Доказательство Proof of Work (POW), или «доказательство работы», является одним из самых известных консенсусных механизмов в области криптовалют , и это было популяризировано биткойнами . Но что такое консенсусный механизм и почему важно гарантировать безопасность и целостность транзакций на блокчейне? В этой статье мы рассмотрим работу доказательства Proof of Work , ее преимуществ и ее ограничений, исследуя его альтернативы и его проблемы.
Оглавление
Понять механизм Proof of Work
Что такое консенсусный механизм?
Консенсусный механизм - это протокол, используемый блокчейнами, чтобы позволить всем участникам децентрализованной сети договориться о текущем состоянии транзакций. Он служит для обеспечения того, чтобы все транзакции были законными и подтверждены правильно, предотвращая такие атаки, как двойные расходы (двойные расходы) , где одна и та же валюта может использоваться несколько раз. Доказательством Proof of Work является один из этих консенсусных механизмов, используемых для проверки и безопасных транзакций.
Определение: Что такое доказательство работы?
Доказательство работы основано на конкуренции между несовершеннолетними , которые должны разрешить сложные криптографические головоломки, чтобы добавить новые блоки транзакций блокчейна. Решая эти головоломки, несовершеннолетние доказывают, что они сделали значительное количество расчетов, что гарантирует легитимность их вклада в сеть.
Как работает Proof of Work в блокчейне?
Доказательство работ, поощряя несовершеннолетних решать сложные математические задачи для проверки блоков транзакций. Блок содержит несколько важных данных: список транзакций , время времени и хэш , что обеспечивает непрерывность цепи. Этот процесс гарантирует, что каждая транзакция, добавленная в блокчейн, является законной и проверенной.
Роль несовершеннолетних в проверке транзакций
Несовершеннолетние несут ответственность за проверку транзакций и защиту блокчейна. Они объединяют транзакции в блоки и пытаются найти хэш в соответствии с определенными критериями (как правило, определенное количество нулей в начале цепи). Эта задача требует отличной вычислительной мощности , и как только проблема была решена, несовершеннолетний представляет свой блок другим участникам сети для проверки.
Шаги Proof of Work
Криптографические головоломки разрешения
Чтобы добавить новый блок блокчейна, несовершеннолетние должны решить загадку, называемую хэш -функцией . Они ищут номер, называемый NUNCI , который, когда -то в сочетании с данными блоков, дает хеш -соответствующие критерии. Например, хэш должен начинаться с нескольких нулей. Несовершеннолетние пробуют разные значения, пока вы не получите правильный результат.
Проверка раствора другими несовершеннолетними
Как только несовершеннолетний находит решение, он передает его в сеть. Другие несовершеннолетние проверяют этот раствор, пересчитывая хэш с предложенным нунционом Если результат соответствует критериям, блок принимается и добавляется в блокчейн. Этот процесс проверки быстрый, потому что другие несовершеннолетние должны сделать расчет один раз, в отличие от несовершеннолетнего, которому приходилось проверить миллионы комбинаций.
Создание блоков и дополнение к блокчейну
После проверки блок добавляется в цепь. Блок содержит не только транзакции , но и связь с предыдущим блоком (через его хэш), которая гарантирует неизменность данных Любая попытка фальсификации блока изменила бы его хэш, что позволило бы немедленно обнаруженной модификации сетью.
Награда шахтеров: биткойн и другие криптовалюты
Несовершеннолетним рекомендуется обеспечить блокчейн благодаря премии за криптовалюту Для биткойнов несовершеннолетние получают bitcoins , недавно созданные в каждом подтвержденном блоке, в дополнение к транзакционным издержкам, включенным в блок. Эта награда со временем уменьшается в процессе, называемом полон , что делает проблему новых bitcoins все более редкими.
Преимущества Proof of Work
Усиленная безопасность и децентрализация
Доказательство работы предназначено для гарантирования высокого уровня безопасности . Каждый блок требует огромного количества расчетов, которые должны быть подтверждены, предпринимая попытки чрезвычайно дорогостоящие манипуляции Злоумышленник должен потратить вычислительную силу, больше, чем у всех других комбинированных участников, чтобы фальсифицировать транзакцию, что практически невозможно для основных блокчейнов, таких как биткойн.
