Co je Proof of Work (PoW)?

Obsah

• Proof of Work (PoW) je konsensuální mechanismus vytvořený s cílem zabránit dvojímu utrácení v digitálních platebních systémech.

• PoW je důležitou součástí procesu těžby, který přidává nové transakční bloky do blockchainu a vytváří nové jednotky kryptoměn.

• Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn volí PoW jako metodu zabezpečení svých blockchainových sítí a dat.

Představit

Stručně řečeno, Proof of Work (PoW) je mechanismus vytvořený k zamezení dvojího utrácení v digitálních platebních systémech. Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn volí PoW jako metodu zabezpečení svých blockchainových sítí a dat. Takové mechanismy se často nazývají konsenzuální algoritmy nebo mechanismy konsenzu, protože vyžadují, aby více stran dosáhlo konsenzu, aniž by si musely navzájem důvěřovat.

Proof of Work byl prvním konsensuálním algoritmem, který se objevil a zůstává jedním z nejdůležitějších spolu s Proof of Stake (PoS). PoW představil Satoshi Nakamoto v bílé knize o bitcoinech z roku 2008, ale samotná technologie byla založena dlouho předtím.

HashCash Adama Backa byl raným příkladem algoritmu Proof of Work v dobách před kryptoměnou. Tím, že příjemce vyžaduje, aby před odesláním e-mailu provedl nějakou výpočetní práci, může snížit příjem spamu. Tato výpočetní operace nestojí téměř nic pro legitimní odesílatele, ale je velmi náročná na zdroje pro hromadné odesílatele e-mailů.

Co je dvojí utrácení?

Představit

Při platbě v hotovosti za šálek kávy dáte pokladníkovi hotovost, aby je vložila do pokladní zásuvky. Ale pokud chcete jít do kavárny přes ulici a nadále používat tyto peníze na zaplacení dalšího šálku kávy, je to zcela nemožné. V digitálních hotovostních systémech to však možné je. 

Stejně jako používáte kopírování a vkládání ke kopírování souboru v počítači. Stejný soubor můžete snadno poslat e-mailem desítkám lidí. Vzhledem k tomu, že digitální měna jsou jen data, musíte se ujistit, že se vyhnete riziku podvodu s dvojí útratou, tedy kopírování a utrácení stejné měny na různých místech. Digitální platební systém, který nezabrání podvodům s dvojí útratou, dříve nebo později zkolabuje.

Chcete-li lépe porozumět podvodům s dvojím utrácením, přečtěte si článek Vysvětlení dvojího utrácení.

Proč je doklad o práci nezbytný?

Pokud jste četli články o technologii blockchain, budete vědět, že uživatelé kryptoměn přenášejí transakce do sítě nepřetržitě. Tyto transakce však nejsou okamžitě považovány za platné. Transakce jsou platné, když jsou potvrzeny a přidány do blockchainu.

Například bitcoinový blockchain funguje jako veřejná transakční databáze (hlavní kniha), kterou může vidět každý uživatel. Pro snazší představu: vy a tři přátelé máte notebook, abyste mohli sledovat své bitcoinové transakce. Kdykoli chce někdo ve skupině převést hodnotu, musí to být zaznamenáno:

Alice zaplatí Bobovi 5 BTC; Bob zaplatí Carol 2 BTC,...

Při každé transakci však budete muset zaznamenat zdroj finančních prostředků transakce. Takže pokud Bob zaplatí Carol 2 BTC, skutečný vstup by byl následující: 

Bob zaplatí Carol 2 BTC pocházející z předchozí transakce s Alicí.

Nyní máme způsob, jak sledovat jednotky BTC. Pokud se Bob pokusí provést další transakci pomocí stejných 2 BTC, které právě poslal Carol, všichni se to okamžitě dozví a tým nedovolí, aby byla tato transakce přidána do účetní knihy, protože tyto 2 BTC jsou již připsány k počáteční transakci.

Tato metoda však může dobře fungovat pouze v malé skupině. V malé skupině, kde se všichni dobře znají, je snazší se dohodnout na tom, kdo by měl přidat transakce do knih. Co kdybychom chtěli skupinu 10 000 účastníků? Použití notebooku bude obtížné, protože nikdo nechce věřit pouze cizímu člověku, že bude spravovat notebook.

Tehdy přichází na řadu Proof of Work. Zajišťuje, aby uživatelé neutráceli peníze, na které nemají právo. Pomocí kombinace teorie her a kryptografie umožňuje algoritmus PoW komukoli aktualizovat blockchain podle pravidel systému.

Jak PoW funguje?

