Klíčové body
Proof of Work (PoW) je konsensuální mechanismus navržený tak, aby zabránil dvojímu utrácení v digitálních platebních systémech.
PoW je klíčovou součástí těžby, která zahrnuje přidávání bloků transakcí do blockchainu a vytváření nových jednotek kryptoměny.
Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn používá mechanismus PoW k ochraně svých blockchainových sítí a dat.
Úvod
Stručně řečeno, Proof of Work (PoW) je mechanismus navržený tak, aby zabránil dvojímu utrácení v digitálních platebních systémech. Bitcoin a mnoho dalších kryptoměn používá PoW k ochraně svých blockchainových sítí a dat. Takové prvky se nazývají mechanismy konsenzu – neboli algoritmy –, protože umožňují více stranám dosáhnout konsenzu, aniž by si musely navzájem důvěřovat.
Proof of Work byl prvním konsensuálním algoritmem a stále je jedním z nejdůležitějších spolu s Proof of Stake (PoS). PoW představil Satoshi Nakamoto v bitcoinovém whitepaperu v roce 2008, ale samotná technologie byla navržena dlouho předtím.
Raným příkladem použití algoritmu Proof of Work je systém HashCash od Adama Backa, který se objevil ještě před kryptoměnami. Vyžadování malého počtu výpočtů před odesláním e-mailu snížilo množství spamu. Takové výpočty nestojí běžného odesílatele prakticky nic, ale značně komplikují proces hromadného rozesílání.
Co je dvojí utrácení?
Dvojité utrácení nastává, když jsou stejné prostředky utraceny více než jednou. Tento termín se téměř vždy používá ve vztahu k digitální měně, protože v reálném životě je obtížné si představit situaci, kdy se stejné peníze utratí dvakrát.
Například při nákupu kávy odevzdáte peníze pokladní, která je vloží do pokladny. Nebudete moci jít do jiné kavárny a zaplatit za druhou kávu stejným účtem. V digitálních peněžních systémech to však možné je.
Pravděpodobně jste již zkopírovali soubory v počítači. Stejný soubor lze snadno odeslat desítkám lidí. A protože digitální peníze jsou jen data, je potřeba eliminovat možnost dvojího utrácení, tedy kopírování a odesílání stejných jednotek na různá místa. Pokud digitální platební systém nedokáže zabránit dvojímu utrácení, rychle se zhroutí.
Chcete-li se dozvědět více o dvojím utrácení, přečtěte si článek Co je dvojí utrácení.
Proč je vyžadován doklad o práci?
Pokud jste již četli našeho průvodce blockchainem, pak víte, že uživatelé kryptoměn vysílají transakce do sítě. Ale transakce se nestávají platnými okamžitě, ale až po ověření a přidání do blockchainu.
Například bitcoinový blockchain funguje jako veřejná transakční databáze (registr), do které může nahlížet každý uživatel. Řekněme, že vy a tři vaši přátelé máte poznámkový blok, do kterého si zapisujete své bitcoinové transakce. Pokud chce jeden z vás převést finanční prostředky, učiní si poznámku do svého poznámkového bloku:
Alice zaplatí Bobovi 5 BTC. Bob zaplatí Carol 2 BTC a tak dále.
Při provádění každého převodu se musíte odvolávat na předchozí transakci, ze které byly prostředky přijaty. To znamená, že když Bob převede 2 BTC Carol, záznam vypadá takto:
Bob převede 2 BTC z předchozí transakce s Alicí na Carol.
Tímto způsobem můžeme sledovat všechny převody BTC. Pokud se Bob pokusí provést další transakci pomocí stejných 2 BTC, které právě poslal Carol, všichni o tom budou okamžitě vědět. Skupina mu nedovolí takovou transakci zaznamenat do sešitu, jelikož ty 2 BTC již utratil.
Takový systém může dobře fungovat v malé skupině lidí, kde se všichni účastníci dobře znají, protože se snáze dohodnou, kdo z nich bude zodpovědný za přidávání transakcí do obecného seznamu. Ale co když chceme shromáždit skupinu 10 000 členů? Myšlenka použití poznámkového bloku není příliš škálovatelná, protože nikdo by nevěřil cizímu člověku, že bude spravovat takovou finanční knihu.
To je důvod, proč je potřebný algoritmus Proof of Work. Zajišťuje, že uživatelé neutrácejí peníze, které nemohou utratit. Pomocí teorie her spolu s kryptografií tento algoritmus umožňuje každému uživateli aktualizovat blockchain podle pravidel systému.