Сопротивление злонамеренным атакам
Доказательство Proof of Work обеспечивает естественное сопротивление вредоносным атакам, таким как атака 51 % , где злоумышленник будет контролировать более половины вычислительной мощности сети. Из -за астрономической стоимости, необходимой для такой атаки на большой блокчейн, такой как биткойн, этот метод остается одним из наиболее безопасных консенсусных механизмов.
Конкретный пример: случай биткойнов
Биткойн является наиболее известным примером блокчейна с использованием доказательства работы . Его безопасность полностью основана на этом механизме. С момента своего создания в 2009 году Биткойн никогда не стал жертвой атаки на 51 %, что доказывает надежность доказательства Proof of Work в больших масштабах.
Недостатки Proof of Work
Высокое потребление энергии
Недостатком доказательства работы является его потребление энергии . Мощность расчетов, необходимая для разрешения криптографических головоломок, является значительной, что приводит к огромному спросу на электроэнергию. Это привело к критике воздействия биткойнов и других криптовалют на окружающую среду на основе этого консенсусного механизма.
Медлительность транзакций во времена высокого спроса
Блокчейны, основанные на доказательстве работы, могут стать медленными во времена высокого спроса. Количество транзакций, которые может содержать блок, ограничено, и когда многие транзакции находятся на рассмотрении, затраты увеличиваются и сроки подтверждения становятся дольше. Это одна из причин, по которой Ethereum , даже после прохождения Proof of Stake , остается мало разбросанной по сравнению с более поздними блокчейнами, такими как Solana или SU , которые были предназначены для лечения тысяч транзакций в секунду.
Mining Players Cryptocurrents: компании и частные лица
Майнинг криптовалют развивался с первых дней, когда этого было достаточно, чтобы использовать персональный компьютер для участия в проверке транзакций в таких сетях, как Биткойн. Сегодня в добыче доминирует крупные специализированные компании , которые имеют массовые центры обработки данных, посвященные только этой деятельности. Такие компании, как Marathon и Bitfarms, являются одними из крупнейших игроков в этом секторе, с инсталляциями, состоящими из тысяч сложных машин (называемых ASICS ), способных генерировать огромную вычислительную мощность. Эти компании вкладывают миллионы долларов в крупную масштабную инфраструктуру, что позволяет им контролировать значительную часть мировой добычи.
Для людей добыча криптовалют стала гораздо менее прибыльной. Столкнувшись с этими отраслевыми гигантами, конкуренция за разрешение криптографических головоломок стала жесткой, и вероятность того, что отдельному несовершеннолетнему преуспеть в проверке блока чрезвычайно низкая. Кроме того, стоимость оборудования и электроэнергии делает эту деятельность не выгодным для большинства людей. В то время как крупные компании оптимизируют свои расходы благодаря оптовым закупкам электроэнергии и экономике масштаба, добыча домов в настоящее время почти недоступна для многих людей. Таким образом, это развитие изменило ландшафт добычи криптовалют, централизуя его все больше и больше вокруг крупных компаний, таких как марафон и битфард.
Альтернативы Proof of Work
Proof of Stake (POS)
Доказательство Proof of Stake является одной из самых популярных альтернативы доказательству Proof of Work . Вместо того, чтобы решать сложные головоломки, валидаторы выбираются в соответствии с количеством токенов, которые у них есть, и которые они вкладывают в игру ( ставку ). Чем больше доля валидатора токенов, тем больше вероятность того, что он будет выбран для проверки блока. Этот механизм потребляет гораздо меньше энергии, потому что он не требует большой силы расчета. Однако его степень децентрализации часто намного ниже.
Другие консенсусные механизмы: доказательство власти, доказательство ожога
В дополнение к Proof of Stake существуют другие консенсусные механизмы, такие как доказательство власти (POA), где утвержденные валидаторы контролируют сеть, и доказательство ожога , которое просит участников «сжигать» токены для проверки транзакций. Эти механизмы направлены на то, чтобы уменьшить отпечаток энергии при сохранении высокого уровня безопасности.
