Що таке Proof of Work

PoW (Proof of Work) є одним із основних механізмів консенсусу в просторі блокчейну. Ранні блокчейн-проекти, такі як Bitcoin, Ethereum і Litecoin, використовували PoW для забезпечення узгодженості та захисту блокчейну.

Просте пояснення PoW полягає в тому, що всі вузли мережі намагаються відповісти на одне й те саме математичне запитання. Той, хто зрозуміє це першим, зможе реєструвати транзакції та отримувати відповідну виплату (нову криптовалюту, випущену блокчейном).

У 1993 році двоє піонерів криптографії, Синтія Дворк і Моні Наор, вперше запропонували PoW у статті. У 2008 році Сатоші Накамото вибрав PoW як механізм консенсусу для біткойнів. У міру того, як ціна біткойна різко зросла, потужність PoW поступово побачила світ. Сьогодні PoW став одним із основних механізмів консенсусу.

7 серпня 2010 року Сатоші Накамото опублікував на форумі Bitcoin Talk, що «доказ роботи має чудову властивість: його можна передавати через ненадійних посередників». Доказ роботи вимагає багато енергії, що, у свою чергу, надає блокчейну сильну здатність протистояти атакам. Тому втручатися в блокчейни під PoW надзвичайно дорого.

Як працює PoW?

Щоб досягти консенсусу щодо транзакцій протягом певного періоду часу, PoW вимагає, щоб вузли брали участь у змаганні за облік. У підтвердження роботи так звана «робота» насправді є математичним обчисленням, у якому обчислювальна потужність (хешрейт) відіграє вирішальну роль.

Єдиний спосіб вирішити проблему в PoW — наростити обчислювальну потужність, намагаючись знову і знову знайти єдину правильну відповідь. Після досягнення правильного результату його можна легко перевірити всіма вузлами за допомогою трансляції. Тоді транзакції на цьому блоці будуть перевірятися всією мережею. Нарешті мережа переходить до наступного раунду змагань. Весь цей процес називається «майнінг».

Хоча лише один вузол може отримати винагороду в кожному раунді змагання, кожен раунд не залежить один від одного, тому битва за запис транзакцій насправді є війною за обчислювальну потужність. Чим вищий хешрейт, яким керує вузол, тим більше винагород він отримає. Чим більше кількість вузлів і чим більше енергії споживає вся мережа, тим безпечнішим буде блокчейн.

PoW чітко розроблений, і біткойн, що використовує PoW, теоретично є найбільш децентралізованою криптовалютою. Без нього ненадійна біткойн-мережа ніколи б не працювала.

Плюси PoW:

1. Простий, надійний і простий у виконанні.
2. Висока децентралізація. Центральна влада не потрібна. Вузли можуть вільно входити в блокчейн і виходити з нього.
3. Теоретична вартість атаки дуже висока, що робить блокчейн PoW безпечним і надійним. Зловмисник, плануючи підробити інформацію в блокчейні, повинен контролювати більше половини обчислювальної потужності всієї мережі (51% швидкості хешування).

Мінуси Pow:

1. Енергоємний.

Покладаючись лише на конкуренцію в комп’ютерах, PoW є енергоємним.

Оскільки швидкість хешування мережі Bitcoin зростає, енергоспоживання майнінгу стало глобальним занепокоєнням. За оцінками Кембриджського центру альтернативних фінансів, станом на 10 травня 2021 року світове річне споживання електроенергії для майнінгу біткойнів досягло 149,37 ТВт-год. Порівнюючи це число з країнами, біткоін споживає більше енергії, ніж 100 країн, таких як Малайзія та Україна, і майже такий самий, як В’єтнам, який займає 25 місце.

Крім того, значна частина енергії, споживаної біткойнами, надходить з невідновлюваних джерел енергії, таких як вугілля, що спричинило занепокоєння для навколишнього середовища. У результаті кілька країн, включаючи Китай, повністю заборонили майнінг біткойнів.

1. Неефективний

За допомогою PoW підтвердження транзакцій у блокчейні біткойн потребує багато часу, а пропускна здатність мережі дуже низька.

Через складність, встановлену PoW, час блокування біткойна становить близько 10 хвилин, що означає, що фактичне підтвердження транзакції займає до години (приблизно після 6 блоків). TPS мережі Bitcoin становить близько 7, тобто лише 7 транзакцій можуть бути оброблені в секунду.

1. Вимоги до обладнання та централізація

Хоча персональні процесори були найпоширенішим обладнанням для майнінгу на початку існування біткойнів, у міру зростання цін на біткойни конкуренція за обчислювальну потужність посилилася. Високопродуктивні відеокарти та навіть спеціалізовані майнери ASIC стали основним напрямком майнінгу. Оскільки поріг обладнання для майнінгу стає вищим, професійні пули майнінгу контролюють більшу частину хешрейту, що суперечить початковим намірам децентралізації.

Інші блокчейни, які використовують PoW

Bitcoin і Litecoin

Біткойн є першою криптовалютою в історії людства та місцем народження механізму PoW; у свою чергу, енергоспоживаючий механізм PoW став унікальною міткою біткойна. У доступному для огляду майбутньому біткойн продовжуватиме використовувати механізм консенсусу PoW.

Крім біткойна, багато ранніх валют запозичили з біткойна й прийняли механізм PoW, наприклад лайткойн (LTC). Крім того, кілька форків біткойна також застосували механізм PoW, наприклад Bitcoin Classic (BGH), Bitcoin Cash (BCH) тощо.

Ефіріум

Ethereum, народжений у 2014 році, також використовує механізм консенсусу PoW. Однак, враховуючи кілька недоліків механізму PoW, Ethereum збирається перейти на консенсусний механізм PoS (Proof of Stake), який споживає менше енергії та є більш ефективним, і цей процес є саме тим, що вони називають ETH 2.0.
Наприкінці 2020 року Ethereum уже запустив ланцюжок маяків, використовуючи механізм консенсусу PoS, і очікується, що основний ланцюг Ethereum об’єднається з ланцюгом маяків протягом 2022 року, таким чином повністю перейшовши на механізм консенсусу PoS.
Крім Ethereum, кілька криптовалют, які раніше використовували механізм консенсусу PoW, також розглядаються для перетворення на механізм PoS, наприклад Dogecoin (DOGE).

Висновок

Як найперший механізм консенсусу блокчейну, PoW широко використовувався та надихнув усі наступні проекти блокчейну. Механізм PoW має як незамінні переваги, так і істотні недоліки. У міру розвитку блокчейн-індустрії та збільшення кількості користувачів виникла проблема втрати енергії та недостатньої ефективності механізмів PoW.
Наразі з’явилися різні нові публічні ланцюги під прапором більшої децентралізації, енергоефективності та ефективності, збираючи кількість нових користувачів, але врешті-решт важко похитнути статус біткойна, який все ще використовує PoW. механізм. Чи буде в майбутньому «ідеальний консенсус», який вирішить проблеми механізму PoW, зберігаючи безпеку та децентралізацію? За ним варто стежити.

Автор: Ешлі Перекладач:Ешлі
Рецензент(и): Х'юго, Едвард
Відмова від відповідальності:

• Ця стаття представляє лише погляди спостерігачів і не містить інвестиційних пропозицій.
  *Gate.io залишає за собою всі права на цю статтю. Повторне розміщення статті буде дозволено за умови посилання на Gate.io. У всіх інших випадках через порушення авторських прав буде вжито судовий позов.