Jak PoW funguje?
Představte si poznámkový blok ve výše uvedeném příkladu jako blockchain. Transakce se však do systému nepřidávají po jedné, ale sdružují se do bloků. Uživatelé, kteří vytvoří blok, zahrnují transakce do kandidátského bloku. Transakce budou považovány za platné až poté, co bude kandidátský blok potvrzen a přidán do blockchainové databáze.
Proces potvrzování transakcí a přidávání nových bloků se nazývá těžba. Je poměrně složitý a vyžaduje náklady, ale může generovat zisk ve formě blokových odměn. Skládá se z transakčních poplatků a nových bitcoinů vytvořených protokolem.
Mechanismus Proof of Work vyžaduje, aby těžař (uživatel vytvářející blok) investoval zdroje (elektřinu a výpočetní výkon) do hašování dat kandidátského bloku, dokud nebude nalezeno řešení.
Hašování bloku zahrnuje jeho předání přes hashovací funkci, aby se vygeneroval hash. Blokový hash funguje jako „otisk prstu“ a slouží jako identifikátor pro vstupní data, která jsou pro každý blok jedinečná.
Jinými slovy, těžař musí ověřit a shromáždit čekající transakce, poté je zkombinovat do kandidátního bloku a spustit data bloku pomocí hashovací funkce, aby získal správný hash. Pokud se těžaři podaří najít správný hash pro svůj kandidátský blok, odešle jej do sítě, přidá blok do blockchainu a získá odměnu za těžbu.
Jakmile těžař odešle kandidátský blok a hash do sítě, ostatní účastníci sítě zopakují proces hašování, aby zajistili platnost výsledku.
Nalezení správného hashe vyžaduje obrovské množství pokusů, ale kontrola správnosti hotového hashe je celkem snadná. Chcete-li to provést, stačí předat stejná vstupní data (data bloku) přes hashovací funkci a zkontrolovat, zda se výsledek shoduje.
V Proof of Work musíte poskytnout data, jejichž hash se řídí určitými pravidly stanovenými v protokolu, pokud nevíte, jak je přímo získat. Jedinou možností je spustit data pomocí hashovací funkce a zkontrolovat, zda odpovídají podmínkám. Pokud neexistuje žádná shoda, budete muset změnit data, abyste získali jiný hash. Změna byť jednoho znaku ve vašich datech povede ke zcela jinému výsledku, z tohoto důvodu nelze jednoduše předvídat, jaký by mohl být výstup.
Chcete-li tedy vytvořit blok, musíte vypočítat hash. K tomu uživatel hashuje informace o všech transakcích, které je třeba přidat do bloků, a některá další data. Ale protože se soubor dat nemění, uživatel přidá informaci, která se stane proměnnou. V opačném případě bude výstupem vždy stejný hash. Tato proměnná data se nazývají nonce. Jsou změněny při každém pokusu získat nový hash.
Těžba je tedy proces shromažďování blockchainových dat a jejich hašování spolu s jednorázovým kódem, dokud nenajdete vhodný hash. Pokud najdete hash, který splňuje podmínky stanovené protokolem, získáte právo vysílat nový blok do sítě. V tomto okamžiku ostatní účastníci sítě potřebují aktualizovat své blockchainy, aby zahrnuli nový blok.
Podmínky stanovené hlavními kryptoměnami je neuvěřitelně těžké splnit. Čím vyšší je hashrate sítě, tím obtížnější je najít platný hash. To se provádí, aby se zabránilo příliš rychlému generování bloků.
Pravidelné pokusy uhodnout obrovské množství hashů jsou drahé, protože se tím plýtvá obrovské množství výpočetních zdrojů a elektrické energie. Pokud se ale těžařům podaří najít platný hash, protokol je za práci odmění.
Zopakujme si, co jsme probrali:
Těžba je složitý a nákladný proces, který zajišťuje bezpečnost sítě.
Těžaři, kteří vytvoří platný blok, jsou odměněni v podobě nových kryptoměn a transakčních poplatků.
Vygenerování správného hashe nějakou dobu trvá, ale jeho přesnost lze snadno a rychle ověřit opakováním procesu hashování.
Ale co když se pokusíte ošidit systém? Co vám brání vložit hromadu podvodných transakcí do bloku a vytvořit platný hash?
