденційності через анонімність, на відміну від криптовалют. Мережа Zcash використовує ті ж функції SHA-256 Proof-of-Work, що й Bitcoin.

Ethereum Classic:DespiteEthereum 2.0переліт на PoS. Ethereum Classic все ще використовує консенсус PoW для захисту своєї мережі. Однак, оскільки це всього лиш міноритарний ланцюжок, Ethereum Classic вразливіший до атак на 51% і спричиняє подвійну витрати монет.

Чи є підтвердження стейкінгу кращим, ніж підтвердження роботи? 

Останніми роками в криптовалютному просторі відбувається все більша дискусія на користь Proof of Stake (PoS). При порівнянніPoS з PoW багато експертів вважають, що PoS безсумнівно кращий, ніж PoW. А один із основних аргументів проти PoW полягає в тому, що він вимагає великої обчислювальної потужності, яка дуже енергоємна та негативно впливає на навколишнє середовище. Візьмемо, наприклад, Bitcoin; середня кількість енергії, необхідної для підтримки мережі Bitcoin, більша за всю країну використання Швейцарії. 

Крім того, консенсус PoW має високий ризик централізації. Цей консенсус було перевірено на його низьку продуктивність і масштабованість для виконання ончейн-транзакцій.

Як правило, алгоритм PoS також забезпечує користувачам кращі економічні переваги (розділи), що дає їм змогу запускати майстер-вузли або вставляти монети на платформі для ставок і головних кодів. У довгостроковій перспективі вона справедливіша й екологічніша. 

Підсумки

Як оригінальний механізм консенсусу, PoW представляє вплив теорійних заохочень, розподілених обчислень, соціального консенсусу, ринкової економіки та криптографічних доказів. Він створив технологію блокчейну, що дало змогу мережам працювати з безпечним, стійким, розподіленим консенсусом.

Незалежно від того, чи буде в майбутньому більше блокчейнів перейде до PoS, PoW — суттєва інновація в обчислювальному та ігровому дизайні.