Що таке «доказ роботи» (PoW)?

«Доказ роботи» (Proof of Work, PoW) — це механізм досягнення консенсусу, який використовується мережами блокчейнів для досягнення розподіленого консенсусу. Це найперший механізм досягнення консенсусу, який уперше застосував біткойн у 2009 році. У механізмі PoW учасники мережі, яких називають майнерами, змагаються у вирішенні обчислювально складних задач. Перший майнер, який вирішить задачу, отримує право додати новий блок транзакцій до блокчейну та винагороду у вигляді щойно випущеної криптовалюти.

Використовуйте Multichain Додаток «Гаманець Bitcoin.com», якій довіряють мільйони людей, щоб безпечно та легко купувати, продавати, обмінювати та керувати біткойнами та найпопулярнішими криптовалютами.

Як працює алгоритм «доказ роботи» (PoW)?

Процес PoW можна розбити на такі етапи:

1. Трансляція транзакцій: Коли користувач розпочинає транзакцію в мережі PoW блокчейн, транзакція надсилається до мережі вузли.
2. Об’єднання транзакцій: Вузли об’єднують ці транзакції в пул, який часто називають «mempool' (пул пам'яті).
3. Створення блоку: Майнери відбирають транзакції з мемпулу та об’єднують їх у «блок». Потім вони додають до блоку заголовок, який містить мітку часу, хеш попереднього блоку та нонс.
4. Ітерація нонса та хешування: Nonce — це випадкове число, яке майнери постійно змінюють і поєднують з даними заголовка блоку для формування хешу. Мета полягає в тому, щоб знайти nonce, який при хешуванні разом із заголовком блоку дасть хеш, що відповідає цільовому рівню складності мережі.
5. Цільовий рівень складності: Показник складності — це спосіб виміряти, наскільки важко знайти правильний хеш. Його періодично змінюють, щоб забезпечити відносно стабільну швидкість видобутку блоків, зазвичай кожні 10 хвилин для Біткойн.
6. Рішення на основі алгоритму «доказ роботи»: Коли майнер знаходить нонс, завдяки якому хеш відповідає цільовому рівню складності, він вирішує задачу PoW.
7. Блокування трансляції: Майнер надсилає вирішений блок у мережу.
8. Перевірка та додавання блоків: Інші вузли перевіряють правильність блоку, переконуючись, що всі транзакції є допустимими, а рішення за алгоритмом PoW є правильним. Якщо блок визнано правильним, його додають до блокчейну.
9. Розподіл винагород: Майнер, який успішно додав блок до ланцюга, отримує винагороду у вигляді щойно створених криптовалюта та комісії за транзакції з транзакцій, що входять до блоку.

Майнінг біткойнів є основою мережі, але це набагато складніше, ніж здається на перший погляд. Почніть з основ у Що таке майнінг біткойнів?, і не забудьте перевірити як задекларувати дохід від майнінгу з податкових міркувань, якщо ви отримуєте дохід від майнінгу.

Чому «доказ роботи» є важливим?

Механізм PoW відіграє вирішальну роль у забезпеченні безпеки та надійності блокчейн-мереж, що базуються на PoW. Це досягається за рахунок:

• Децентралізація: Розподіляючи процес майнінгу між мережею майнерів, алгоритм PoW не дозволяє жодній окремій особі чи групі контролювати блокчейн.
• Безпека: Обчислювальна потужність, необхідна для майнінгу, значно ускладнює та здорожує зловмисникам спроби змінити блокчейн або подвійна витрата монети.
• Відсутність довіри: Поняття «PoW» означає, що вам не потрібно довіряти центральному органу, оскільки система ґрунтується на математичних доказах та роботі, яку можна перевірити.

Переваги алгоритму «доказ роботи» (PoW)

Алгоритм «доказ роботи» (Proof of Work, PoW) вже понад десятиліття є основою безпеки блокчейну, особливо для біткойна. Завдяки своїй надійності та стійкості до атак він став перевіреним способом досягнення консенсусу, незважаючи на те, що споживає багато енергії. Ось деякі з основних переваг PoW:

1. Безпека: Сила алгоритму PoW полягає в обчислювальних потужностях, необхідних для майнінгу блоків. Це значно ускладнює та здорожує зловмисникам спроби втрутитися в блокчейн або двічі витратити монети. Щоб змінити минулі транзакції, зловмиснику потрібно було б контролювати більшу частину хеш-потужності мережі (атака з використанням 51 % акцій), що є надто дорогим і практично неможливим для таких усталених блокчейнів, як Bitcoin.
2. Децентралізація: Механізм PoW сприяє збереженню децентралізації, дозволяючи будь-кому, хто має достатню обчислювальну потужність, брати участь у майнінгу. Така відкрита участь не дає змоги жодній окремій особі чи групі контролювати мережу. Дізнайтеся більше про децентралізацію в Що таке управління біткойном?
3. Прозорість: Процес PoW є відкритим і підлягає перевірці. Будь-хто може перевірити роботу, виконану майнерами, а також переконатися у дійсності транзакцій у блокчейні.
4. Справедливість: Імовірність того, що майнер знайде дійсний блок, залежить від того, наскільки потужність хешування у них є. Це означає, що майнери, які вкладають більше ресурсів, мають більші шанси отримати винагороду, що забезпечує справедливість і конкурентність системи.

Недоліки алгоритму «доказ роботи» (PoW)

Хоча було доведено, що PoW є надійним способом досягнення консенсусу, він також має певні недоліки, які змусили людей шукати інші способи його досягнення. Ось деякі з основних недоліків PoW:

1. Споживання енергії: Механізм PoW споживає багато енергії, оскільки вимагає від майнерів використання значних обчислювальних потужностей, а це означає великі витрати електроенергії. Це викликає занепокоєння щодо впливу блокчейнів на основі PoW на навколишнє середовище, особливо в міру розширення мережі та збільшення кількості майнерів. Дізнайтеся більше в Як біткойн впливає на навколишнє середовище?
2. Масштабованість: Блокчейни на основі алгоритму PoW можуть обробляти лише обмежену кількість транзакцій за секунду. Це може призвести до уповільнення роботи мережі та підвищення комісій за транзакції в разі високого попиту.
3. Ризики централізації: Хоча механізм PoW покликаний забезпечувати децентралізацію, насправді майнінг може стати централізованим, оскільки великі майнінг-пули, що володіють значними ресурсами, починають контролювати мережу. Така концентрація обчислювальної потужності може послабити рівень децентралізації блокчейну.
4. Витрати на обладнання: Для майнінгу за алгоритмом PoW потрібне спеціальне обладнання, наприклад ASIC (спеціалізовані інтегральні схеми), придбання та експлуатація якого може бути дорогою справою. Цей високий бар’єр для входу на ринок може обмежити коло учасників майнінгу та призвести до посилення централізації.

«Доказ роботи» проти «Доказу частки»

Proof of Stake (PoS) — це інший спосіб досягнення консенсусу, який покликаний вирішити деякі проблеми, пов’язані з PoW. У системі PoS валідатори, які пропонують нові блоки, обираються на основі того, скільки криптовалюти вони володіють і скільки готові «пай» як заставу. Цей алгоритм споживає значно менше енергії, ніж PoW.

Читати далі: Що таке «Proof of Stake»?