Dowód Proof of Work (pow) lub „dowód pracy” jest jednym z najbardziej znanych mechanizmów konsensusowych w dziedzinie kryptowalut i został spopularyzowany przez Bitcoin . Ale jaki jest mechanizm konsensusu i dlaczego konieczne jest zagwarantowanie bezpieczeństwa i integralności transakcji w blockchain? W tym artykule przeanalizujemy działanie dowodu Proof of Work , jej zalet i jej granic, jednocześnie badając jego alternatywy i wyzwania.
Spis treści
Zrozum mechanizm Proof of Work
Co to jest mechanizm konsensusu?
Mechanizm konsensusu jest protokołem stosowanym przez blockchains, aby umożliwić wszystkim uczestnikom zdecentralizowanej sieci uzgodnić obecny stan transakcji. Służy do zapewnienia, że wszystkie transakcje są uzasadnione i zatwierdzone we właściwy sposób, zapobiegając w ten sposób ataków, takich jak podwójne wydatki (podwójne wydatki) , w których ta sama waluta może być używana kilkakrotnie. Dowód Proof of Work jest jednym z tych mechanizmów konsensusowych, używanych do weryfikacji i zabezpieczenia transakcji.
Definicja: Jaki jest dowód pracy?
Dowód pracy opiera się na konkurencji nieletnich , którzy muszą rozwiązać złożone łamigłówki kryptograficzne, aby dodać nowe bloki transakcji blockchain. Rozwiązując te zagadki, nieletni dowodzą, że dokonali znacznej ilości obliczeń, co gwarantuje legitymację ich wkładu w sieć.
Jak działa Proof of Work w blockchain?
Dowód pracy działa poprzez zachęcanie nieletnich do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych w celu weryfikacji bloków transakcyjnych. Blok zawiera kilka ważnych danych: listę transakcji , czas czasu i skrót , który zapewnia ciągłość łańcucha. Proces ten zapewnia, że każda transakcja dodana do blockchain jest uzasadniona i zweryfikowana.
Rola nieletnich w walidacji transakcji
Nieletni są odpowiedzialni za walidację transakcji i zabezpieczenie blockchain. Łączą transakcje w blokach i próbują znaleźć skrót zgodnie z pewnymi kryteriami (ogólnie pewną liczbę zer na początku łańcucha). To zadanie wymaga doskonałej siły obliczeniowej , a gdy problem zostanie rozwiązany, małoletni przekazuje swój blok innym uczestnikom sieci w celu weryfikacji.
Kroki Proof of Work
Rozdzielczość puzzli kryptograficznych
Aby dodać nowy blok blockchain, nieletni muszą rozwiązać enigmę o nazwie funkcję skrótu . Szukają liczby o nazwie nunci , która po danych blokowych daje skrótowe spełnienie określonych kryteriów. Na przykład skrót musi zacząć od wielu zer. Nieletni próbują różnych wartości, dopóki nie uzyskasz właściwego wyniku.
Weryfikacja rozwiązania przez innych nieletnich
Gdy nieletni znajdzie rozwiązanie, przesyła je do sieci. Pozostali nieletni sprawdzają to rozwiązanie, ponownie obliczając skrót za pomocą proponowanego nuncjuszu Jeśli wynik jest zgodny z kryteriami, blok jest akceptowany i dodawany do blockchain. Ten proces weryfikacji jest szybki, ponieważ pozostali nieletni muszą dokonać obliczeń raz, w przeciwieństwie do małoletnich, którzy musieli przetestować miliony kombinacji.
Tworzenie bloków i dodatku do blockchain
Po sprawdzeniu blok jest dodawany do łańcucha. Blok zawiera nie tylko transakcje , ale także związek z poprzednim blokiem (za pomocą jego skrótu), który gwarantuje niezmienność danych Każda próba sfałszowania bloku zmodyfikowałaby jego skrót, co czyni modyfikację natychmiast wykrywalną przez sieć.
Nagroda górników: Bitcoin i inne kryptowaluty
Nieletni zachęca się do zabezpieczenia blockchain dzięki nagrodę kryptowalut W przypadku bitcoinów nieletni otrzymują bitcoins świeżo utworzone w każdym zatwierdzonym bloku, oprócz kosztów transakcji zawartych w bloku. Nagroda ta zmniejsza się z czasem w procesie o nazwie połowę , co sprawia, że kwestia nowych bitcoins jest coraz rzadsza.
Zalety Proof of Work
Wzmocnione bezpieczeństwo i decentralizacja
Dowód pracy ma na celu zagwarantowanie wysokiego poziomu bezpieczeństwa . Każdy blok wymaga zatwierdzania ogromnej ilości obliczeń, podając próby niezwykle drogiej manipulacji Atakujący powinien wydać moc obliczeniową większą niż u wszystkich innych połączonych uczestników, aby sfałszować transakcję, co jest prawie niemożliwe w przypadku głównych bloków, takich jak Bitcoin.
