Tento článek vám poskytne základní návod na Proof of Work. Dozvíte se, k čemu je potřeba, jaký je rozdíl mezi Proof of Work a Proof of Stake a další informace.
Pro snazší orientaci se podívejte na obsah:
- Co je to doklad o práci?
- Proč potřebujeme PoW?
- Co je to dvojí utrácení?
- Jak PoW funguje?
- Proof of Work vs. Proof of Stake
- Závěr
- Často kladené otázky
Co je to doklad o práci?
Proof of Work (zkráceně PoW) je takzvaný mechanismus konsensu (známý také jako algoritmus konsensu), které se používají v kryptoměny. To, co dělá, je prevence dvojí výdaje. Důkaz práce se běžně označuje jako metoda zabezpečení hlavní knihy kryptoměn.
Jako první konsensuální algoritmus, který byl kdy vytvořen, je Proof of Work stále považován za dominantní mezi ostatními konsensuálními algoritmy. Satoshi Nakamoto, ... Bitcoin tvůrce, představil PoW již v roce 2008. Ve skutečnosti však byla technologie, která umožnila PoW, známá již dříve. před obdobím.
Nejznámějším příkladem algoritmu PoW z doby před vznikem kryptoměn je HashCash Adama Backa. Fungoval jako nástroj ke snížení počtu nevyžádaných dopisů tím, že vyžadoval, aby odesílatelé před odesláním e-mailu provedli určitý počet výpočtů. Množství výpočetního výkonu bylo pro jednotlivého odesílatele e-mailů relativně nízké, ale dramaticky vzrostlo pro někoho, kdo provedl masivní odesílání e-mailů.
Proč potřebujeme doklad o práci?
Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, musíme se nejprve podívat na to. technologie blockchain pracuje.
V síti Bitcoin potřebují uživatelé k potvrzení transakcí systém, protože když vysílají své transakce do sítě, nedostanou tyto transakce ihned potvrzený stav. Transakce se musí nejprve stát součástí systému blockchain. Protože blockchain je otevřená databáze, každý uživatel může sledovat historii všech prostředků v síti. Nejjednodušší způsob, jak se na to podívat, je poznámkový blok.
Tady je myšlenka:
- Vy a další tři vaši přátelé sdílíte stejný zápisník;
- Všichni čtyři používáte tento zápisník, abyste mohli sledovat transakce a zjistit, kolik peněz každý z vás utratil;
- Aby byla každá nová transakce platná, odkazujete při jejím provádění na předchozí transakci, která poskytla finanční prostředky;
- Pokud se tedy někdo z vašich přátel pokusí provést transakci se stejnými prostředky, bude taková transakce považována za neplatnou a bude zablokována.
Takový systém však může fungovat pouze pro malou skupinu lidí, kteří se navzájem znají a mohou se dohodnout na podmínkách při provádění transakcí a zapisování svých údajů do společného zápisníku, aby byly jejich operace zcela transparentní a dohledatelné. Ale co když chcete totéž udělat pro obrovskou skupinu online uživatelů, řekněme 10 000 nebo více lidí? V takovém případě nebude přístup s poznámkovým blokem fungovat, protože nikdo nebude ochotný nechat transakce spravovat cizí lidi.
Proto síť digitálních měn potřebuje systém proof of work. Tento mechanismus slouží jako blokáda pro uživatele, aby mohl utratit aktiva, na která nemá právo. Algoritmus PoW kombinuje teorie her a kryptografie, čímž umožňuje uživatelům bitcoinového blockchainu aktualizovat data o bitcoinových transakcích v přísném souladu se systémem.
Jak PoW funguje?
Co je to těžba?
Abychom pochopili, jak Proof of Work vlastně funguje, musíme se nejprve dozvědět, co je to těžba.
Při přidávání transakcí do blockchainu je nemůžete přidávat samostatně - musíte je shromažďovat do bloků. Jakmile se transakce v síti objeví, koncept je následující: musí být přidány do určitého typu bloku, tzv. kandidátský blok. Poté tento kandidátský blok čeká na svou validaci, aby se stal platným - jinými slovy, aby byl přidán do blockchainu.
