Klíčové věci

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

  • PoW je klíčovou součástí procesu těžby, který zahrnuje přidávání nových transakčních bloků do blockchainu a vytváření nových jednotek kryptoměny.

  • Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn používá PoW jako metodu zabezpečení své blockchainové sítě a dat.

Úvod

Stručně řečeno, důkaz o práci (PoW) je mechanismus vytvořený k zamezení dvojího utrácení v digitálních platebních systémech. Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn používá PoW jako metodu zabezpečení své blockchainové sítě a dat. Tyto mechanismy se často nazývají konsenzuální algoritmy nebo mechanismy konsenzu, protože zahrnují více stran, které dosahují konsensu, aniž by si musely navzájem důvěřovat.

Důkaz práce byl prvním konsensuálním algoritmem, který se objevil, a zůstává jedním z nejdůležitějších spolu s důkazem o sázce (PoS). Byl představen Satoshi Nakamotem v bitcoinovém whitepaperu v roce 2008, ale jeho technologie byla navržena mnohem dříve.

HashCash Adama Blacka je příkladem proof-of-work algoritmu z doby před vytvořením kryptoměn. Požádáním odesílatelů, aby před odesláním e-mailu provedli výpočet na malém počítači, by bylo snadné omezit spam. Tento výpočet by legitimního odesílatele nestál prakticky nic, na rozdíl od někoho, kdo posílá hromadné e-maily.

Co je dvojí utrácení?

Dvojité utrácení nastává, když jsou prostředky utraceny více než jednou. Tento termín se téměř výhradně používá v kontextu digitálních měn. Je skutečně obtížné utratit mince nebo bankovky dvakrát.

Když zaplatíte za kávu, odevzdáte hotovost pokladníkovi, která bude poté uzamčena v jejich pokladně. Nemůžete jít do jiné kavárny a platit stejnými penězi. V digitálních hotovostních systémech však taková možnost existuje.

Pravděpodobně jste již duplikovali počítačový soubor pomocí příkazů pro kopírování a vkládání. Je také snadné poslat stejný soubor e-mailem desítkám lidí. Vzhledem k tomu, že digitální měny jsou v konečném důsledku jen data, je nutné zabránit tomu, aby lidé mohli kopírovat a utrácet stejné jednotky na různých místech. Digitální platební systém, který nedokáže zabránit dvojímu utrácení, se během okamžiku zhroutí.

Chcete-li se o dvojím utrácení dozvědět více, neváhejte si přečíst článek Vysvětlení dvojího utrácení.

Proč je nutný doklad o práci?

Pokud jste četli náš článek o technologii blockchain, víte, že uživatelé kryptoměn neustále vysílají transakce v síti. Tyto transakce nejsou okamžitě považovány za platné. Stanou se jimi pouze tehdy, když jsou potvrzeny a přidány do blockchainu.

Bitcoinový blockchain například funguje jako veřejná transakční databáze (hlavní kniha), kterou může vidět každý uživatel. Představte si: Vy a tři přátelé máte notebook pro sledování vašich bitcoinových transakcí. Pokaždé, když někdo z vás chce převést hodnotu, zapište si to:

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

Pokaždé, když provedete transakci, odkazujete na transakci, ze které prostředky pocházejí. Pokud by tedy Bob zaplatil Carol 2 BTC, záznam by ve skutečnosti vypadal takto:

Bob zaplatí Carol 2 BTC z této dřívější transakce s Alicí.

Nyní máme způsob, jak sledovat jednotky BTC. Pokud se Bob pokusí provést transakci se stejnými 2 BTC, které právě poslal Carol, všichni to budou vědět. Skupina nepovolí přidání transakce do notebooku, protože tyto 2 BTC již byly utraceny.

V malé skupině by to určitě mohlo fungovat. Všichni se znají a pravděpodobně se shodnou, kteří přátelé by si měli transakce do sešitu přidávat. Ale co se stane se skupinou, tentokrát 10 000 lidí? Poznámkový blok není vhodný, protože nikdo nechce věřit cizímu člověku, že jej zvládne.

Zde přichází na řadu doklad o práci. Ten zajišťuje, že uživatelé neutrácejí peníze, na které nemají právo. Díky kombinaci teorie her s kryptografií umožňuje algoritmus PoW komukoli aktualizovat blockchain v souladu s pravidly systému.

