Acest articol vă va oferi un ghid de bază privind Proof of Work. Veți afla pentru ce este necesară, diferența dintre Proof of Work și Proof of Stake și multe altele.
Pentru o navigare mai ușoară, consultați tabelul de conținut:
- Ce este dovada de muncă?
- De ce avem nevoie de PoW?
- Ce este cheltuiala dublă?
- Cum funcționează PoW?
- Proof of Work vs. Proof of Stake
- Concluzie
- Întrebări frecvente
Ce este dovada de muncă?
Proof of Work (PoW, pe scurt) este un așa-numit mecanism de consens (cunoscut și sub denumirea de algoritm de consens) utilizate în criptomonede. Ce face aceasta este prevenirea cheltuieli duble. Proof of Work este denumită în mod obișnuit metoda de securitate a registrului unei criptomonede.
Fiind primul algoritm de consens creat vreodată, Proof of Work este încă considerat a fi cel dominant printre ceilalți algoritmi de consens. Satoshi Nakamoto, a Bitcoin creatorul PoW, a introdus PoW în 2008. Dar, în realitate, tehnologia care a făcut posibilă PoW a fost cunoscută înainte de perioadă.
Cel mai faimos exemplu de algoritm PoW anterior erei criptomonedelor este HashCash de Adam Back. Acesta a funcționat ca un instrument de diminuare a numărului de scrisori spam prin solicitarea expeditorilor de a efectua o anumită cantitate de calcul înainte de a trimite un e-mail. Cantitatea de putere de calcul era relativ scăzută pentru un expeditor de e-mail individual, dar creștea dramatic pentru cineva care făcea trimiteri masive de e-mailuri.
De ce avem nevoie de o dovadă de muncă?
Pentru a răspunde la această întrebare, va trebui mai întâi să analizăm modul în care tehnologia blockchain lucrări.
Într-o rețea Bitcoin, utilizatorii au nevoie de sistem pentru a confirma tranzacțiile, deoarece atunci când își transmit tranzacțiile către rețea, acestea din urmă nu primesc imediat statutul validat. Tranzacțiile trebuie să devină mai întâi părți ale sistemului blockchain. Deoarece blockchain-ul este o bază de date deschisă, fiecare utilizator poate urmări istoricul tuturor fondurilor din cadrul rețelei. Cel mai simplu mod de a-l privi este un blocnotes.
Iată care este ideea:
- Tu și încă trei dintre prietenii tăi împărțiți același blocnotes;
- Voi patru folosiți acest blocnotes pentru a ține evidența tranzacțiilor și pentru a vedea câți bani cheltuie fiecare dintre voi;
- Pentru ca fiecare nouă tranzacție să fie valabilă, atunci când o efectuați, vă referiți la tranzacția anterioară care a furnizat fondurile;
- Prin urmare, dacă unul dintre prietenii dvs. încearcă să efectueze o tranzacție folosind aceleași fonduri, o astfel de tranzacție va fi considerată invalidă și va fi blocată.
Dar iată care este șmecheria - un astfel de sistem poate funcționa doar pentru un grup restrâns de persoane care se cunosc între ele și care pot ajunge la un acord atunci când fac tranzacții și își scriu detaliile într-un blocnotes comun pentru a face operațiunile lor complet transparente și trasabile. Dar ce se întâmplă dacă doriți să faceți același lucru pentru un grup vast de utilizatori online de, să zicem, 10 000 sau mai multe persoane? În acest caz, abordarea bloc-notes nu va funcționa, deoarece nimeni nu va fi dornic să lase străinii să gestioneze tranzacțiile.
Acesta este motivul pentru care rețeaua de monedă digitală are nevoie de un sistem Proof of Work. Acest mecanism servește drept blocare pentru ca un utilizator să poată cheltui activele pe care nu are dreptul să le cheltuiască. Algoritmul PoW combină teoria jocurilor și criptografie, permițând astfel utilizatorilor blockchain Bitcoin să actualizeze datele tranzacțiilor Bitcoin în strictă conformitate cu sistemul.
Cum funcționează PoW?
Ce este mineritul?
Pentru a înțelege cum funcționează Proof of Work, va trebui mai întâi să învățăm ce este mineritul.