Pro tento účel byla vyvinuta kryptografie veřejného klíče. Chcete-li se o tomto tématu dozvědět více, přečtěte si náš článek Co je kryptografie s veřejným klíčem. Stručně řečeno, algoritmus používá určité kryptografické techniky, které umožňují každému uživateli ověřit právo jednotlivého účastníka sítě přesunout finanční prostředky na jinou adresu.
Když vytvoříte transakci, podepíšete ji. Každý účastník sítě pak může porovnat váš podpis s vaším veřejným klíčem a zjistit, zda se shoduje. To vám dává vědět, zda můžete utratit své prostředky a zda vaše výdaje nepřesahují povolenou částku.
Jakýkoli blok obsahující neplatnou transakci bude automaticky odmítnut. Pokus o oklamání sítě vás bude stát hodně, protože nakonec budete plýtvat svými výpočetními zdroji, aniž byste za to dostali jakoukoli odměnu.
To je myšlenka Proof of Work: pro uživatele je výhodnější jednat čestně, než se pokoušet oklamat systém. Těžaři se snaží vrátit své investice, takže většina bude dodržovat pravidla, aby dosáhla zisku.
Proof of Work (PoW) nebo Proof of Stake (PoS)
Kromě PoW existuje mnoho dalších konsensuálních algoritmů, ale jedním z nejpopulárnějších je Proof of Stake (PoS). Jeho koncept sahá až do roku 2011 a byl implementován v Ethereu a několika dalších protokolech.
V sítích s konsensem Proof of Stake hrají roli těžaři validátoři, protože protokol není spojen s procesem těžby a hádáním hashů. Místo toho jsou uživatelé vybíráni náhodně a vybraný účastník musí navrhnout nový blok. Pokud se zjistí, že blok je platný, validátor obdrží odměnu ve formě transakčních poplatků za tento blok.
Protokol vybírá nový validátor na základě několika faktorů. Abyste měli šanci být vybráni, musíte některé žetony uzamknout tím, že je přidáte do sázky. Tato částka funguje jako jakýsi kolaterál: validátoři zablokují v systému určitý počet coinů, které se ztratí, pokud se validátor pokusí systém oklamat. Sázkové mince propadnou, pokud se validátor pokusí ověřit neplatný blok.
Proof of Stake má oproti Proof of Work některé výhody. Jedním z nich je menší uhlíková stopa. To je způsobeno tím, že Proof of Stake nevyžaduje údržbu výkonných těžařských farem, a proto spotřebuje mnohem méně elektřiny než Proof of Work.
PoS však nemá tak skvělé výsledky jako PoW. Zatímco PoW může být vnímáno jako plýtvání, těžba je v současné době jediným konsensuálním algoritmem, který dobře funguje více než deset let. Během této doby bitcoinový mechanismus PoW bezpečně zpracoval transakce v hodnotě bilionů dolarů. Protokol PoS musí v dlouhodobém horizontu prokázat svou účinnost a konkurenceschopnost.
Na závěr
Proof of Work je spolehlivým a bezpečným řešením problému dvojího utrácení. Bitcoin prokázal, že nevyžaduje centralizované organizace. Při správném využití kryptografie, hašovacích funkcí a teorie her mohou účastníci v decentralizovaném prostředí sami sledovat správný chod celé finanční databáze.
Doporučená četba
Co je to těžba kryptoměn a jak funguje?
Co je kryptografie s veřejným klíčem?
Co je to blockchain konsensus algoritmus?
Zřeknutí se odpovědnosti: Následující materiály jsou poskytovány „tak jak jsou“ bez záruky jakéhokoli druhu pouze pro obecné referenční a vzdělávací účely. Tyto informace by neměly být považovány za finanční poradenství, právní poradenství nebo doporučení ke koupi jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste vyhledat vlastní radu od příslušných odborných poradců. Protože tento článek byl napsán autorem třetí strany, vezměte prosím na vědomí, že vyjádřené názory jsou názory autora třetí strany a nemusí nutně odrážet názory Binance Academy. Pro podrobnější informace klikněte na odkaz. Hodnota digitálních aktiv může být nestálá. Hodnota investovaných prostředků může stoupat a klesat. Je možné, že své investované prostředky nedostanete zpět. Za svá investiční rozhodnutí nesete výhradní odpovědnost. Binance Academy nenese odpovědnost za vaše případné ztráty. Tyto informace nepředstavují finanční, právní ani odborné poradenství. Chcete-li se dozvědět více, přečtěte si naše Podmínky použití a zveřejnění rizik.