Ez a cikk egy belépő szintű útmutatót ad a Proof of Workról. Megtudhatja, hogy mire van szükség, mi a különbség a Proof of Work és a Proof of Stake között, és még sok mást is.
A könnyebb navigáció érdekében tekintse meg a tartalomjegyzéket:
- Mi az a munkabizonyítvány?
- Miért van szükségünk PoW-ra?
- Mi az a dupla kiadás?
- Hogyan működik a PoW?
- Proof of Work vs. Proof of Stake
- Következtetés
- Gyakran ismételt kérdések
Mi az a munkabizonyítvány?
A Proof of Work (röviden PoW) egy úgynevezett konszenzusmechanizmus (más néven konszenzus algoritmus), amelyet a kriptovaluták. Ez megakadályozza, hogy dupla kiadások. A Proof of Work általában a kriptopénzek főkönyvi biztonsági módszerének nevezik.
Mivel a Proof of Work volt az első konszenzus algoritmus, amelyet valaha is létrehoztak, még mindig a többi konszenzus algoritmus közül a dominánsnak számít. Satoshi Nakamoto, a Bitcoin alkotója, 2008-ban mutatta be a PoW-ot. A valóságban azonban a PoW-ot lehetővé tevő technológia már ismert volt... az időszakot megelőzően.
A kriptopénzek előtti PoW algoritmus leghíresebb példája az Adam Back által készített HashCash. A spam levelek számának csökkentésére szolgáló eszközként működött, mivel a feladóktól megkövetelte, hogy bizonyos mennyiségű számítást végezzenek az e-mail elküldése előtt. A számítási teljesítmény mennyisége viszonylag alacsony volt egy egyéni e-mail feladó számára, de drámaian megnőtt valaki számára, aki tömeges e-mail küldést végzett.
Miért van szükségünk a munka igazolására?
A kérdés megválaszolásához először is meg kell vizsgálnunk, hogy hogyan blokklánc technológia működik.
A Bitcoin-hálózatban a felhasználóknak szükségük van a rendszerre a tranzakciók megerősítéséhez, mivel amikor a felhasználók a tranzakcióikat a hálózatnak továbbítják, az utóbbiak nem kapják meg azonnal az érvényesített státuszukat. A tranzakcióknak először a blokkláncrendszer részévé kell válniuk. Mivel a blokklánc egy nyílt adatbázis, minden felhasználó nyomon követheti a hálózaton belüli összes pénzösszeg történetét. A legegyszerűbben egy jegyzettömb segítségével nézhetjük meg.
A következő az ötlet:
- Te és három másik barátod osztozkodtok ugyanazon a jegyzettömbön;
- Négyetek használja ezt a jegyzettömböt, hogy nyomon kövessétek a tranzakciókat, és lássátok, ki mennyi pénzt költ;
- Ahhoz, hogy minden új tranzakció érvényes legyen, a tranzakció végrehajtásakor hivatkoznia kell az előző tranzakcióra, amely a pénzeszközöket biztosította;
- Ha tehát az egyik barátja megpróbál tranzakciót végrehajtani ugyanazzal a pénzzel - az ilyen tranzakciót érvénytelennek tekintjük, és blokkoljuk.
De itt van a bökkenő - egy ilyen rendszer csak egy kis csoport ember számára működhet, akik ismerik egymást, és megállapodhatnak a tranzakciók lebonyolításában, és saját adataikat egy közös jegyzettömbbe írják, hogy műveleteik teljesen átláthatóvá és nyomon követhetővé váljanak. De mi van akkor, ha ugyanezt egy hatalmas, mondjuk 10 000 vagy annál is több emberből álló online felhasználói csoport számára szeretnénk megvalósítani? Ebben az esetben a jegyzettömbös megközelítés nem fog működni, mivel senki sem lesz hajlandó arra, hogy idegenek kezeljék a tranzakciókat.
Ezért van szüksége a digitális valutahálózatnak egy Proof of Work rendszerre. Ez a mechanizmus arra szolgál, hogy a felhasználó megakadályozza, hogy elköltse azokat az eszközöket, amelyek elköltésére nincs joga. A PoW algoritmus egyesíti játékelmélet és a kriptográfiát, így a Bitcoin blokklánc felhasználói a rendszerrel szigorúan összhangban frissíthetik a bitcoin tranzakciós adatokat.
Hogyan működik a PoW?
Mi az a bányászat?
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a Proof of Work, először is meg kell tanulnunk, mi is az a bányászat.