Atunci când adăugați tranzacții la blockchain, nu le puteți adăuga separat - trebuie să le adunați în blocuri. De îndată ce tranzacțiile apar în rețea, conceptul este următorul: acestea trebuie adăugate într-un anumit tip de bloc numit bloc candidat. Apoi, acest bloc candidat așteaptă validarea sa pentru a deveni valid - cu alte cuvinte, pentru a fi adăugat la blockchain.
Crearea unui bloc nou nu este cel mai ieftin proces. Este nevoie de o anumită resursă care este puterea de calcul. Sau putere de minerit, deoarece cel care creează un bloc se numește miner. Un miner (prin utilizarea unui computer modern cu suficientă CUP ) rezolvă un așa-numit puzzle computațional - adică, hashing datele blocului.
Ce înseamnă hashing-ul datelor blocului? Aceasta înseamnă procesarea datelor prin intermediul unui funcție hash care generează un hash de bloc. După ce este procesat prin funcțiile hash, un nou bloc primește codul său unic - un fel de amprentă digitală. Această “amprentă” conferă o identitate individuală datelor de intrare ale blocului dvs.
Nu puteți extrage datele de intrare dintr-un hash de bloc. Cu toate acestea, dacă cunoașteți o intrare, vă puteți da seama dacă blocul este corect. Tot ceea ce trebuie să faceți este să procesați intrarea prin funcția hash și să vă asigurați că ieșirea este la fel.
Proof of Work necesită ca hash-ul datelor să îndeplinească anumite condiții. Pentru a vă asigura că hash-ul datelor corespunde condițiilor, va trebui să îl treceți prin funcția hash. Dacă, în urma verificării, datele nu se potrivesc, va trebui să le corectați modificându-le puțin. Este important să știți că chiar și o schimbare de un singur caracter va face o diferență uriașă, astfel încât rezultatul de ieșire să fie total imprevizibil.
În concluzie, crearea unui bloc este o sarcină pe care nu o puteți prevedea. Totul se reduce la hasharea unui număr de tranzacții cu alte date esențiale. Ceea ce veți avea întotdeauna nevoie este să completați un set de date constante cu o bucată de date variabile. Fără aceasta, rezultatul hash-ului dvs. va fi întotdeauna neschimbat.
Bucata de date variabile pe care am menționat-o se numește nonce. Este un număr care se schimbă de fiecare dată, oferindu-vă hash-uri diferite. Procesul în sine se numește minerit.
Deci, ce este mineritul oricum?с
- Mineritul este procesul de colectare a datelor blockchain și de hashing al acestora cu un nonce, cu scopul de a găsi un anumit hash. Atunci când un miner găsește un hash care corespunde condițiilor atribuite de protocol, acesta primește dreptul de a difuza noi blocuri în rețea. În același timp, blockchain-ul este actualizat de alți utilizatori ai rețelei care includ blocuri noi.
Condițiile care trebuie îndeplinite în timpul procesului de minerit diferă de la o monedă digitală la alta. De exemplu, există monede cu condiții extrem de dificile. Totul depinde de rata de hash a rețelei - cu cât rata de hash este mai mare, cu atât este mai dificil să găsești un hash valid. Toate acestea fac parte din design - dacă ratele de hash ar fi scăzute, minerii ar găsi monede prea repede, iar numărul lor ar crește rapid.
Cu toate acestea, mineritul nu este imposibil. Ideea este că ar trebui să fie moderat de greu. Altfel, alți mineri nu ar avea niciun rost să se alăture. Mineritul este o competiție. În fiecare zi, minerii concurează între ei. Munca depusă de mineri este în cele din urmă recompensată, ceea ce le sporește entuziasmul pentru continuarea mineritului.
Așa cum am menționat anterior, mineritul (adică rezolvarea unui puzzle matematic) necesită cantități uriașe de putere de calcul. Dar asta nu este tot. După cum știți, calculatoarele au nevoie de energie electrică pentru a funcționa. Așadar, acest lucru face din minerit o sarcină grea în ceea ce privește costurile cu energia electrică. Dar există și vești bune - hașurile valide sunt recompensate. Aceasta înseamnă că, de fiecare dată când un miner găsește un hash valid, va primi o recompensă bloc în criptocurrency.
Ce este criptografia cu cheie publică?
Cu toate informațiile menționate mai sus, ajungem la următoarele concluzii:
- Mineritul costă bani (hardware de minerit + o cantitate semnificativă de energie electrică utilizată)
- Minerii primesc recompense pentru găsirea de blocuri valide
- Cu ajutorul datelor de intrare, un utilizator blockchain se poate asigura că blocul este valid fără a utiliza prea multă putere CPU.