Představte si, že účetní kniha z výše uvedeného příkladu je blockchain. Namísto přidávání transakcí po jedné je však spojujeme do bloků. Oznámíme transakce do sítě a poté je generátory bloků zahrnou do kandidátského bloku. Transakce budou považovány za platné pouze tehdy, když se kandidátský blok stane potvrzeným blokem, což znamená, že byl přidán do blockchainové databáze.

Proces ověřování transakcí a přidávání nových bloků se nazývá těžba. Je to drahé a obtížné, ale přináší to také mnoho výhod. Blokové odměny jsou generovány z transakčních poplatků od uživatelů a zcela nových bitcoinů vytvořených protokolem. 

Mechanismus Proof of Work vyžaduje těžaře (uživatele, kteří vytvářejí bloky), aby investovali zdroje, jako je elektřina a výkonné počítače, do hašování dat kandidátských bloků, dokud nebude nalezeno řešení hádanky.

Hašování dat bloku znamená jejich předání přes hashovací funkci k vytvoření hashovacího řetězce bloku. Řetězec hash bloku funguje jako „otisk prstu“ – je to identita pro vaše vstupní data a je jedinečná pro každý blok.

Jinými slovy, těžaři musí ověřovat a shromažďovat nevyřízené transakce, uspořádat je do kandidátního bloku a vložit data bloku do hashovací funkce, aby vytvořili platný hashovací řetězec. Pokud najdou platný hash pro svůj kandidátský blok, vysílají ho do sítě, přidají blok do blockchainu a sbírají odměny za těžbu.

Když těžař vysílá svůj kandidátský blokový a hashovací řetězec do sítě, ostatní účastníci sítě opakují proces hashování, aby ověřili, že výstup je skutečně platný. 

Přestože nalezení platného hashovacího řetězce vyžaduje nespočet hašovacích pokusů, je pro někoho obtížné potvrdit, že vygenerovaný hashovací řetězec je správný. Jednoduše pošlou stejný vstup (data bloku) přes hashovací funkci a zkontrolují, zda je výstup stejný.

V Proof of Work musíte poskytnout data, jejichž hash odpovídá určitým podmínkám. Ale nikdo neví, jak těchto podmínek dosáhnout. Jediným způsobem je předat svá data přes hashovací funkci a zkontrolovat, zda data odpovídají podmínkám. Jinak budete muset trochu změnit svá data, abyste získali jiný hash. Změna byť jednoho znaku v datech bude mít za následek úplně jiný výsledek, takže neexistuje způsob, jak předvídat, jaký by mohl být výstup.

Pokud tedy chcete vytvořit blok, čeká vás tipovací hra. Obvykle si vezmete informace o všech transakcích, které chcete přidat, a některá další důležitá data, a pak to všechno hashujete. Ale protože se vaše datová sada nezmění, musíte přidat informaci, která se může změnit. Jinak dostanete vždy stejný výstupní hash. Tato proměnná data nazýváme nonce. Je to číslo, které budete s každým pokusem měnit, takže pokaždé získáte jiný hash.

Stručně řečeno, těžba je proces shromažďování blockchainových dat a jejich hašování spolu s nonce, dokud nenajdete konkrétní hashovací řetězec. Pokud najdete hash chain, který splňuje podmínky stanovené protokolem, budete mít právo vysílat nový blok do sítě. V tuto chvíli ostatní účastníci sítě aktualizují svůj blockchain a přidávají nové bloky.

Pro dnešní hlavní kryptoměny jsou podmínky extrémně těžké splnit. Čím vyšší je hash rate v síti, tím těžší je najít platný hash kód. To se provádí, aby se zajistilo, že bloky nebudou nalezeny příliš rychle.

Jak si lze představit, pokusit se uhodnout velké množství hashů může být drahé na zdrojích vašeho počítače. Plýtváte výpočetními cykly a elektřinou. Ale protokol vás odmění kryptoměnou, pokud najdete platný hash řetězec.

Shrňme si, co zatím víme:

• Těžba je obtížná a nákladná, ale poskytuje zabezpečení sítě.

• Těžaři, kteří vyrobí platný blok, budou odměněni nově vydanými kryptoměnami a transakčními poplatky.

• Vygenerování platného hashovacího řetězce nějakou dobu trvá, ale ostatní uživatelé mohou jeho platnost snadno zkontrolovat opakováním procesu hashování.

Je to jednoduché. Ale co když podvádíte? Co vám brání vložit do bloku spoustu podvodných transakcí a vytvořit platný hash?

Zde přichází na řadu kryptografie s veřejným klíčem. V tomto článku se nebudeme příliš rozepisovat, ale podívejme se, co je to kryptografie s veřejným klíčem? pro komplexnější pohled. Stručně řečeno, existuje několik kryptografických triků, které umožňují každému uživateli ověřit, zda má někdo oprávnění přesunout peníze, které se snaží utratit.