Amikor tranzakciókat adsz hozzá a blokklánchoz, nem adhatod őket külön-külön - blokkokba kell gyűjtened őket. Amint a tranzakciók megjelennek a hálózaton belül, a koncepció a következő: azokat egy bizonyos típusú blokkba kell hozzáadni, az ún. jelöltblokk. Ezután ez a jelölt blokk várja az érvényesítését ahhoz, hogy érvényessé váljon - más szóval, hogy hozzáadják a blokklánchoz.
Egy új blokk létrehozása nem a legolcsóbb folyamat. Bizonyos erőforrást igényel, ami a számítási teljesítmény. Vagy bányászati teljesítményt, mivel azt, aki létrehoz egy blokkot, bányásznak nevezik. A bányász (egy modern, elegendő CUP-mal rendelkező számítógép segítségével ) egy ún. számítási rejtvényt old meg - azaz, hashing a blokk adatai.
Mit jelent a blokk adatainak hashelése? Az adatok feldolgozását jelenti egy hash-függvény amely egy blokk hash-t generál. A hash-függvényeken való feldolgozás után egy új blokk megkapja egyedi kódját - egyfajta ujjlenyomatot. Ez az “ujjlenyomat” egyedi azonosítót ad a blokk bemeneti adatainak.
A bemeneti adatokat nem lehet kivenni egy blokk hash-ból. Ha azonban ismeri a bemenetet, meg tudja állapítani, hogy a blokk helyes-e. Ehhez mindössze annyi szükséges, hogy a bemenetet a hash-függvényen keresztül feldolgozza, és meggyőződjön arról, hogy a kimenet ugyanolyan.
A Proof of Work megköveteli, hogy az adatok hash-ja megfeleljen bizonyos feltételeknek. Ahhoz, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az adatok hash-je megfelel a feltételeknek, le kell futtatnia az adatokat a hash-függvényen. Ha az ellenőrzés során az adatok nem egyeznek meg, akkor csak egy kis módosítással kell korrigálnia. Fontos tudni, hogy már egy karakteres változtatás is óriási különbséget jelent, így a kimeneti eredmény teljesen kiszámíthatatlan lesz.
A lényeg az, hogy a blokk létrehozása olyan feladat, amelyet nem lehet előre megjósolni. Az egész csak egy sor tranzakció és más fontos adatok hashelésén múlik. Amire mindig szükséged lesz, az az, hogy egy állandó adathalmazt kiegészíts egy darab változó adattal. Enélkül a hash kimenete mindig változatlan lesz.
Az említett változó adatdarabot úgy hívják, hogy egy nonce. Ez egy szám, amely minden alkalommal változik, és különböző hash-okat ad. Magát a folyamatot bányászatnak nevezik.
Mi is az a bányászat?с
- A bányászat a blokkláncadatok összegyűjtésének és egy nonce-szel való hashelésének folyamata, amelynek célja egy adott hash megtalálása. Ha egy bányász olyan hash-t talál, amely megfelel a protokoll által meghatározott feltételeknek, jogot kap arra, hogy új blokkokat küldjön a hálózatba. Ezzel egyidejűleg a blokkláncot a hálózat többi felhasználója frissíti, akik új blokkokat vesznek fel.
A bányászati folyamat során teljesítendő feltételek digitális valutánként eltérőek. Vannak például olyan valuták, amelyeknél a feltételek rendkívül nagy kihívást jelentenek. Minden attól függ, hogy a hash-ráta a hálózat - minél magasabb a hash-ráta, annál nehezebb érvényes hash-t találni. Ez mind a tervezés része - ha a hash-ráta alacsony lenne, a bányászok túl gyorsan találnának érméket, és a számuk gyorsan növekedne.
A bányászat azonban nem lehetetlen. Az elképzelés szerint mérsékelten nehéznek kell lennie. Máskülönben nem lenne értelme más bányászoknak csatlakozni. A bányászat egy verseny. A bányászok minden nap versenyeznek egymással. A bányászok munkáját végül jutalmazzák, ami fokozza a további bányászat iránti lelkesedésüket.
Mint már említettük, a bányászat (azaz egy matematikai rejtvény megoldása) hatalmas mennyiségű számítási teljesítményt igényel. De ez még nem minden. Mint tudjuk, a számítógépeknek áramra van szükségük a működéshez. Ez tehát a bányászatot nehéz feladattá teszi az áramköltségek tekintetében. De van egy jó hír - az érvényes hash-eket jutalmazzák. Ez azt jelenti, hogy minden alkalommal, amikor egy bányász érvényes hash-t talál, egy blokk jutalmat kap a kriptovaluta.
Mi a nyilvános kulcsú kriptográfia?
A fent említett információk alapján a következő következtetéseket vonhatjuk le:
- A bányászat pénzbe kerül (bányászati hardver + jelentős mennyiségű elektromos energia felhasználása).