Kaspa и Ghostdag: инновационная альтернатива Proof of Work
Проект Kaspa предлагает интересную альтернативу с его GhostDag . В отличие от традиционных блокчейнов, где блоки отклоняются, если они не являются частью основного канала, GhostDag позволяет обработать блоки параллельно, таким образом улучшая масштабируемость сохраняя при сохранении безопасности работы на работе . Это решает некоторые проблемы, связанные с медлительности и потреблением энергии, не жертвуя безопасностью.
Proof of Work
Атака 51 %: угроза Proof of Work ?
Атака 51 % происходит, когда индивидуум или группа контролирует более 50 % вычислительной мощности сети, что позволяет им изменять ранее подтвержденные блоки. Эта атака теоретически возможна в сети, основанной на Proof of Work, но она чрезвычайно дорого на основных блокчейнах, таких как биткойн, потому что она требует колоссальных ресурсов.
Как Proof of Work затрудняет атаки
Доказательство работы затрудняет атаки, делая процесс майнинга дорогостоящим с точки зрения вычислительной и энергетической мощности. Это означает, что любой злоумышленник, пытающийся фальсифицировать данные, должен потратить непропорциональное количество ресурсов на успех. Эта высокая стоимость делает атаку финансово неспособной в большинстве случаев.
Примеры атак на сети на основе Proof of Work
Хотя Биткойн никогда не стал жертвой крупной атаки, другие меньшие блокчейны подвергались 51 % атакам , такими как Ethereum Classic в 2019 году. Эти атаки обычно происходят в сетях с более низкой мощностью расчета, где проще и дешевле взять под контроль.
Энергопотребление Proof of Work
Почему Proof of Work так энергия гурмана?
Доказательство работы является энергией, затрагивающей, потому что это требует огромного количества расчетов для разрешения криптографических головоломок. Эти расчеты должны выполняться специализированными компьютерами (часто называемыми ASIC ), которые потребляют много электричества. Каждый несовершеннолетний в конкуренции способствует увеличению общего потребления энергии.
Биткойн и его глобальное потребление энергии
Биткойн -сеть потребляет столько энергии, сколько и некоторых стран среднего размера. Это потребление вызвало дебаты о воздействии Proof of Work , особенно в контексте, когда сокращение выбросов все чаще присутствует в общественном пространстве.
Сравнение с другими энергетическими отраслями
Хотя потребление энергии доказательства Proof of Work часто указывается, оно остается сопоставимым с энергетикой других отраслей, таких как традиционные банки центры обработки данных . Тем не менее, общественное восприятие энергетических затрат на криптовалюты часто более негативно из -за их недавнего использования и дебатов на окружающую среду.
Proof of Work приложений за пределами блокчейна
Безопасные распределенные системы
Доказательство Proof of Work не ограничивается криптовалютами. Его можно использовать для обеспечения распределенных систем , где ИТ -ресурсы разделяются между несколькими игроками. В этих системах Proof of Work позволяет проверить, что участники выделяли ресурсы для внесения вклад в сеть.
Proof of Work и предотвращения спама
Доказательство работы спам -атак в системах связи. Например, в таких услугах, как электронные письма, работа , чтобы отправитель выполнял небольшой расчет перед отправкой сообщения. Этот расчет быстрый и недорогой для законного отправителя, но становится слишком дорогим для спамеров, стремящихся отправить миллионы сообщений.
Другие сектора, использующие Proof of Work
В дополнение к блокчейну и компьютерной безопасности, работа распределенных системах , предоставляя мощность расчета.
Популярные блокчейны, используя Proof of Work
Биткойн: самая известная модель Proof of Work
Биткойн , несомненно, является самой символической сетью с использованием Proof of Work работы . Его безопасность полностью основана на этой модели консенсуса, и за последнее десятилетие он доказал, что Proof of Work может быть как надежным, так и устойчивым к цензуре.