Při vytváření transakce podepisujete svůj podpis. Kdokoli online může porovnat váš podpis s vaším veřejným klíčem a zkontrolovat, zda se shodují. Také zkontrolují, že můžete peníze skutečně utratit a že vaše celkové vstupy jsou vyšší než vaše celkové výstupy (tj. neutrácíte více, než máte).

Jakýkoli blok obsahující neplatné transakce bude sítí automaticky odmítnut. Bude to velmi drahé, pokud budete chtít podvádět. Budete plýtvat vlastními zdroji bez jakékoli odměny.

To je na Proof of Work dobrá věc: pokud záměrně podvádíte, stojí vás to peníze, ale když jste upřímní, je to ziskové. Takže každý rozumný horník bude hledat návratnost své investice, takže se bude chovat způsobem, který s větší pravděpodobností přinese výnosy.

Porovnejte dva mechanismy konsenzu Proof of Work (PoW) a Proof of Stake (PoS)

Kromě PoW existuje mnoho konsenzuálních algoritmů, ale jedním z nejpopulárnějších je Proof of Stake (PoS). Tento koncept existuje od roku 2011 a byl implementován v Ethereu a několika dalších protokolech.

V systému Proof of Stake jsou těžaři nahrazeni validátory. Není zde žádná těžba a žádné závody v uhodnutí hashů. Místo toho jsou uživatelé vybíráni náhodně – pokud jsou vybráni, musí navrhnout (nebo „vytvořit“) blok. Pokud je blok platný, obdrží odměnu tvořenou poplatky z transakcí bloku.

Nelze však vybrat jen tak libovolného uživatele – protokol je vybírá na základě několika faktorů. Aby se účastníci mohli zúčastnit, musí si uzamknout sázku, což je předem určená částka jistiny blockchainu. Sázky jsou jako kauce: stejně jako obžalovaní vkládají velké částky peněz, aby se ujistili, že nepřeskočí soudní proces, validátoři zablokují sázky, aby zajistili, že nedojde k podvodu. Pokud budou jednat nečestně, bude jim jejich podíl (nebo jeho část) odebrán.

Proof of Stake má ve srovnání s Proof of Work několik výhod. Nejvýraznější výhodou je menší uhlíková stopa – protože v PoS nejsou potřeba výkonné těžařské farmy, spotřeba elektřiny je zlomkem spotřeby v PoW. 

PoS však nemá stejný záznam jako PoW. Ačkoli to může být považováno za plýtvání, těžba je jediným konsensuálním algoritmem, který efektivně funguje více než deset let. Od svého spuštění bitcoinový PoW zajistil transakce v hodnotě bilionů dolarů. Abychom mohli s jistotou říci, zda PoS může konkurovat své bezpečnosti, je třeba sázky řádně testovat po dlouhou dobu.

souhrn

Proof of Work je originálním řešením problému dvojích výdajů a ukázalo se, že je spolehlivé a bezpečné. Bitcoin dokázal, že nepotřebujeme centralizované entity, abychom zabránili tomu, aby byly stejné peníze utraceny dvakrát. Inteligentním využitím kryptografie, hašovacích funkcí a teorie her se mohou účastníci v decentralizovaném prostředí dohodnout na stavu finanční databáze.

Přečtěte si více:

• Co je to těžba kryptoměn a jak to funguje?

• Co je kryptografie s veřejným klíčem?

• Co je Blockchain Consensus Algorithm?

Zřeknutí se odpovědnosti: Tento obsah je vám poskytován „tak, jak je“, pouze pro obecné informační a vzdělávací účely bez zastoupení nebo záruky jakéhokoli druhu. Nemělo by být vykládáno jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství, ani není zamýšleno jako doporučení ke koupi jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste vyhledat vlastní radu od příslušných profesionálních poradců. V případech, kdy články přispívají přispěvatelé třetích stran, mějte na paměti, že vyjádřené názory patří přispěvateli třetí strany a nemusí nutně odrážet názory Binance Academy. Pro více podrobností si prosím přečtěte naše úplné prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde. Ceny digitálních aktiv mohou kolísat. Hodnota vaší investice může klesat i stoupat a nemusíte dostat zpět částku, kterou jste investovali. Jste výhradně odpovědní za svá investiční rozhodnutí a Binance Academy nenese odpovědnost za žádné ztráty, které vám mohou vzniknout. Tento materiál by neměl být vykládán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství. Další informace naleznete v našich podmínkách použití a varování před riziky.