Vytvoření nového bloku není nejlevnější proces. Vyžaduje určitý zdroj, kterým je výpočetní výkon. Nebo také těžební výkon, protože ten, kdo vytváří blok, se nazývá těžař. Těžař (pomocí moderního počítače s dostatečným CUP ) řeší tzv. výpočetní hádanku - tj, hashování data bloku.
Co dělá hashování dat bloku? Znamená to zpracování dat prostřednictvím funkce hash který generuje blokový hash. Po zpracování hashovacími funkcemi získá nový blok svůj jedinečný kód - jakýsi otisk prstu. Tento “otisk prstu” dává vstupním datům bloku individuální identitu.
Z blokového hashe nelze extrahovat vstupní data. Pokud však znáte vstupní údaje, můžete zjistit, zda je blok správný. Stačí k tomu zpracovat vstup přes hashovací funkci a ujistit se, že výstup je právě takový.
Proof of Work vyžaduje, aby hash dat odpovídal určitým podmínkám. Abyste se ujistili, že hash dat odpovídá podmínkám, musíte je prohnat hashovací funkcí. Pokud po kontrole data nebudou odpovídat, bude třeba je pouze opravit tím, že je trochu změníte. Je důležité vědět, že i změna o jeden znak způsobí obrovský rozdíl, takže výstupní výsledek bude zcela nepředvídatelný.
Základem je, že vytvoření bloku je úkol, který nelze předvídat. Vše spočívá pouze v hashování řady transakcí s dalšími klíčovými daty. To, co budete vždy potřebovat, je doplnit konstantní sadu dat o kus proměnných dat. Bez něj bude váš výstup hashování vždy beze změny.
Část proměnných dat, o které jsme se zmínili, se nazývá nonce. Jedná se o číslo, které se pokaždé mění a poskytuje různé hashe. Samotný proces se nazývá těžba.
Co je to vlastně těžba?s
- Těžba je proces shromažďování dat blockchainu a jejich hashování pomocí nonce za účelem nalezení konkrétního hashe. Když těžař najde hash, který odpovídá podmínkám přiděleným protokolem, získá právo vysílat do sítě nové bloky. Současně je blockchain aktualizován ostatními uživateli sítě, kteří do něj zařazují nové bloky.
Podmínky, které musí být během procesu těžby splněny, se u jednotlivých digitálních měn liší. Existují například měny s extrémně náročnými podmínkami. Vše závisí na rychlost hashování sítě - čím vyšší je rychlost hashování, tím obtížnější je najít platný hash. To vše je součástí návrhu - kdyby byla hash rate nízká, těžaři by mince nacházeli příliš rychle a jejich počet by rychle rostl.
Těžba však není nemožná. Jde o to, aby byla středně těžká. V opačném případě by nemělo smysl, aby se ostatní těžaři přidávali. Těžba je soutěž. Každý den mezi sebou těžaři soutěží. Práce, kterou horníci odvedou, je nakonec odměněna, což zvyšuje jejich nadšení pro další těžbu.
Jak jsme již zmínili, těžba (tj. řešení matematických hádanek) vyžaduje obrovské množství výpočetního výkonu. Ale to není všechno. Jak víte, počítače potřebují ke svému provozu elektřinu. Těžba je tak náročným úkolem, pokud jde o náklady na elektřinu. Ale je tu i dobrá zpráva - platné hashe jsou odměňovány. To znamená, že pokaždé, když těžař najde platný hash, získá odměnu za blok ve výši kryptoměna.
Co je kryptografie s veřejným klíčem?
Ze všech výše uvedených informací vyplývají následující závěry:
- Těžba stojí peníze (těžební hardware + značné množství spotřebované elektrické energie).
- Těžaři dostávají odměny za nalezení platných bloků.
- Díky vstupním datům se uživatel blockchainu může ujistit, že je blok platný, aniž by spotřeboval příliš mnoho výkonu procesoru.