Kaspa : пример улучшенного Proof of Work
Kaspa - это проект, который использует инновационную модель под названием GhostDag для улучшения масштабируемости работы. В отличие от традиционных блокчейнов, Kaspa обеспечивает большую эффективность, обрабатывая блоки параллельно, сохраняя при этом безопасность, присущая доказательством работы.
Dogecoin и его юмористическое происхождение
Хотя Dogecoin был создан как шутка, он также использует Proof of Work , похожее на Litecoin . Dogecoin стал популярным благодаря преданному сообществу и его принятию в качестве средства оплаты определенными компаниями.
Будущее Proof of Work
Влияние переходаEthereum на будущее Proof of Work
Прохождение Ethereum от Proof of Work к Proof of Stake с запуском Ethereum 2.0 составляет поворотный момент для будущего консенсусных механизмов. Хотя доказательство работы остается центральным в биткойнах, переход Ethereum показывает, что блокчейны могут развиваться в направлении более экологических и масштабируемых решений.
Возможные улучшения, чтобы сделать Proof of Work более эффективным
Технологические улучшения изучаются, чтобы сделать Proof of Work более эффективной, в частности, путем оптимизации хэш -алгоритмов и снижения потребности в специализированном оборудовании. Цель состоит в том, чтобы сохранить безопасность, не жертвуя эффективностью.
Способно ли исчезновение Proof of Work ?
Хотя альтернативные механизмы, такие как Proof of Stake набирают популярность, Proof of Work еще не обречено на исчезновение. Его надежность, его опытная безопасность и его сопротивление атак делают его важной моделью для блокчейнов, таких как биткойн. Тем не менее, его будущее будет зависеть от усилий по повышению его энергоэффективности.
Часто задаваемые вопросы
Какое Proof of Work в простых терминах?
Доказательством Proof of Work является консенсусный механизм, в котором несовершеннолетние решают криптографические головоломки для проверки транзакций и обеспечения блокчейна.Почему Proof of Work потребляет столько энергии?
Доказательство Proof of Work требует отличной вычислительной мощности для разрешения головоломок, что подразумевает высокое потребление электричества.Как доказательство работы гарантирует безопасность транзакций?
Доказательство Proof of Work делает атаки дорогостоящими и трудными, требуя несовершеннолетних, что они инвестируют значительные ресурсы для проверки транзакций, делая любые попытки справиться с финансово несущественным.Каковы альтернативы подтверждению Proof of Work ?
Доказательство Proof of Stake является главной альтернативой доказательству Proof of Work . Он основан на игре токенов валидаторами, а не на вычислительной мощности.
Инвестиции в криптовалюты рискованны. Crypternon не может нести ответственность, прямо или косвенно, за любой ущерб или убыток, причиненные после использования имущества или услуги, выдвинутой в этой статье. Инвестиции, связанные с криптовалютами, рискованны по своей природе, читатели должны проводить собственное исследование, прежде чем предпринять какие -либо действия и инвестировать только в пределах их финансовых возможностей. Эта статья не является инвестиционным .
Определенные ссылки этой статьи являются аффилированными, что означает, что если вы покупаете продукт или регистрируете по этим ссылкам, мы будем собирать комиссию от нашего партнера. Эти комиссионные не обучают вам дополнительных затрат, как пользователь, и некоторые партнерские отношения позволяют вам получить доступ к рекламным акциям.
Рекомендации AMF. Не существует гарантированного высокого дохода, продукт с высокой производительности подразумевает высокий риск. Этот риск должен соответствовать вашему проекту, вашему инвестиционному горизонту и вашей способности потерять часть этой сбережения. Не инвестируйте, если вы не готовы потерять весь или часть своего капитала .
Чтобы пойти дальше, прочитайте наши страницы юридические уведомления , политику конфиденциальности и общие условия использования .
Йохан Уззан
Инженер -обучение, я быстро заинтересовался областью финансов. Убедившись в том, что децентрализованные финансы имеют светлое будущее впереди, я участвую в его демократизации, разработав Crypternon.