Jak PoW funguje?

Představte si, že náš notebook z výše uvedeného příkladu je blockchain. Namísto přidávání transakcí po jedné je však seskupujeme do bloků. Oznámíme transakce do sítě a uživatelé vytvářející blok je zahrnou do kandidátského bloku. Transakce budou považovány za platné, až když se jejich kandidátský blok stane potvrzeným blokem, což znamená, že byl přidán do blockchainu.

Proces ověřování transakcí a přidávání nových bloků se nazývá těžba. Je to drahé a obtížné, ale může to být také přínosné. Bloková odměna se skládá z poplatků za uživatelské transakce a nových bitcoinů vytvořených protokolem.

Mechanismus proof-of-work vyžaduje těžaře (uživatele vytvářejícího blok), aby investoval zdroje, jako je elektřina a výpočetní výkon, aby hašoval data svého kandidátského bloku, dokud nebude nalezeno řešení hádanky.

Hašování dat bloku znamená jejich předání přes hashovací funkci, aby se vygeneroval blokový hash. Tento blokový hash je „digitální otisk“: identifikuje vaše vstupní data a je jedinečný pro každý blok.

Jinými slovy, těžař musí ověřit a shromáždit nevyřízené transakce, uspořádat je do kandidátního bloku a předat bloková data přes hashovací funkci, aby vytvořil platný hash. Pokud se jim podaří najít platný hash pro svůj kandidátský blok, vysílají ho do sítě, přidají blok do blockchainu a sbírají odměny za těžbu.

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

Přestože nalezení platného hashe vyžaduje nespočet hašovacích pokusů, je snadné pro každého potvrdit, že vygenerovaný hash je správný. Jednoduše odešlete stejný vstup (data bloku) pomocí hashovací funkce a zkontrolujte, zda je výstup stejný.

V případě dokladu o práci musíte poskytnout údaje, jejichž hash odpovídá určitým podmínkám. Ale nevíte, jak se tam dostat. Takže vaší jedinou možností je předat svá data do hashovací funkce a zkontrolovat, zda výsledek odpovídá podmínkám. Pokud ne, budete muset svá data mírně upravit, abyste získali jiný hash. Pokud změníte byť jen jediný znak ve svých datech, dostanete úplně jiný výsledek. Výsledek tedy nelze nijak předvídat.

Takže, abyste mohli vytvořit blok, budete muset hrát hádací hry. Před hashováním si obvykle vezmete informace o všech transakcích, které chcete přidat, a další důležitá data. Vaše datová sada se nemění, takže musíte do sady přidat proměnnou. Jinak vždy dostanete stejný hash jako výstup. Tato proměnná je nonce. Toto je číslo, které se mění s každým pokusem, takže pokaždé získáte jiný hash.

Stručně řečeno, těžba je proces shromažďování dat z blockchainu a jejich hašování pomocí nonce, dokud nenajdete konkrétní hash. Pokud najdete hash splňující podmínky stanovené protokolem, získáte právo vysílat nový blok v síti. Ostatní účastníci sítě aktualizují svůj blockchain tak, aby zahrnoval nový blok.

Pro největší kryptoměny jsou tyto podmínky extrémně obtížné splnit. Čím vyšší je hash rate v síti, tím těžší je najít správný hash. To pomáhá zajistit, že bloky nebudou nalezeny příliš rychle.

Jak si dokážete představit, pokusit se uhodnout obrovské množství hashů je pro váš počítač velmi nákladné. Kromě toho, že opotřebováváte své počítačové vybavení, plýtváte elektřinou. Proto vás protokol odmění kryptoměnami, pokud najdete správný hash.

Shrňme si, co zatím víme:

  • Těžba je obtížná a drahá, ale udržuje síť v bezpečí.

  • Těžaři, kterým se podaří vyrobit platný blok, jsou odměněni nově vydanými kryptoměnami a transakčními poplatky.

  • Vygenerování platného hashe vyžaduje čas, ale ostatní uživatelé mohou jeho platnost snadno ověřit opakováním procesu hashování.

Zatím je vše dobré. Ale co se stane, když se pokusíte podvádět? Co vám brání v zavádění podvodných transakcí do bloku předtím, než vytvoříte platný hash?

