Der Proof of Work (POW) oder "Arbeitsnachweis" ist einer der bekanntesten Konsensmechanismen auf dem Gebiet der Kryptowährungen und wurde von Bitcoin . Aber was ist ein Konsensmechanismus und warum ist es wichtig, die Sicherheit und Integrität von Transaktionen auf einer Blockchain zu gewährleisten? In diesem Artikel werden wir den Betrieb des Proof of Work , seine Vorteile und seine Grenzen analysieren und gleichzeitig seine Alternativen und seine Herausforderungen untersuchen.
Inhaltsverzeichnis
Den Mechanismus des Proof of Work verstehen
Was ist ein Konsensmechanismus?
Ein Konsensmechanismus ist ein Protokoll, das von Blockchains verwendet wird, um allen Teilnehmern eines dezentralen Netzwerks den aktuellen Transaktionszustand vereinbaren Es dient dazu, sicherzustellen, dass alle Transaktionen korrekt legitim und validiert werden, wodurch Angriffe wie Doppelausgaben (Doppelausgaben) , wobei die gleiche Währung mehrmals angewendet werden kann. Der Proof of Work ist einer dieser Konsensmechanismen, die zur Validierung und Sicherung von Transaktionen verwendet werden.
Definition: Was ist Beweise für Arbeit?
Der Arbeitsnachweis basiert auf dem Wettbewerb zwischen Minderjährigen , der komplexe kryptografische Rätsel auflösen muss, um neue Blockchain -Transaktionsblöcke hinzuzufügen. Durch die Lösung dieser Rätsel beweisen Minderjährige, dass sie eine erhebliche Anzahl von Berechnungen erstellt haben, was die Legitimität ihres Beitrags zum Netzwerk garantiert.
Wie funktioniert der Proof of Work in der Blockchain?
Der Nachweis der Arbeiten ermutigt Minderjährige, komplexe mathematische Probleme zu lösen, um Transaktionsblöcke zu validieren. Ein Block enthält mehrere wichtige Daten: die Liste der Transaktionen , eine Zeitzeit und ein Hash im vorherigen Block, der die Kontinuität der Kette gewährleistet. Dieser Prozess stellt sicher, dass jede zur Blockchain hinzugefügte Transaktion legitim und verifiziert ist.
Die Rolle von Minderjährigen bei der Validierung von Transaktionen
Minderjährige sind für die Validierung von Transaktionen und die Sicherung der Blockchain verantwortlich. Sie bringen Transaktionen in Blöcke zusammen und versuchen, einen Hash gemäß bestimmten Kriterien zu finden (im Allgemeinen eine bestimmte Anzahl von Nullen zu Beginn der Kette). Diese Aufgabe erfordert eine großartige Rechenleistung , und sobald das Problem behoben wurde, gibt der Nebenfach seinen Block den anderen Teilnehmern des Netzwerks zur Überprüfung vor.
Die Schritte des Proof of Work
Kryptografische Rätselauflösung
Um einen neuen Blockchain -Block hinzuzufügen, müssen Minderjährige ein Rätsel bezeichnet, das als Hash -Funktion . Sie suchen nach einer Nummer namens Nunci , die einst in Kombination mit Blockdaten zu einem Hash -Treffen bestimmte Kriterien erstellt. Zum Beispiel muss der Hash mit einer Reihe von Nullen beginnen. Minderjährige probieren verschiedene Werte aus, bis Sie das richtige Ergebnis erzielen.
Überprüfung der Lösung durch andere Minderjährige
Sobald ein Minderjähriger die Lösung findet, überträgt er sie an das Netzwerk. Die anderen Minderjährigen überprüfen diese Lösung, indem sie den Hash mit dem vorgeschlagenen Nuntius Wenn das Ergebnis den Kriterien entspricht, wird der Block akzeptiert und zur Blockchain hinzugefügt. Dieser Überprüfungsprozess ist schnell, da die anderen Minderjährigen die Berechnung einmal durchführen müssen, im Gegensatz zu den Moll, der Millionen von Kombinationen testen musste.
Schaffung von Blöcken und Ergänzung zur Blockchain
Nach der Überprüfung wird der Block zur Kette hinzugefügt. Der Block enthält nicht nur Transaktionen , sondern auch eine Verbindung mit dem vorherigen Block (über seinen Hash), der die Unveränderlichkeit der Daten Jeder Versuch, einen Block zu fälschen, würde seinen Hash ändern, wodurch die Änderung sofort vom Netzwerk erkennbar ist.