Ale vždycky se najdou tací, kteří budou chtít jít tou nejjednodušší cestou. V tomto případě ti, kteří budou chtít zkusit podvádět. Je to možné? Může někdo vytvořit několik falešných transakcí, zaheslovat je do jednoho bloku a projít s tím, že vytvořil nový platný blok? Technicky vzato je odpověď ano. Existuje však způsob, jak zabránit špatným aktérům zneužít veřejný blockchain pro svůj vlastní prospěch.
Aby bylo jisté, zda má uživatel právo utrácet finanční prostředky, používá se speciální kryptografický mechanismus - nazývá se kryptografie s veřejným klíčem. Koncepce je následující:
- Při vytváření transakce musí uživatel podepište ji.;
- Podpis je veřejný a má k němu přístup každý uživatel;
- Ostatní uživatelé mohou porovnat podpis s veřejným klíčem - pokud se shodují, je transakce platná;
- Uživatelé se také mohou ujistit, zda tvůrce transakce může skutečně utratit své prostředky a zda je výstupní částka nižší než vstupní částka.
Další podrobnosti, přečtěte si prosím tento článek.
Síť smaže každý neplatný blok transakce, což má za následek obrovskou finanční ztrátu. Podvádění v rámci blockchainové sítě je tedy opravdu extrémně drahé. A to je skutečná myšlenka, která stojí za Proof of Work (a dalšími konsensuálními mechanismy):
- Konsensuální mechanismus PoW podvádění prodražuje, ale na druhou stranu vás vybízí k poctivému jednání, které přináší velké zisky.
Co je to dvojnásobná útrata?
Když mluvíme o Proof of Work, měli byste znát jeden základní termín. Tímto termínem je dvojí utrácení.
A dvojí utrácení je v podstatě fond, který se uživatel pokusí utratit více než jednou. Jedná se o běžný termín pro operace s digitálními penězi. Důvodem je, že digitální prostředky nejsou totéž co fiat měna - tj. peníze, které skutečně existují ve fyzickém světě. Koneckonců v určitém okamžiku bude muset každý člověk, který se zabývá digitálními měnami, připustit, že nemají žádnou reálnou hodnotu. Ale opět, ze spousty důvodů se kryptoměny staly za posledních několik let velkými, což mělo za následek boom kryptoměn a množství podvodných technik. Jednou z těchto technik je dvojí utrácení.
Ujasněme si to:
- nemůžete platit dvakrát fyzickou hotovostí, ale MŮŽETE (alespoň se o to pokusit) použít stejný fond digitální měny k transakcím s bitcoiny (což je samozřejmě podvod).
Představte si následující situaci: koupili jste si šálek kávy a zaplatili za něj v hotovosti. Pokud nyní chcete další šálek kávy, nemůžete ho zaplatit stejnou dolarovou bankovkou, protože byla přijata pokladníkem a uzamčena v pokladně. Stejně tak nebudete moci tuto bankovku použít v jiném obchodě, a to z důvodu uvedeného výše.
S digitálními měnami se vám však tento trik podaří. Vzhledem k tomu, že digitální peníze jsou jen shlukem nul a jedniček (tj. dat zkomprimovaných do souboru), můžete tato data duplikovat a poslat je e-mailem libovolnému počtu lidí. Proto je tak důležité mít mechanismy, které zabrání tomu, aby lidé používali stejné prostředky na různých místech. Bez takových mechanismů dvojí použití měnu zničí.
Další informace o dvojím vynakládání prostředků, přečtěte si tuto příručku.
Proof of Work vs. Proof of Stake
Jak jsme uvedli výše, Proof of Work (PoW) není jediným konsensuálním algoritmem. V této části našeho průvodce se podíváme na potenciálního konkurenta algoritmu Proof of Work - Důkaz o podílu.
Co je to proof of stake?
Dalším populárním mechanismem konsensu, který umožňuje ověřovat transakce a dosahovat konsensu, je proof of stake. PoS však používá zcela jiný přístup než PoW. Na rozdíl od Proof of Work funguje Proof of Stake virtuálně.
