Что такое доказательство работы или proof of work?

Доказательство работы или proof-of-work

Доказательство работы или Proof-of-Work (PoW) — оригинальный алгоритм консенсуса блокчейн сети. Алгоритм используется для подтверждения осуществляемых транзакций, создания и добавления новых блоков в цепочку. В результате алгоритма доказательства работы шахтеры конкурируют друг с другом за подтверждение транзакций и получают за это вознаграждение.

В блокчейн сети пользователи отправляют друг другу цифровые валюты. Децентрализованная система собирает все транзакции в блоки и добавляет их в блокчейн. Однако для сбора транзакций и формирования блоков необходимы специальные узлы, которые называются шахтами. Именно майнеры (шахтеры) занимаются созданием новых блоков, удовлетворяя требования алгоритма PoW.

Все, чем занимаются майнеры — пытаются решить сложную математическую головоломку, чтобы добавить новый блок с включенными в него транзакциями в блокчейн цепочку.

Что такое математическая головоломка?

Для решения математической задачи шахтерам необходима вычислительная мощность. «Головоломки» могут быть разными, например:

  • Найти хеш-функцию;
  • Найти начальное значение, зная конечное.

Другими словами, необходимо найти числа, в результате сложения которых получился результат. Если сервер подозревает DoS-атаку, он требует вычисления хеш-функции сразу нескольких узлов в определенном порядке. В этом случае необходимо найти целый ряд хеш-функций.

Решение алгоритма доказательства работы или математического уравнения является хеш. По мере развития сети, PoS сталкивается с новыми трудностями. Для функционирования алгоритма необходимо все больше мощностей, а сложность обнаружения каждого нового блока увеличивается.

Проблемы алгоритма доказательства работы

От PoW зависит скорость и надежность системы блокчейн. Но поскольку генерация блоков занимает много времени, проблема становится серьезной. Операции висят в сети без подтверждения, процесс постоянно замедляется. Если своевременно не предпринять нужные меры, генерация блоков станет своего рода чудом.

Сеть блокчейн подвержена уязвимостям, DoS-атакам и спаму. Все блоки должны проверяться, в противном случае узлы не смогут анализировать правильность вычислений. Доверие другим узлам может нарушить одно из главных свойств сети — прозрачность.

Краткое описание Proof-of-Work (PoW)

Шахтеры решают головоломку, формируют новый блок и подтверждают транзакции.

Сложность головоломки зависит от количества пользователей, текущей мощности (хешрейта) и нагрузкой сети. Хеш каждого блока содержит хеш предыдущего блока, что повышает общую безопасность и препятствует нарушению целостности цепи.

Когда шахтер решает головоломку, создается новый блок. Транзакции из мемпула помещаются в него и считаются подтвержденными.

Где используют алгоритм доказательства выполнения работы

Доказательство работы используется во множестве криптовалют. Наиболее популярным PoW стал благодаря биткоину. Именно первая криптовалюта сделала алгоритм столь популярным. Головомка в сети — поиск Hashcash. Алгоритм позволяет изменить сложность головоломки на основе общей мощности сети. Среднее время формирования блока составляет 10 минут.

Еще один крупный проект, использующий PoW, — Ethereum. Учитывая, что на платформе ETH основано почти 3⁄4 проектов, можно с уверенностью сказать, что большинство действующих блокчейн платформ используют консенсус доказательства работы.

Основные преимущества алгоритма Proof-of-Work

Защита от DoS-атак. Алгоритм Proof-of-Work накладывает ограничения на действия в сети. Для совершения транзакций необходима вычислительная мощность. Эффективная атака на блокчейн требует больших мощностей и долгих вычислений. Гипотетически, атака на блокчейн с консенсусом PoW возможна, но затраты на реализацию слишком высоки.

Возможность майнинга. Неважно, сколько денег у вас в кошельке. Для добычи новых монет необходимо иметь высокие вычислительные мощности, чтобы решать головоломки и добывать новые блоки. Держатели цифровых активов не принимают решения касательно сети.

Недостатки алгоритма PoW

Основными недостатками PoW являются огромные расходы на вычислительную технику и математические расчеты, атака 51%.

Огромные расходы. Для решения PoW задач необходимо дорогое и высокоспециализированное компьютерное оборудование. Расходы выходят за рамки разумного. Майнинг доступен только для специальных ферм и шахт. Кроме того, машины потребляют большое количество энергии, что увеличивает затраты и угрожает принципу децентрализации.

Бесполезность вычислений. Майнеры выполняют много работы и потребляют энергию, чтобы генерировать новые блоки. Однако результаты вычислений невозможно где-либо применить. Они просто гарантируют безопасность сети вместо помощи бизнесу, науке или любой другой области.

Атака 51%

Главная проблема алгоритма доказательства работы — атака 51%. Это ситуация, когда пользователь или группа майнеров контролируют большую часть мощностей. Они могут использовать технику для контроля сети.

Другими слова, наличие 51% мощности позволит монополизировать создание новых блоков и единолично получать вознаграждение. Другие майнеры не смогут создавать блоки. Стоит отметить, что атака 51% достаточно невыгодный вариант. Для этого требуется большое количество оборудования, а после обнаружения проблемы пользователи начнут уходить из сети. Никто не захочет пользоваться криптовалютой без децентрализации, поскольку средства теряют свою ценность.

Как вам это ICO? Напишите свое мнение о нем