Odporność na złośliwe ataki
Dowód Proof of Work oferuje naturalny odporność na złośliwe ataki, takie jak 51 % atak , w którym atakujący przejąłby kontrolę nad ponad połową siły obliczeniowej sieci. Ze względu na koszt astronomiczny niezbędny do wykonania takiego ataku na duży blockchain, taki jak Bitcoin, metoda ta pozostaje jednym z najbezpieczniejszych mechanizmów konsensusu.
Betonowy przykład: przypadek bitcoinów
Bitcoin jest najbardziej znanym przykładem blockchain przy użyciu dowodu pracy . Jego bezpieczeństwo jest w pełni oparte na tym mechanizmie. Od czasu utworzenia w 2009 roku Bitcoin nigdy nie był ofiarą 51 %ataku, co dowodzi solidności dowodu Proof of Work na dużą skalę.
Wady Proof of Work
Wysokie zużycie energii
Wadą dowodu pracy jest zużycie energii . Moc obliczeniowa niezbędna do rozwiązania zagadek kryptograficznych jest znaczna, co prowadzi do ogromnego popytu w energii elektrycznej. Doprowadziło to do krytyki wpływu na środowisko Bitcoin i innych kryptowalut opartych na tym mechanizmie konsensusu.
Powolność transakcji w czasach dużego popytu
Blockchains oparty na dowodzie pracy mogą stać się powolne w czasach dużego popytu. Liczba transakcji, które może zawierać blok, jest ograniczona, a gdy wiele transakcji jest w toku, koszty wzrastają, a terminy potwierdzenia stają się dłuższe. Jest to jeden z powodów, dla których Ethereum , nawet po przejściu przez Proof of Stake , pozostaje niewiele rozproszony w porównaniu z nowszymi blokami, takimi jak Solana lub SU , które zostały zaprojektowane w celu leczenia tysięcy transakcji na sekundę.
Gracze wydobywcze kryptowalut: firmy i osoby fizyczne
Wydobycie kryptowalut ewoluowało od pierwszych dni, kiedy wystarczyło użycie komputera osobistego do udziału w walidacji transakcji w sieciach takich jak Bitcoin. Obecnie wydobycie jest zdominowane przez duże wyspecjalizowane firmy , które mają ogromne centra danych poświęcone tylko temu działalni. Firmy takie jak Marathon i Bitfarms należą do największych graczy w tym sektorze, z instalacjami złożonymi z tysięcy wyrafinowanych maszyn (zwanych ASICS ) zdolnymi do generowania ogromnej mocy obliczeniowej. Firmy te inwestują miliony dolarów w infrastrukturę o dużej skali, umożliwiając im kontrolowanie znacznej części światowej siły wydobywczej.
W przypadku jednostek wydobycie kryptowalut stało się znacznie mniej opłacalne. W obliczu tych gigantów branżowych konkurencja o rozwiązywanie kryptograficznych łamigłówek stała się zaciekła, a prawdopodobieństwo, że indywidualna małoletnia uda się walidacja bloku, jest wyjątkowo niskie. Ponadto koszt sprzętu i energii elektrycznej sprawia, że aktywność ta nie jest opłacalna dla większości osób. Podczas gdy duże firmy optymalizują swoje koszty dzięki hurtowym zakupom energii elektrycznej i korzyści skali, wydobycie domu jest teraz prawie niedostępne dla wielu osób. Rozwój ten przekształcił zatem krajobraz wydobycia kryptowalut, coraz bardziej scentralizując go wokół dużych firm, takich jak Maraton i Bitfarms.
Alternatywy dla Proof of Work
Proof of Stake (POS)
Dowód Proof of Stake jest jedną z najpopularniejszych alternatyw dla Proof of Work . Zamiast rozwiązywać złożone łamigłówki, walidacze są wybierane zgodnie z liczbą tokenów, które mają i które wkładają w grę ( stawianie ). Im większa część walidatora tokena, tym bardziej prawdopodobne jest, że zostanie wybrany do potwierdzenia bloku. Ten mechanizm pochłania znacznie mniej energii, ponieważ nie wymaga dużej mocy obliczeń. Jednak jego stopień decentralizacji jest często znacznie niższy.
Inne mechanizmy konsensusowe: dowód władzy, dowód spalenia
Oprócz Proof of Stake istnieją inne mechanizmy konsensusowe, takie jak dowód władzy (POA), w których zatwierdzone walidacze kontrolują sieć, oraz dowód spalania , który prosi uczestników o „spalenie” tokenów w celu potwierdzenia transakcji. Mechanizmy te mają na celu zmniejszenie nadruku energetycznego przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego poziomu bezpieczeństwa.