Dar întotdeauna vor exista cei care vor dori să o ia pe calea cea mai ușoară. În acest caz, cei care vor dori să încerce să trișeze. Este posibil acest lucru? Poate o persoană să creeze un număr de tranzacții false, să le amestece într-un singur bloc și să scape cu crearea unui nou bloc valid? Tehnic vorbind, răspunsul este da. Dar există o modalitate de a împiedica actorii răi să abuzeze de blockchain-ul public pentru propriul lor bine.
Pentru a se asigura că un utilizator are dreptul de a cheltui fonduri, se utilizează un mecanism criptografic special - denumit criptografie cu cheie publică. Conceptul este următorul:
- La crearea unei tranzacții, un utilizator trebuie semnați-l;
- Semnătura este publiс și orice utilizator are acces la ea;
- Alți utilizatori pot compara semnătura cu cheia publică - dacă acestea se potrivesc, atunci tranzacția este validă;
- Utilizatorii se pot asigura, de asemenea, dacă creatorul unei tranzacții își poate cheltui efectiv fondurile și dacă suma de ieșire este mai mică decât suma de intrare.
Pentru mai multe detalii, vă rugăm să citiți acest articol.
Rețeaua șterge orice bloc de tranzacție invalid, ceea ce duce la o pierdere monetară masivă. Așadar, trișarea în cadrul rețelei blockchain este extrem de costisitoare. Și aceasta este ideea reală din spatele Proof of Work (și a altor mecanisme de consens):
- Mecanismul de consens PoW face ca înșelăciunea să fie costisitoare, dar, pe de altă parte, te încurajează să acționezi cinstit, obținând astfel profituri mari.
Ce este o cheltuială dublă?
Atunci când vorbim despre Proof of Work, există un termen fundamental pe care trebuie să îl cunoașteți. Este vorba despre dubla cheltuire.
A dublu-spend este practic un fond pe care un utilizator încearcă să îl cheltuiască de mai multe ori. Acesta este un termen comun pentru operațiunile cu bani digitali. Motivul este că fondurile digitale nu sunt la fel ca moneda fiat - adică banii care există cu adevărat în lumea fizică. La urma urmei, la un moment dat, fiecare persoană care se ocupă de monede digitale va trebui să admită că acestea nu au nicio valoare în lumea reală. Dar, din nou, dintr-o serie de motive, criptomonedele au devenit importante în ultimii ani, ceea ce a dus la un boom al criptomonedelor și la o multitudine de tehnici de înșelătorie. Una dintre aceste tehnici este dubla cheltuire.
Să fie clar:
- nu poți plăti de două ori cu bani fizici, dar POȚI (cel puțin încearcă) să folosești același fond de monedă digitală pentru a face tranzacții cu bitcoin (ceea ce este, desigur, o fraudă).
Imaginați-vă următoarea situație: ați cumpărat o ceașcă de cafea și ați plătit-o cu numerar. Acum, dacă doriți o altă ceașcă de cafea, nu o veți putea plăti folosind aceeași bancnotă de un dolar, deoarece aceasta a fost acceptată de un casier și blocată într-o casă de marcat. De asemenea, nu veți putea folosi această bancnotă într-un alt magazin din motivul menționat anterior.
Cu monedele digitale, însă, puteți face acest truc. Deoarece banii digitali sunt doar o grămadă de zerouri și unu (adică date comprimate într-un fișier), puteți duplica aceste date și le puteți trimite prin e-mail oricui doriți. Acesta este motivul pentru care este atât de important să existe mecanisme care să împiedice oamenii să utilizeze aceleași fonduri în locuri diferite. Fără astfel de mecanisme, dubla cheltuire va distruge o monedă.
Pentru mai multe informații privind dubla cheltuire, citiți acest ghid.
Proof of Work vs. Proof of Stake
După cum am afirmat mai sus, Proof of Work (PoW) nu este singurul algoritm de consens existent. În această secțiune a ghidului nostru, ne vom uita la un potențial rival al algoritmului Proof of Work - Proba de miză.
Ce este Proof of Stake?
Proof of Stake este un alt mecanism de consens popular care permite validarea tranzacțiilor și obținerea consensului. PoS utilizează însă o abordare complet diferită de PoW. Spre deosebire de Proof of Work, Proof of Stake funcționează virtual.