Bergleute Belohnung: Bitcoin und andere Kryptowährungen
, die Blockchain dank eines Kryptowährungspreises Für Bitcoin erhalten Minderjährige zusätzlich zu den im Block enthaltenen Transaktionskosten bitcoins Diese Auszeichnung nimmt im Laufe der Zeit in einem Prozess namens Halping , was das Problem neuer bitcoins immer seltener macht.
Die Vorteile des Proof of Work
Verstärkte Sicherheit und Dezentralisierung
Der Nachweis der Arbeit soll ein hohes Maß an Sicherheit . Jeder Block erfordert eine große Menge an Berechnungen, die validiert werden müssen, was Versuche zur äußerst teurer Manipulation Ein Angreifer sollte eine Rechenleistung ausgeben, die größer ist als die aller anderen kombinierten Teilnehmer, um eine Transaktion zu fälschen, was bei großen Blockchains wie Bitcoin fast unmöglich ist.
Widerstand gegen böswillige Angriffe
Der Proof of Work bietet einen natürlichen Widerstand gegen böswillige Angriffe wie den 51 % igen Angriff , bei dem ein Angreifer die Kontrolle über die Hälfte der Rechenleistung eines Netzwerks übernehmen würde. Aufgrund der astronomischen Kosten, die für einen solchen Angriff auf eine große Blockchain wie Bitcoin erforderlich sind, bleibt diese Methode einer der sichersten Konsensmechanismen.
Konkretes Beispiel: Der Fall von Bitcoin
Bitcoin ist das berühmteste Beispiel für Blockchain, indem er den Arbeitsnachweis unterhält . Seine Sicherheit basiert vollständig auf diesem Mechanismus. Seit seiner Gründung im Jahr 2009 ist Bitcoin noch nie Opfer eines Angriffs von 51 %und beweist so die Robustheit des Proof of Work in großem Maßstab.
Die Nachteile des Proof of Work
Hochenergieverbrauch
Ein Nachteil des Arbeitsnachweises ist der Energieverbrauch . Die Berechnungsleistung, die zur Lösung der kryptografischen Rätsel erforderlich ist, ist beträchtlich, was zu einem massiven Strombedarf führt. Dies führte zu Kritik an den Umweltauswirkungen von Bitcoin und anderen Kryptowährungen, die auf diesem Konsensmechanismus basieren.
Die Langsamkeit der Transaktionen in Zeiten hoher Nachfrage
Blockchains, die auf Arbeitsbeweisen basieren, können in Zeiten hoher Nachfrage langsam Die Anzahl der Transaktionen, die ein Block enthalten kann, ist begrenzt, und wenn viele Transaktionen anhängig sind, steigen die Kosten und die Bestätigungsfristen länger. Dies ist einer der Gründe, warum Ethereum auch nach dem Durchlaufen des Proof of Stake im Vergleich zu neueren Blockchains wie Solana oder Su , die Tausende von Transaktionen pro Sekunde behandelt haben, wenig verstreut bleibt.
Bergbauspieler der Kryptowährungen: Unternehmen und Einzelpersonen
Der Bergbau von Cryptocurrencies hat sich seit den ersten Tagen, an denen es ausreichte, einen Personalcomputer zu verwenden, um an der Validierung von Transaktionen in Netzwerken wie Bitcoin teilzunehmen. Heute wird der Bergbau von großen spezialisierten Unternehmen , die massive Rechenzentren für diese Aktivität haben. Unternehmen wie Marathon und Bitfarms gehören zu den größten Akteuren in der Branche. Die Installationen bestehen aus Tausenden anspruchsvollen Maschinen (genannt ASICs ), die immense Rechenleistung erzeugen können. Diese Unternehmen investieren Millionen von Dollar in eine große Infrastruktur, sodass sie einen wesentlichen Teil der weltweiten Bergbaukraft kontrollieren können.
Für Einzelpersonen ist der Bergbau von Kryptowährungen viel weniger profitabel geworden. Angesichts dieser Branchengiganten ist der Wettbewerb zur Lösung kryptografischer Rätsel heftig geworden, und die Wahrscheinlichkeit, dass es einem einzelnen Minderjährigen erfolgreich ist, einen Block zu validieren, ist äußerst niedrig. Darüber hinaus machen die Kosten für Ausrüstung und Strom diese Aktivität für die Mehrheit der Einzelpersonen nicht rentabel. Während große Unternehmen ihre Kosten dank Großhandelstromkäufen und Skaleneffekten optimieren, der Heimabbau jetzt für viele Menschen fast unzugänglich. Diese Entwicklung hat somit die Landschaft des Kryptowährungsabbaus verändert, indem sie immer mehr um große Unternehmen wie Marathon und Bitfarms zentralisiert wurde.
