Galvenie aspekti

  • Proof of Work (PoW) ir vienprātības mehānisms, kas izveidots, lai novērstu dubultu tēriņu ciparu maksājumu sistēmās.

  • PoW ir galvenā ieguves procesa sastāvdaļa, kas ietver jaunu darījumu bloku pievienošanu blokķēdei un jaunu kriptovalūtas vienību izveidi.

  • Bitcoin un daudzas citas kriptovalūtas izmanto PoW kā metodi, lai nodrošinātu savu blokķēdes tīklu un datus.

Ievads

Proof of Work (PoW) ir mehānisms, kas izveidots, lai izvairītos no dubultiem tēriņiem digitālo maksājumu sistēmās. Bitcoin un daudzas citas kriptovalūtas izmanto PoW kā metodi, lai nodrošinātu savu blokķēdes tīklu un datus. Šos mehānismus bieži sauc par konsensa algoritmiem vai konsensa mehānismiem, jo ​​tajos ir iesaistītas vairākas puses, kas panāk konsensu bez nepieciešamības starp tām uzticēties.

Proof of Work bija pirmais konsensa algoritms, kas parādījās un joprojām ir viens no svarīgākajiem kopā ar Proof of Stake (PoS). PoW ieviesa Satoshi Nakamoto 2008. gada Bitcoin baltajā grāmatā, taču pati tehnoloģija tika iecerēta daudz agrāk.

Adam Back's HashCash ir viens no pirmajiem Proof of Work algoritma piemēriem laikmetā pirms kriptovalūtu parādīšanās. Pieprasot sūtītājiem veikt minimālu aprēķinu pirms e-pasta sūtīšanas, adresāti varētu samazināt surogātpasta daudzumu. Šis aprēķins likumīgam sūtītājam izmaksātu praktiski neko, taču tas ātri saskaitītos, ja kāds sūtītu masveida e-pastus.

Kas ir dubulti izdevumi?

Divkārši tēriņi rodas, ja vieni un tie paši līdzekļi tiek iztērēti vairāk nekā vienu reizi. Šis termins tiek lietots gandrīz tikai digitālās naudas kontekstā. Galu galā jums būtu grūti iztērēt vienu un to pašu fizisko naudu divreiz. 

Kad jūs šodien maksājat par kafiju, jūs nododat skaidru naudu kasierei, kura, iespējams, to glabā reģistrā. Jūs nevarat doties uz kafejnīcu pāri ielai un maksāt par citu kafiju ar tiem pašiem rēķiniem, kurus jau esat nodevis. Tomēr digitālajās skaidras naudas sistēmās pastāv iespēja, ka varat to izdarīt. 

Jūs, iespējams, esat dublējis datora failu, izmantojot kopēšanas un ielīmēšanas komandas. Vienu un to pašu failu var vienkārši nosūtīt pa e-pastu desmitiem cilvēku. Tā kā digitālā nauda ir tikai dati, jums ir jānovērš cilvēki no dubultiem tēriņiem, tas ir, vienas un tās pašas vienības kopēšanas un tērēšanas dažādās vietās. Digitālā maksājumu sistēma, kas nespēj novērst dubultu tēriņu, sabruks īsā laikā.

Papildinformāciju par dubultiem tēriņiem skatiet sadaļā Dubultā tēriņa skaidrojums.

Kāpēc ir nepieciešams darba apliecinājuma mehānisms?

Ja lasāt mūsu rakstu par blokķēdes tehnoloģiju, jūs zināt, ka kriptovalūtas lietotāji nepārtraukti pārsūta darījumus tīklam. Taču šie darījumi netiek uzskatīti par spēkā esošiem uzreiz. Tas notiek tikai tad, kad tie tiek apstiprināti un pievienoti blokķēdei.

Piemēram, Bitcoin blokķēde darbojas kā publiska darījumu datu bāze (virsgrāmata), ko var redzēt visi lietotāji. Padomājiet par to šādi: jums un trim draugiem ir piezīmju grāmatiņa, lai izsekotu jūsu Bitcoin darījumus. Katru reizi, kad kāds no jums vēlas veikt vērtības pārskaitījumu, jūs to pierakstiet:

Alise maksā Bobam 5 BTC; Bobs maksā Carol 2 BTC utt.