- A bányászok blokkjutalmat kapnak az érvényes blokkok megtalálásáért
- A bemeneti adatokkal a blokklánc felhasználója meggyőződhet arról, hogy a blokk érvényes-e anélkül, hogy túl sok CPU teljesítményt használna.
De az a helyzet, hogy mindig lesznek olyanok, akik a könnyebb utat akarják majd választani. Ebben az esetben azok, akik megpróbálnak csalni. Lehetséges ez? Létre tud valaki hozni egy sor hamis tranzakciót, ezeket egy blokkba hash-olni, és megúszhatja egy új, érvényes blokk létrehozásával? Technikailag a válasz igen. De van mód arra, hogy megakadályozzuk a rossz szereplőket abban, hogy a nyilvános blokklánccal visszaéljenek a saját érdekükben.
Ahhoz, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a felhasználónak joga van-e pénzt költeni, egy speciális kriptográfiai mechanizmust használunk - ezt nyilvános kulcsú kriptográfiának nevezzük. A koncepció a következő:
- A tranzakció létrehozásakor a felhasználónak a következőket kell tennie írja alá;
- Az aláírás nyilvános, és bármely felhasználó hozzáférhet hozzá;
- Más felhasználók összehasonlíthatják az aláírást a nyilvános kulccsal - ha egyezik, akkor a tranzakció érvényes;
- A felhasználók meggyőződhetnek arról is, hogy a tranzakció létrehozója valóban elköltheti-e a pénzét, és hogy a kimeneti összeg alacsonyabb-e, mint a bemeneti összeg.
További részletekért, kérjük, olvassa el ezt a cikket.
A hálózat minden érvénytelen tranzakciós blokkot töröl, ami hatalmas pénzveszteséget eredményez. A blokklánc-hálózaton belüli csalás tehát valóban rendkívül költséges. És ez a tényleges ötlet áll a Proof of Work (és más konszenzusmechanizmusok) mögött:
- A PoW konszenzusmechanizmus drágává teszi a csalást, másrészt viszont arra ösztönöz, hogy becsületesen cselekedj, és ezzel nagy nyereséget érj el.
Mi az a dupla kiadás?
Amikor a Proof of Workről beszélünk, van egy alapvető kifejezés, amelyet ismernie kell. Ez a kifejezés a kettős költekezés.
A double-spend alapvetően egy olyan alap, amelyet a felhasználó többször is megpróbál elkölteni. Ez egy általános kifejezés a digitális pénzműveletekre. Ennek oka, hogy a digitális pénzeszközök nem azonosak a fiat valutával - azaz a fizikai világban ténylegesen létező pénzzel. Végül is egy ponton minden digitális valutákkal foglalkozó személynek be kell ismernie, hogy azok nem rendelkeznek valós értékkel. De ismétlem, egy csomó okból kifolyólag a kriptovaluták az elmúlt néhány évben naggyá váltak, ami kriptoboomot és átverési technikák sokaságát eredményezte. Az egyik ilyen technika a dupla költés.
Tegyük világossá:
- fizikai készpénzzel nem lehet kétszer fizetni, de ugyanazt a digitális valutaalapot használhatod (legalábbis megpróbálhatod) bitcoin-tranzakciók lebonyolítására (ami természetesen csalás).
Képzelje el a következő helyzetet: Ön vett egy csésze kávét, és készpénzzel fizetett érte. Most, ha szeretne egy másik csésze kávét, nem tudja ugyanazzal az egydolláros bankjeggyel kifizetni, mivel azt a pénztáros elfogadta és elzárta a kasszában. Azt a bankjegyet egy másik üzletben sem tudja majd felhasználni a korábban említett okból kifolyólag.
De a digitális valutákkal ezt a trükköt is meg lehet csinálni. Mivel a digitális pénz nem más, mint egy csomó nulla és egyes (azaz egy fájlba tömörített adat), lemásolhatod ezeket az adatokat, és annyi embernek küldheted el e-mailben, ahánynak csak akarod. Ezért olyan fontos, hogy legyenek olyan mechanizmusok, amelyek megakadályozzák, hogy az emberek ugyanazt a pénzt különböző helyeken használják. Ilyen mechanizmusok nélkül a kettős költekezés tönkreteszi a valutát.
További információ a kettős költekezésről, olvassa el ezt az útmutatót.
Proof of Work vs. Proof of Stake
Ahogy fentebb említettük, a Proof of Work (PoW) nem az egyetlen létező konszenzus algoritmus. Útmutatónk ezen részében a Proof of Work algoritmus egyik potenciális riválisát vesszük szemügyre. A tét bizonyítása.
Mi az a tétbizonylat?