To znamená, že zatímco PoW vyžaduje obrovský výpočetní výkon k provedení nákladové funkce CPU (nebo k vyřešení výpočetní hádanky), klíčovou vlastností PoS je použití validátorů. Validátory zamykají sázku, aby zabránily podvádění. Poté musí validátory rozhodnout, jaký další blok má být přidán do řetězce. Poté na vybrané bloky vsadí. Pokud se blok v řetězci objeví, validátoři obdrží odměnu úměrnou celému vkladu.
Je PoS lepší než PoW?
Proof of Stake ještě není plně integrován do kryptografických blockchainů. A jedním z nich, který to udělal jako první, je síť Ethereum. Komunita Etherea se těší, že v blízké budoucnosti přejde z Proof of Work na Proof of Stake. Důvodem je, že Proof of Work je příliš náročný na spotřebu elektřiny - funkce stanovení ceny CPU vyžaduje větší těžební výkon než validace transakcí prostřednictvím PoS. A čím více těžařů se připojí k těžebním poolům, tím více výkonu je potřeba.
Mnoho lidí na celém světě se obává této spotřeby energie. Proto chce blockchain Ethereum ve své snaze o ekologičtější řešení využít mechanismus Proof of Stake.
Dalším bodem v soutěži PoW vs-PoS je rychlost (počet transakcí za sekundu). V případě Proof of Stake mohou uživatelé odesílat a přijímat finanční prostředky během několika sekund ve srovnání s procesem Proof of Work, který trvá podstatně déle. Mimochodem, posledně jmenovaný faktor ovlivňuje také růst transakčních poplatků v rámci kryptografických sítí.
A nakonec je tu otázka bezpečnosti. Je proof of stake bezpečnější než proof of work? Odpověď zní ano. Díky protokolu CASPER je PoS potenciálně bezpečnější než PoW. A co víc, útoky hackerů na systémy založené na PoS budou dražší, a tedy vzácnější.
Závěr
Důkaz práce (PoW) byl kdysi původním mechanismem pro zjišťování. dvojí výdaje v rámci Bitcoin blockchain. Kombinace kryptografie, hashovací funkce, a teorie her, umožňuje PoW bezpečnější provoz v decentralizované síti a vytváří stabilní distribuovaný systém založený na konsensu.
Nejčastější dotazy
Co je to protokol Proof of Work?
Protokol PoW je mechanismus pro ověřování transakcí v decentralizovaném systému kryptoměn. Díky Proof of Work je nemožné zapojit se do double-spendingu - podvodné techniky použití jednoho a téhož fondu pro několik transakcí.
Jaký je rozdíl mezi Proof of Stake a Proof of Work?
Mezi dvěma nejoblíbenějšími protokoly konsensu jsou dva hlavní rozdíly. První rozdíl spočívá v tom, že Proof of Stake používá energeticky úspornější přístup, zatímco Proof of Work potřebuje ke svému provozu velké množství elektrické energie. Druhý rozdíl spočívá v tom, že Proof of Stake je potenciálně bezpečnější díky protokolu CASPER a zvyšujícím se nákladům na hackerské útoky.
Co si představujete pod pojmem “matematická hádanka”?”
Řešení “matematické hádanky” je proces těžby kryptoměn. Těžaři po celém světě používají drahé výpočetní vybavení a spotřebovávají velké množství elektřiny, aby “vytěžili” bitcoiny (a jiné kryptoměny) tím, že zpracovávají obrovské množství dat, aby vytvořili nové jednotky a přidali je do blockchainu.
Co je token PoW?
Token PoW je “měna” používaná jako forma pseudoplatby v řadě aplikací, například v e-mailu. Pokud je k e-mailu připojen token PoW, znamená to, že e-mail neobsahuje spam. Tokeny PoW se také používají pro opakovaně použitelný důkaz práce. Technicky vzato jsou tedy tokeny PoW prvky antispamového systému.