Die Alternativen zum Proof of Work
Proof of Stake (POS)
Der Proof of Stake ist eine der beliebtesten Alternativen zum Proof of Work . Anstatt komplexe Rätsel zu lösen, werden die Validatoren nach der Anzahl der Token ausgewählt, die sie haben und die sie ins Spiel bringen ( Stakel ). Je mehr ein Anteil des Token -Validators ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass es ausgewählt wird, einen Block zu validieren. Dieser Mechanismus verbraucht viel weniger Energie, da er keine große Berechnung erfordert. Sein Dezentralisierungsgrad ist jedoch oft viel niedriger.
Andere Konsensmechanismen: Beweis der Autorität, Verbrennungsnachweis
Zusätzlich zum Proof of Stake gibt es andere Konsensmechanismen wie den Proof of Authority (POA), bei dem zugelassene Validatoren das Netzwerk steuern, und den Verbrennungsnachweis brennen ", um Transaktionen zu validieren. Diese Mechanismen zielen darauf ab, den Energieabdruck zu verringern und gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit zu erhalten.
Kaspa und Ghostdag: Eine innovative Alternative zum Proof of Work
Kaspa -Projekt bietet eine interessante Alternative zu seinem Ghostdag . Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains, bei denen die Blöcke abgelehnt werden, wenn sie nicht Teil des Hauptkanals sind, ermöglicht Ghostdag es, die Blöcke parallel zu behandeln, wodurch die Skalierbarkeit und gleichzeitig die Sicherheit des Arbeitsnachweises . Dies löst einige der Herausforderungen, die mit Langsamkeit und Energieverbrauch verbunden sind, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Proof of Work
Der Angriff von 51 %: Eine Bedrohung für den Proof of Work ?
Ein Angriff der 51 % tritt auf, wenn eine Person oder eine Gruppe mehr als 50 % der Rechenleistung eines Netzwerks kontrolliert, sodass sie zuvor validierte Blöcke ändern können. Dieser Angriff ist in einem Netzwerk theoretisch möglich, basierend auf dem Proof of Work, aber bei großen Blockchains wie Bitcoin äußerst teuer, da er kolossale Ressourcen erfordert.
Wie der Proof of Work Angriffe schwierig macht
Der Nachweis der Arbeit erschwert die Angriffe, indem es den Prozess des Bergbaus in Bezug auf Rechen- und Energieleistung kostspielig macht. Dies bedeutet, dass jeder Angreifer, der versucht, Daten zu fälschen, eine unverhältnismäßige Menge an Ressourcen ausgeben muss, um erfolgreich zu sein. Diese hohen Kosten machen den Angriff in den meisten Fällen finanziell nicht rentabel.
Beispiele für Angriffe auf Netzwerke, die auf Proof of Work basieren
Obwohl Bitcoin noch nie Opfer eines großen Angriffs war, wurden andere kleinere Blockchains zu 51 % Angriffen wie Ethereum Classic . Diese Angriffe treten im Allgemeinen in Netzwerken mit einer geringeren Berechnungsleistung auf, bei der es einfacher und kostengünstiger ist, die Kontrolle zu übernehmen.
Energieverbrauch des Proof of Work
Warum ist der Proof of Work so Energie Gourmet?
Der Nachweis der Arbeit ist energiewehrend, da eine große Anzahl von Berechnungen , um kryptografische Rätsel zu beheben. ASICs bezeichnet) durchgeführt werden, die viel Strom verbrauchen. Jeder Nebenfach im Wettbewerb trägt zum steigenden Gesamtenergieverbrauch bei.
Bitcoin und sein globaler Energieverbrauch
Bitcoin -Netzwerk verbraucht so viel Energie wie einige mittelgroße Länder. Dieser Verbrauch hat Debatten über die Umweltauswirkungen des Proof of Work , insbesondere in einem Kontext, in dem die Verringerung der Emissionen im öffentlichen Raum zunehmend vorhanden ist.
Vergleich mit anderen Energie -konsumierenden Branchen
Obwohl auf den Energieverbrauch des Proof of Work häufig hingewiesen wird, bleibt er mit dem anderer Branchen vergleichbar, wie z. B. traditionelle Banken Rechenzentren . Die öffentliche Wahrnehmung der Energiekosten von Kryptowährungen ist jedoch aufgrund ihrer jüngsten Verwendung und Umweltdebatten häufig negativer.