Kaspa i Ghostdag: innowacyjna alternatywa dla Proof of Work
Projekt Kaspa oferuje interesującą alternatywę z GhostDag . W przeciwieństwie do tradycyjnych blockchainów, w których bloki są odrzucane, jeśli nie są częścią głównego kanału, GhostDag umożliwia leczenie bloków równolegle, co poprawia skalowalność przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa dowodu pracy . To rozwiązuje niektóre wyzwania związane z powolnością i zużyciem energii bez poświęcania bezpieczeństwa.
Proof of Work
Atak 51 %: zagrożenie dla Proof of Work ?
Atak 51 % występuje, gdy osoba lub grupa kontroluje więcej niż 50 % mocy obliczeniowej sieci, umożliwiając im modyfikację wcześniej zatwierdzonych bloków. Ten atak jest teoretycznie możliwy w sieci opartej na Proof of Work, ale jest niezwykle drogi w głównych blokach, takich jak Bitcoin, ponieważ wymaga kolosalnych zasobów.
Jak Proof of Work utrudnia ataki
Dowód pracy utrudnia ataki, dzięki czemu proces wydobycia kosztował pod względem obliczeń i energii. Oznacza to, że każdy atakujący próbujący sfałszować dane, musi wydać nieproporcjonalną ilość zasobów na sukces. Ten wysoki koszt sprawia, że atak w większości przypadków nie jest opłacalny finansowo.
Przykłady ataków na sieci oparte na Proof of Work
Chociaż Bitcoin nigdy nie był ofiarą poważnego ataku, inne mniejsze łańcuchy łańcuchowe przeszły 51 % ataków , takich jak Ethereum Classic w 2019 roku. Ataki te zwykle występują w sieciach o niższej mocy obliczeniowej, gdzie przejęcie kontroli jest łatwiejsze i tańsze.
Zużycie energii Proof of Work
Dlaczego Proof of Work jest tak energetycznie dla smakoszy?
Dowód pracy jest konsumowany energią, ponieważ wymaga ogromnej ilości obliczeń w celu rozwiązania zagadek kryptograficznych. Obliczenia te muszą być przeprowadzane przez wyspecjalizowane komputery (często nazywane ASICS ), które zużywają dużo energii elektrycznej. Każdy nieletni w konkurencji przyczynia się do zwiększenia ogólnego zużycia energii.
Bitcoin i jego globalne zużycie energii
Sieć bitcoinów zużywa tyle energii, co niektóre kraje średniej wielkości. Konsumpcja ta wywołała debaty na temat wpływu na środowisko dowodu Proof of Work , szczególnie w kontekście, w którym zmniejszenie emisji jest coraz bardziej obecne w przestrzeni publicznej.
Porównanie z innymi branżami dotyczącymi energii
często wskazywane jest zużycie energii dowodu Proof of Work tradycyjne banki centra danych . Jednak publiczne postrzeganie kosztów energii kryptowalut jest często bardziej negatywne ze względu na ich niedawne wykorzystanie i debaty środowiskowe.
Proof of Work poza blockchainem
Bezpieczne systemy rozproszone
Dowód Proof of Work nie ogranicza się do kryptowalut. Może być używany do zabezpieczenia systemów rozproszonych , w których zasoby IT są udostępniane między kilkoma graczami. W tych systemach Proof of Work umożliwia sprawdzenie, czy uczestnicy przydzielają zasoby, aby przyczynić się do sieci.
Proof of Work i zapobieganie spamie
Dowód pracy atakom spamowym w systemach komunikacyjnych. e -maile praca wymaga nadawcy przeprowadzenia niewielkich obliczeń przed wysłaniem wiadomości. Obliczenia te są szybkie i niedrogie dla prawowitego nadawcy, ale stają się zbyt drogie dla spamerów, którzy chcą wysyłać miliony wiadomości.
Inne sektory wykorzystujące Proof of Work
Oprócz bezpieczeństwa blockchain i komputera, prace rozproszonych systemach , zapewniając moc obliczeniową.
Popularne blockchains za pomocą Proof of Work
Bitcoin: najsłynniejszy model Proof of Work
Bitcoin jest niewątpliwie najbardziej symboliczną siecią wykorzystującą Proof of Work pracy . Jego bezpieczeństwo jest w pełni oparte na tym modelu konsensusu i w ciągu ostatniej dekady udowodnił, że Proof of Work może być zarówno wiarygodny, jak i odporny na cenzurę.