Aceasta înseamnă că, în timp ce PoW necesită o cantitate uriașă de putere de calcul pentru a efectua o funcție de cost CPU (sau pentru a rezolva un puzzle de calcul), caracteristica cheie a PoS este utilizarea validatorilor. Validatorii blochează o miză pentru a preveni trișarea. După aceea, validatorii trebuie să decidă care este următorul bloc care urmează să fie adăugat la lanț. Apoi pariază pe blocurile alese. Dacă un bloc apare în lanț, validatorii primesc o recompensă proporțională cu întreaga miză.
Este PoS mai bun decât PoW?
Proof of Stake nu a fost încă complet integrat în blockchains-urile criptografice. Iar una dintre ele care o va face prima este rețeaua Ethereum. Comunitatea Ethereum așteaptă cu nerăbdare să treacă de la Proof of Work la Proof of Stake în viitorul apropiat. Motivul este că Proof of Work presupune un consum prea mare de energie electrică - funcția de stabilire a prețurilor CPU necesită mai multă putere de minerit decât validarea tranzacțiilor prin PoS. Și cu cât mai mulți mineri se alătură grupurilor de minare, cu atât mai multă energie este necesară.
Mulți oameni din întreaga lume sunt îngrijorați de aceste cantități de energie consumate. Acesta este motivul pentru care blockchain-ul Ethereum dorește să utilizeze mecanismul Proof of Stake în încercarea sa de a găsi o soluție mai ecologică.
Un alt punct în competiția PoW-vs-PoS este viteza (numărul de tranzacții pe secundă). Cu Proof of Stake, utilizatorii pot trimite și primi fonduri în doar câteva secunde, comparativ cu procesul Proof of Work, care durează mult mai mult. Apropo, acest din urmă factor afectează, de asemenea, creșterea comisioanelor de tranzacționare în cadrul rețelelor criptografice.
Și, în cele din urmă, există o problemă de securitate. Este Proof of Stake mai sigur decât Proof of Work? Răspunsul este afirmativ. Datorită protocolului CASPER, PoS este potențial mai sigur decât PoW. Și chiar mai mult, atacurile hackerilor împotriva sistemelor bazate pe PoS vor deveni mai costisitoare, deci mai rare.
Concluzie
Pe vremuri, Proof of Work (PoW) era mecanismul original de detectare a cheltuieli duble în cadrul Bitcoin blockchain. Combinarea criptografiei, funcții hash, Având în vedere teoria jocurilor, PoW asigură o funcționare mai sigură în cadrul unei rețele descentralizate, creând un sistem distribuit stabil bazat pe consens.
Întrebări frecvente
Ce este protocolul Proof of Work?
Protocolul PoW este un mecanism de validare a tranzacțiilor în cadrul sistemului descentralizat de criptomonede. Cu Proof of Work, devine imposibilă dubla cheltuire - o tehnică frauduloasă de utilizare a unuia și aceluiași fond pentru mai multe tranzacții.
Care este diferența dintre Proof of Stake și Proof of Work?
Există două diferențe principale între cele mai populare două protocoale de consens. Prima diferență este că Proof of Stake aplică o abordare mai eficientă din punct de vedere energetic, în timp ce Proof of Work are nevoie de cantități mari de energie electrică pentru a funcționa. A doua diferență este că Proof of Stake este potențial mai sigur datorită protocolului CASPER și a costurilor în creștere ale atacurilor hackerilor.
Ce înțelegeți prin “puzzle matematic”?”
Rezolvarea unui “puzzle matematic” este procesul de extragere a criptomonedelor. Minerii din întreaga lume utilizează echipamente de calcul costisitoare și consumă multă energie electrică pentru a “extrage” bitcoini (și alte criptomonede) prin procesarea unor cantități enorme de date pentru a crea noi unități și a le adăuga în blockchain.
Ce este un jeton PoW?
Un jeton PoW este o “monedă” utilizată ca o formă de pseudoplată în cadrul unui număr de aplicații, cum ar fi e-mailul. Dacă un e-mail are atașat un jeton PoW, aceasta înseamnă că e-mailul nu conține spam. Jetoanele PoW sunt, de asemenea, utilizate pentru Reusable Proof of Work. Deci, din punct de vedere tehnic, jetoanele PoW sunt elemente ale unui sistem antispam.