Что такое Доказательство выполнения работы
| Ключевые моменты |
| — Доказательство выполнения работы или PoW — один из алгоритмов консенсуса. Он позволяет достигать согласия об актуальном состоянии блокчейн-сети, что в свою очередь даёт возможность подтверждать транзакции и добавлять новые блоки в цепочку. — В рамках алгоритма Доказательства выполнения работы майнеры соревнуются друг с другом за возможность подтвердить транзакции первыми и получить вознаграждение. — Вероятность получить право подтверждения нового блока в цепочке зависит от объёма вычислительной мощности каждого майнера. |
Часто слышали это словосочетание, но до сих пор не понимаете его смысла? Не переживайте, вы точно не один такой. Но что же такое Доказательство выполнения работы, Proof-of-Work или PoW? Вот понятное объяснение данной темы.
Доказательство выполнения работы (PoW) — это алгоритм консенсуса в блокчейн-сетях. Именно он используется в блокчейне Биткойна. Сам Биткойн стал криптовалютой-первопроходцем в использовании алгоритма PoW.
Если вдаваться в подробности, Доказательство выполнения работы предполагает преобразование электроэнергии в «нагрузку» цифрового блокчейна. Именно благодаря ему блокчейны по типу Биткойна обретают неоспоримую ценность. Вдобавок данный алгоритм стимулирует структуру вознаграждения и обеспечивает работу распределённой сети, не подверженной дилемме византийский генералов.
Консенсус Накамото в Биткойне
Для понимания алгоритма Доказательства выполнения работы лучше всего обратиться к консенсусу Накамото в Биткойне. Последний является наглядной демонстрацией успешного и устойчивого внедрения PoW.
PoW основывается на решении сложной математической задачи ниже определённого порога или так называемого нонса. Это позволяет создавать новые блоки в цепочке и транслировать их в сеть криптовалюты. Лидеры блоков, которые создают следующий блок в цепочке, выбираются сетью в формате лотереи. При этом шанс получения этой роли напрямую зависит от вычислительной хеш-мощности , которую они задействуют. Вот как Сатоши Накамото объяснил эту особенность в уайтпейпере Биткойна:
Уайтпейпер Сатоши Накамото
«Доказательство работы через хеширование также решает вопрос об определении версии, поддерживаемой большинством. Если голосом считается один IP-адрес, то такую схему можно скомпроментировать, контролируя большой диапазон адресов. Наша схема основана на принципе [один процессор — один голос]. Самая длинная из хеш-цепочек выражает мнение большинства, которое вложило в неё наибольшее количество ресурсов. Если более половины вычислительной мощи принадлежит честным узлам, то цепочка честных транзакций будет расти быстрее и опередит любую конкурирующую цепь».
Самая длинная цепочка потребовала больше всего выполненной работы, то есть она обладает наибольшим объёмом вложенной мощности или хешей. Благодаря этому её легко распознать.
Алгоритм консенсуса Proof-of-Work предполагает наличие двух категорий участников: майнеров и операторов полных нод.
Майнеры
Майнеры — категория участников рынка, которые соревнуются между собой за право создать новый блок и транслировать его остальным представителям сети. При этом каждый блок в среднем создаётся раз в 10 минут. Майнер-победитель в рамках каждого десятиминутного отрезка получает вознаграждение за блок, которое сейчас составляет 6,25 BTC, а также комиссии за проведение всех транзакций в блоке. Благодаря системе вознаграждения майнерам выгодно действовать честно в отношении создания и трансляции блоков. На то есть две основные причины:
Прежде всего, майнеры тратят немалые деньги на приобретение дорогого оборудования, которое вдобавок расходует немало электричества. Именно эти устройства решают сложные математические задачи от алгоритма майнинга Биткойна путём постоянного перебора возможных решений и непрерывных вычислений.
Если майнеры попытаются действовать нечестно и навредить майнингу, это скажется на доверии пользователей к Биткойну и заодно стоимости криптовалюты. В таком случае оборудование майнеров станет более дорогостоящим, поскольку окупаемость инвестиций в получаемых в качестве вознаграждения за блок BTC станет более длительной. Отсюда следует вторая причина.
Майнеры получают вознаграждение в BTC, а не наличных деньгах. Соответственно, они превращают реальный ресурс в виде электричества в создание BTC. Ну а это способствует обретению Биткойном неоспоримой ценности, что в свою очередь наглядно показывает потенциал модели безопасности криптовалюты. Одновременно с этим блокчейн получает реальную стоимость, поскольку майнеры стремятся конвертировать в биткойны не только фиатные валюты в виде вычислительного оборудования, но и другие реальные ресурсы.
Выпуск биткойнов и денежно-кредитная политика криптовалюты неразрывно связаны с майнингом, однако изменить их невозможно. Это гарантирует сложность майнинга, которая балансирует время создания блоков по мере роста хеш-мощностей сети. В целом биткойны плавно перетекают от майнеров на рынок по спотовой цене BTC, поскольку майнерам нужно продавать определённую часть их криптовалютных сбережений для получения прибыли и оплаты счетов.
Операторы полных нод
Вторую категорию участников алгоритма консенсуса PoW представляют операторы полных нод или обычные пользователи, которые поддерживают работу полных нод. Полные ноды — это специальные клиенты с запущенным программным обеспечением сети Биткойна. Они автоматически подтверждают транзакцию и транслируют блоки в сеть.
Поскольку полные ноды используют криптографические доказательства и правила консенсуса Биткойна, их операторы являются основой сети и окончательными валидаторами происходящего в ней. Клиентам полных нод также могут быть майнинг-клиенты. В таком случае клиенты отклоняют недействительные блоки и транзакции в сети.
PoW-алгоритм часто критикуют за чрезмерное энергопотребление и низкую производительность при проведении транзакций, однако здесь не всё так просто. К примеру, большая часть майнеров Биткойна использует возобновляемые источники энергии. Ну а сама процедура балансировки затрат на энергию со стоимостью получаемых биткойнов и одновременным получением прибыли — не такая уж и простая задача. Несмотря на это Доказательство выполнения работы является важной инновацией в сфере вычислений и теории игр.
Модель Доказательства выполнения работы Биткойн-сети — это система безопасности, которая комбинирует в себе вознаграждения в сфере теории игр, распределённые вычисления, общественный консенсус, рыночную экономику и криптографические доказательства. PoW является нововведением, которое даёт возможность блокчейну выполнять свои функции на основе безопасного, устойчивого и распределённого консенсуса. И как минимум 13 лет успешной работы сети Биткойна — убедительное тому доказательство.
Знание — сила, так что продолжайте учиться! Если вам понравилось углубляться в тему криптовалют и блокчейна, обязательно ознакомьтесь с видео от School of Block – «Решения второго уровня Эфириума» (Ethereum Layer 2).