Kaspa : Przykład lepszego Proof of Work
Kaspa to projekt, który wykorzystuje innowacyjny model o nazwie GhostDag , aby poprawić skalowalność dowodu pracy. W przeciwieństwie do tradycyjnych blockchainów, Kaspa zezwala na większą wydajność poprzez równolegle lecząc bloki, zachowując bezpieczeństwo związane z dowodem pracy.
Dogecoin i jego humorystyczne pochodzenie
Chociaż Dogecoin został stworzony jako żart, używa również Proof of Work , podobnie jak Litecoin . Dogecoin stał się popularny dzięki zaangażowanej społeczności i jej przyjęciu jako środka płatności przez niektóre firmy.
Przyszłość Proof of Work
Wpływ przejściaEthereum na przyszłość Proof of Work
Przejście Ethereum z Proof of Work do Proof of Stake wraz z uruchomieniem Ethereum 2.0 oznacza punkt zwrotny dla przyszłości mechanizmów konsensusu. Chociaż dowód pracy pozostaje kluczowy dla bitcoinów, przejście Ethereum pokazuje, że łańcuch bloków może ewoluować w kierunku bardziej ekologicznych i skalowalnych rozwiązań.
Możliwe ulepszenia w celu zwiększenia wydajności Proof of Work
Badane są ulepszenia technologiczne w celu Proof of Work , w szczególności poprzez optymalizację algorytmów skrótów i zmniejszenie potrzeby wyspecjalizowanego sprzętu. Celem jest utrzymanie bezpieczeństwa bez poświęcania wydajności.
Czy Proof of Work jest poświęcony zniknięciu?
Chociaż alternatywne mechanizmy, takie jak Proof of Stake zyskują popularność, Proof of Work nie jest jeszcze skazany na zniknięcie. Jego solidność, doświadczone bezpieczeństwo i odporność na ataki sprawiają, że jest to niezbędny model bloków, takich jak Bitcoin. Jednak jego przyszłość będzie zależeć od wysiłków na rzecz poprawy wydajności energetycznej.
FAQ
Jaki jest Proof of Work w prostych kategoriach?
Dowód Proof of Work jest mechanizm konsensusowy, w którym nieletni rozwiążą puzzle kryptograficzne w celu potwierdzenia transakcji i zabezpieczenia blockchain.Dlaczego Proof of Work zużywa tyle energii?
Dowód Proof of Work wymaga doskonałej mocy obliczeniowej do rozwiązywania zagadek, co implikuje wysokie zużycie elektryczne.W jaki sposób dowód pracy gwarantuje bezpieczeństwo transakcji?
Dowód Proof of Work sprawia, że ataki jest kosztowne i trudne, domagając się nieletnich, że inwestują znaczne zasoby w celu weryfikacji transakcji, podając wszelkie próby poradzenia sobie z finansowo.Jakie są alternatywy dla Proof of Work ?
Dowód Proof of Stake jest główną alternatywą dla Proof of Work . Opiera się na grze tokenów przez walidatorów, a nie na mocy obliczeniowej.
Inwestycje w kryptowaluty są ryzykowne. Crypternon nie może być pociągnięty do odpowiedzialności bezpośrednio lub pośrednio za jakiekolwiek szkody lub straty spowodowane po użyciu nieruchomości lub usługi przedstawionej w tym artykule. Inwestycje związane z kryptowalutami są z natury ryzykowne, czytelnicy muszą przeprowadzić własne badania przed podjęciem wszelkich działań i inwestowania tylko w granicach ich zdolności finansowych. Ten artykuł nie stanowi inwestycyjnej .
Niektóre linki tego artykułu są powiązane, co oznacza, że jeśli kupisz produkt lub zarejestrujesz się za pośrednictwem tych linków, odbierzemy prowizję od naszego partnera. Komisje te nie szkolą żadnych dodatkowych kosztów jako użytkownika, a niektóre partnerstwa umożliwiają dostęp do promocji.
Zalecenia AMF. Nie ma gwarantowanej wysokiej wydajności, produkt o wysokim potencjale wynika, co oznacza wysokie ryzyko. To podejmowanie ryzyka musi być zgodne z twoim projektem, horyzontem inwestycyjnym i zdolnością do utraty części tych oszczędności. Nie inwestuj, jeśli nie jesteś gotowy stracić całości lub część swojego kapitału .
Aby pójść dalej, przeczytaj nasze strony prawne , politykę prywatności i ogólne warunki użytkowania .
Yohan Uzzan
Inżynier szkoleniowy szybko zainteresowałem się dziedziną finansów. Przekonany, że zdecentralizowane finanse mają przed sobą świetlaną przyszłość, uczestniczę w jego demokratyzacji poprzez rozwijanie Crypternon.