Proof of Work über die Blockchain hinaus
Sichere verteilte Systeme
Der Proof of Work beschränkt sich nicht auf Kryptowährungen. Es kann verwendet werden, um verteilte Systeme , bei denen IT -Ressourcen zwischen mehreren Spielern geteilt werden. In diesen Systemen ermöglicht Proof of Work
Proof of Work und Spamprävention
Arbeitsnachweis Spam -Angriffe in Kommunikationssystemen zu verhindern. In Diensten wie E -Mails muss beispielsweise der Absender eine kleine Berechnung durchführen, bevor sie eine Nachricht senden. Diese Berechnung ist für einen legitimen Absender schnell und kostengünstig, wird jedoch für Spammer zu teuer, die Millionen von Nachrichten senden möchten.
Andere Sektoren, die den Proof of Work verwenden
Zusätzlich zu Blockchain und Computersicherheit die Arbeiten verteilten Berechnungssystemen verwendet , bei denen die Teilnehmer für die gelösten komplexen Aufgaben durch Bereitstellung von Berechnungsleistung belohnt werden.
Beliebte Blockchains, die den Proof of Work verwenden
Bitcoin: Der berühmteste Proof of Work
Bitcoin ist zweifellos das emblematischste Netzwerk mit dem Proof of Work Arbeit . Seine Sicherheit basiert vollständig auf diesem Konsensmodell, und er hat im letzten Jahrzehnt bewiesen, dass der Proof of Work sowohl zuverlässig als auch gegen Zensurresistent sein kann.
Kaspa : Ein Beispiel für einen verbesserten Proof of Work
Kaspa ist ein Projekt, das ein innovatives Modell namens Ghostdag , um die Skalierbarkeit von Arbeitsbeweisen zu verbessern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains Kaspa eine größere Effizienz durch die parallele Behandlung von Blöcken und gleichzeitig die Sicherheitsbeweise, die dem Arbeitsnachweis inhärent ist.
Dogecoin und seine humorvollen Ursprünge
Obwohl Dogecoin als Witz geschaffen wurde, verwendet es auch den Proof of Work , ähnlich wie Litecoin . Dank einer engagierten Gemeinschaft und ihrer Adoption als Zahlungsmittel durch bestimmte Unternehmen ist Dogecoin
Die Zukunft des Proof of Work
Die Auswirkungen des Übergangs vonEthereum auf die Zukunft des Proof of Work
Die Verabschiedung von Ethereum vom Proof of Work bis Proof of Stake mit der Einführung von Ethereum 2.0 markiert einen Wendepunkt für die Zukunft der Konsensmechanismen. Obwohl der Arbeitsnachweis für Bitcoin von zentraler Bedeutung ist, zeigt der Übergang von Ethereum , dass sich Blockchains zu ökologischeren und skalierbareren Lösungen entwickeln können.
Mögliche Verbesserungen, um Proof of Work effizienter zu gestalten
Es werden technologische Verbesserungen untersucht, um Proof of Work effizienter zu gestalten, insbesondere durch Optimierung von Hash -Algorithmen und die Reduzierung der Notwendigkeit spezieller Geräte. Ziel ist es, die Sicherheit aufrechtzuerhalten, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen.
Ist der Proof of Work gewidmet?
Obwohl alternative Mechanismen wie der Proof of Stake Popularität gewonnen werden, ist der Proof of Work noch nicht zum Verschwinden verurteilt. Seine Robustheit, seine erfahrene Sicherheit und sein Widerstand gegen Angriffe machen es zu einem wesentlichen Modell für Blockchains wie Bitcoin. Seine Zukunft wird jedoch von den Bemühungen abhängen, seine Energieeffizienz zu verbessern.
FAQ
Was ist der Proof of Work in einfachen Worten?
Der Proof of Work ist ein Konsensmechanismus, bei dem Minderjährige kryptografische Rätsel lösen, um Transaktionen zu validieren und eine Blockchain zu sichern.Warum verbraucht der Proof of Work so viel Energie?
Der Proof of Work erfordert eine großartige Rechenleistung zur Lösung von Rätseln, was einen hohen elektrischen Verbrauch impliziert.Wie garantiert der Arbeitsnachweis die Sicherheit von Transaktionen?
Der Proof of Work erschwert die Angriffe kostspielig und schwierig, indem sie die Minderjährigen verlangen, dass sie erhebliche Ressourcen zur Validierung von Transaktionen investieren, wodurch der Versuch unternommen wird, finanziell nicht zu bewältigen.Was sind die Alternativen zum Proof of Work ?
Der Proof of Stake ist die Hauptalternative zum Proof of Work . Es basiert eher auf dem Spiel von Token durch die Validatoren als auf der Rechenleistung.
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Yohan Uzzan
Trainingsingenieur interessierte mich schnell für das Finanzbereich. Ich bin davon überzeugt, dass dezentrale Finanzen eine glänzende Zukunft vor sich haben, und nehme an seiner Demokratisierung durch die Entwicklung Crypternonteil.