Zde přichází na řadu kryptografie s veřejným klíčem. Nebudeme o tom zde podrobně hovořit, ale vždy si můžete přečíst Co je kryptografie s veřejným klíčem? vědět víc. Stručně řečeno, existuje několik šikovných kryptografických technik, které umožňují každému uživateli zkontrolovat, zda má někdo právo přesunout prostředky, které se snaží utratit.

Když vytvoříte transakci, podepíšete ji. Každý účastník sítě může porovnat váš podpis s vaším veřejným klíčem, aby zjistil, zda se shodují. Zkontrolují také, zda skutečně můžete utratit své prostředky, ale také to, že součet vašich přítoků je větší než součet vašich výtoků (tj. neutrácíte více, než máte).

Jakýkoli blok obsahující neplatnou transakci bude sítí automaticky odmítnut. Podvádění vás bude stát hodně peněz. Kromě plýtvání zdroji nezískáte žádné odměny.

V tom spočívá krása důkazu práce: poctivost je výhodnější než podvádění. Každý racionálně uvažující těžař bude usilovat o návratnost své investice, takže lze očekávat, že se bude chovat způsobem, který bude pravděpodobněji generovat příjem.

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 se datuje do roku 2011 a byl implementován na Ethereu a několika dalších protokolech.

V případě proof of stake (PoS) jsou těžaři nahrazeni validátory. Neexistuje žádná těžba a žádné závodění při hledání správného hashe. Místo toho jsou uživatelé vybíráni náhodně: pokud jsou vybráni, musí navrhnout (nebo „vytvořit“) blok. Pokud je blok platný, obdrží odměnu spočívající v poplatcích z transakcí bloku.

Ne každého lze vybrat, protokol při výběru zohledňuje určité parametry. Aby byli účastníci způsobilí k výběru, musí zamknout sázku, předem stanovenou částku nativní měny blockchainu. Sázka funguje jako dluhopis: stejně jako obžalovaní platí velkou částku peněz, aby je odradili od vyhýbat se soudu, validátoři zablokují sázku, aby se vyhnuli podvádění. Pokud budou jednat nečestně, bude jim odebrán celý podíl (nebo jeho část).

Proof of Stake (PoS) má výhody oproti Proof of Work (PoW). Nejpozoruhodnější je snížení uhlíkové stopy. Vzhledem k tomu, že pro PoS nejsou potřeba vysoce výkonné těžařské farmy, spotřebovaná elektřina je pouze zlomkem spotřeby s PoW.

To znamená, že PoS nemá stejný záznam jako PoW. Ačkoli to může být vnímáno jako plýtvání, těžba je jediným konsensuálním algoritmem testovaným více než deset let. Od svého spuštění Bitcoin PoW zajistil transakce v hodnotě miliard dolarů. Abychom mohli s jistotou říci, že PoS konkuruje PoW, pokud jde o bezpečnost, musí být sázky řádně otestovány v měřítku.

Závěr

Proof of Work byl původním řešením problému dvojitých výdajů a od té doby prokázal svou spolehlivost a bezpečnost. Bitcoin prokázal, že nepotřebujeme centralizované entity, abychom zabránili vícenásobnému utrácení prostředků. Prostřednictvím inteligentního využití kryptografie, hašovacích funkcí a teorie her se mohou účastníci v decentralizovaném prostředí dohodnout na stavu finanční databáze.

Pro více informací

  • Co je to těžba kryptoměn a jak funguje?

  • Co je kryptografie s veřejným klíčem?

  • Co je to blockchainový konsensuální algoritmus?

Zřeknutí se odpovědnosti a varování před riziky: Tento obsah je vám prezentován „tak, jak je“, pouze pro obecné informace a vzdělávací účely, bez zastoupení nebo záruky jakéhokoli druhu. Nemělo by být vykládáno jako finanční, právní nebo odborné poradenství nebo jako prostředek k doporučení nákupu jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Než učiníte jakékoli rozhodnutí, měli byste požádat o radu příslušné odborníky. Pokud byl článek napsán přispěvatelem třetí strany, mějte na paměti, že názory v článku nemusí nutně odrážet názory Binance Academy. Přečtěte si prosím naše úplné prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde a dozvíte se více. Ceny digitálních aktiv mohou být kolísavé. 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 obsah by neměl být vykládán jako finanční, právní nebo profesionální poradenství. Další informace naleznete v našich Podmínkách použití a Varování před riziky.