A tétbizonylat egy másik népszerű konszenzusmechanizmus, amely lehetővé teszi a tranzakciók hitelesítését és a konszenzus elérését. A PoS azonban teljesen más megközelítést alkalmaz, mint a PoW. A Proof of Work-tól eltérően a Proof of Stake virtuálisan működik.
Ez azt jelenti, hogy míg a PoW hatalmas számítási teljesítményt igényel egy CPU költségfüggvény végrehajtásához (vagy egy számítási rejtvény megoldásához), addig a PoS legfontosabb jellemzője a validátorok használata. A validátorok lezárják a tétet, hogy megakadályozzák a csalást. Ezután a validátoroknak kell eldönteniük, hogy mi a következő blokk, amelyet a lánchoz kell hozzáadni. Ezután a kiválasztott blokkokra tesznek tétet. Ha egy blokk megjelenik a láncban, a validátorok a teljes tét arányában jutalmat kapnak.
A PoS jobb, mint a PoW?
A tétbizonylatot még nem integrálták teljes mértékben a kriptoblokkláncokba. És az egyik, amelyik ezt elsőként teszi meg, az Ethereum hálózata. Az Ethereum közössége alig várja, hogy a közeljövőben a Proof of Work-ről Proof of Stake-re váltson. Ennek oka, hogy a Proof of Work túl nagy áramfogyasztást jelent - a CPU árazási funkció több bányászati energiát igényel, mint a PoS-en keresztüli tranzakcióérvényesítés. És minél több bányász csatlakozik a bányászpoolokhoz, annál több energiára van szükség.
Világszerte sokan aggódnak az ilyen mértékű energiafogyasztás miatt. Ezért az Ethereum blokklánc a Proof of Stake mechanizmust kívánja felhasználni a zöldebb megoldás érdekében.
A PoW kontra PoS verseny másik pontja a sebesség (a másodpercenkénti tranzakciók száma). A Proof of Stake segítségével a felhasználók néhány másodperc alatt küldhetnek és fogadhatnak pénzt, szemben a Proof of Work folyamattal, amely lényegesen hosszabb időt vesz igénybe. Ez utóbbi tényező egyébként a tranzakciós díjak növekedését is befolyásolja a kriptohálózatokon belül.
És végül a biztonság kérdése. A Proof of Stake biztonságosabb, mint a Proof of Work? A válasz igen. A CASPER protokollnak köszönhetően a PoS potenciálisan biztonságosabb, mint a PoW. Sőt, a PoS-alapú rendszerek elleni hackertámadások egyre drágábbak, így ritkábbak lesznek.
Következtetés
Annak idején a Proof of Work (PoW) volt az eredeti mechanizmus a dupla kiadások a Bitcoin blokklánc. A kriptográfia kombinálása, hash függvények, és a játékelmélet alapján a PoW biztonságosabb működést tesz lehetővé egy decentralizált hálózaton belül, stabil, elosztott, konszenzuson alapuló rendszert hozva létre.
GYIK
Mi az a Proof of Work protokoll?
A PoW protokoll a decentralizált kriptopénzrendszerben a tranzakciók érvényesítésére szolgáló mechanizmus. A Proof of Work protokollal lehetetlenné válik a dupla költés - egy olyan átverési technika, amikor egy és ugyanazon alapot több tranzakcióhoz is felhasználják.
Mi a különbség a Proof of Stake és a Proof of Work között?
A két legnépszerűbb konszenzusprotokoll között két fő különbség van. Az első különbség az, hogy a Proof of Stake energiatakarékosabb megközelítést alkalmaz, míg a Proof of Work működéséhez nagy mennyiségű elektromos energiára van szükség. A második különbség az, hogy a Proof of Stake potenciálisan biztonságosabb a CASPER protokollnak és a hackertámadások növekvő költségeinek köszönhetően.
Mit értesz “matematikai rejtvény” alatt?”
Egy “matematikai rejtvény” megoldása a kriptopénzek bányászata. A bányászok világszerte drága számítástechnikai eszközöket használnak és sok áramot fogyasztanak a bitcoinok (és más kriptopénzek) “bányászatához”, hatalmas mennyiségű adat feldolgozásával új egységek létrehozásához és a blokkláncba való beillesztéséhez.
Mi az a PoW token?
A PoW token egy olyan “valuta”, amelyet számos alkalmazásban, például e-mailben álfizetésként használnak. Ha egy e-mailhez PoW token kapcsolódik, az azt jelenti, hogy az e-mail spammentes. A PoW tokeneket újrafelhasználható munkabizonylatokra is használják. Technikailag tehát a PoW tokenek egy spamellenes rendszer elemei.