Proof of Work (Доказательство выполнения работы)

Что такое PoW?

Если вы представите транзакции между пользователями, вы, скорее всего, представите, как человек А отправляет деньги человеку Б через банк. Отправитель вводит сумму, а затем банк вычитает эту сумму со своего счета и добавляет ее к счету получателя.Это называется централизованной системой, в которой один основной объект отвечает за отслеживание и проверку транзакций.

Децентрализация противоположна централизации и является ключом к криптовалютам. В системе такого типа все пользователи могут видеть и отслеживать все транзакции, и не один, а целая сеть пользователей отвечает за проверку и выполнение транзакций. Идея отсутствия посредника или третьей стороны между отправителем и получателем является прелестью криптовалют, но как можно гарантировать, что пользователи сети остаются честными и не манипулируют данными в своих интересах?

Вот тут-то и появляется доказательство выполнения работы или proof of work. Этот протокол используется криптовалютами, в первую очередь биткойнами, для проверки транзакций, которые происходят в сети. Возможно, на такие доказательства лучше смотреть не как на способ обработки транзакций, а как на способ убедиться, что данные в сети не подвергаются манипуляциям или мошенничеству. И то, как работает этот механизм проверки, является ключом к обеспечению безопасности криптовалют, которые его используют.

Как это работает?

Доказательство работы было создано и по сей день стремится к той же цели — убедиться, что все данные проверены. В основе PoW лежат майнеры, которые сами выполняют «работу». Работа майнеров, называемая майнингом, необходима для существования некоторых из самых популярных криптовалют. Эта так называемая работа заключается в генерации строк символов (хэшей) и сопоставлении их с хешем текущего блока.

Проще говоря, когда пользователи совершают транзакции, все эти транзакции собираются и хранятся в блоке, где хранятся данные блокчейна. Затем майнеры просматривают транзакции в указанном блоке и проверяют их действительность. Эта проверка осуществляется путем решения вычислительных или математических головоломок, которые трудно решить, но легко проверить правильность. Если майнер находит решение головоломки, он может обновить блокчейн.

Вся система Proof of Work основана на конкуренции между майнерами, поскольку они соревнуются друг с другом в решении головоломок и передаче новых блоков в сеть, поскольку именно так в цепочку добавляются действительные блоки. Этот процесс требует не только скорости, но и больших усилий и средств от отдельных майнеров, поскольку технология добычи биткойнов не только дорога, но и требует много энергии.

Теперь вы можете подумать, какая же в этом всем польза? Что ж, если майнер первым находит правильное решение головоломки, он получает заранее определенное количество биткойнов в обмен на свою работу. Хотя это вознаграждение с каждым годом становится меньше: на заре существования Биткойна оно составляло около 50 BTC, а в 2020 году — всего 6,25 BTC. Также важно отметить, что даже сейчас получить вознаграждение в 6,25 BTC непростая задача, так как вероятность найти правильный хэш (решение головоломки) составляет примерно 1 из 20 триллионов.

Проблемы и преимущества

Возможно, вы слышали, что доказательство выполнения работы требует много энергии, времени и вычислений, чтобы быть эффективным. Это, в свою очередь, влияет на масштабируемость этого консенсусного протокола. Например, подсчитано, что ежегодное использование энергии для майнинга биткойнов примерно эквивалентно количеству энергии, потребляемой такими странами, как Таиланд, Финляндия или Швейцария. С другой стороны, аспект безопасности протокола неоспорим и доказал свою способность выдержать испытание временем.

Однако именно здесь следует упомянуть доказательство доли. Возможно, вторая самая известная криптовалюта — Ethereum планирует перевести все проверки своих транзакций на механизм консенсуса Proof-of-Stake. Это связано с тем, что, как и PoW, PoS также имеет высокий уровень безопасности и защищенности, но обеспечивает то, чего не хватает PoW — энергопотребление. Доказательство доли — это более экологичная и дешевая форма консенсуса, поэтому большинство пользователей Ethereum хотели бы видеть ее в будущем.

В заключение…

Доказательство работы — это механизм консенсуса, гарантирующий, что майнеры добавляют новые блоки в цепочку блоков только после выполнения вычислительной работы, чтобы доказать, что они действительны. Такой способ проверки транзакций позволяет децентрализовать криптовалюты. Этот консенсус, впервые использованный Биткойном, имеет безупречный послужной список безопасности и надежности. Однако доказательство работы требует большого количества энергии. Это высокое потребление энергии является причиной того, что некоторые криптовалюты, в первую очередь Ethereum, движутся в направлении доказательства доли в качестве своего механизма консенсуса.