Taču katru reizi, kad veicat darījumu, jūs atsaucaties uz darījumu, no kura tika iegūti līdzekļi. Tātad, ja Bobs maksātu Kerolai ar 2 BTC, ieraksts izskatītos šādi: 

Bobs maksā Carol 2 BTC, kas radās no šī iepriekšējā darījuma ar Alisi.

Tagad mums ir veids, kā izsekot BTC vienības. Ja Bobs mēģinās veikt vēl vienu darījumu ar tiem pašiem 2 BTC, ko viņš tikko nosūtīja Kerolai, visi to uzreiz uzzinās. Grupa neļaus darījumu pievienot piezīmju grāmatiņai, jo tie 2 BTC jau ir iztērēti.

Tas ir kaut kas, kas var labi darboties nelielā grupā. Visi viens otru pazīst, tāpēc, iespējams, vienosies par to, kuriem draugiem piezīmju grāmatiņai jāpievieno darījumi. Bet kas notiek, ja mēs vēlamies izveidot grupu ar 10 000 dalībnieku? Piezīmju grāmatiņas ideja nav piemērota, jo neviens nevēlas uzticēties svešiniekam, lai to pārvaldītu.

Šeit tiek izmantots darba apliecinājuma mehānisms. Tas nodrošina, ka lietotāji netērē naudu, viņiem nav tiesību tērēt. Izmantojot spēļu teorijas un kriptogrāfijas kombināciju, PoW algoritms ļauj ikvienam atjaunināt blokķēdi saskaņā ar sistēmas noteikumiem.

Kā PoW darbojas?

Iedomājieties, ka mūsu piezīmju grāmatiņa iepriekšējā piemērā ir blokķēde, bet tur mēs nepievienojam darījumus pa vienam, bet gan sagrupējam tos blokos. Mēs paziņojam par darījumiem tīklā, un pēc tam lietotāji, kas izveido bloku, iekļaus tos kandidātu blokā. Darījumi tiks uzskatīti par derīgiem tikai tad, kad to kandidātu bloks kļūs par apstiprinātu bloku, kas nozīmē, ka tas ir pievienots blokķēdes datu bāzei.

Darījumu apstiprināšanas un jaunu bloku pievienošanas procesu sauc par ieguvi. Tas ir dārgi un grūti, taču var būt arī izdevīgi. Bloka atlīdzību veido lietotāju transakciju maksa un jauni bitkoini, kas izveidoti ar protokolu. 

Darba pierādījuma mehānismam ir nepieciešams, lai kalnracis (lietotājs, kurš izveido bloku) ieguldītu resursus, piemēram, elektrību un skaitļošanas jaudu, lai sajauktu sava kandidāta bloka datus, līdz tiek atrasts mīklas risinājums.

Bloka datu jaukšana nozīmē to nodošanu caur jaucējfunkciju, lai ģenerētu bloka jaucējkodu. Bloka hash darbojas kā "pirkstu nospiedums": tā ir jūsu ievades datu identitāte un ir unikāla katram blokam.

Citiem vārdiem sakot, kalnračiem ir jāpārbauda un jāapkopo neapstiprinātie darījumi, jāsakārto tie kandidātu blokā un jānodod bloka dati, izmantojot jaucējfunkciju, lai izveidotu derīgu jaucējfunkciju. Ja tam izdodas atrast derīgu jaucējfunkciju savam kandidāta blokam, tas pārraida to tīklā, pievieno bloku blokķēdei un iekasē ieguves atlīdzības.

Kad kalnracis nosūta tīklam savu kandidātu bloku un jaukšanu, citi tīkla dalībnieki atkārtos jaukšanas procesu, lai pārbaudītu, vai izvade patiešām ir derīga. 

Lai gan ir nepieciešami neskaitāmi jaukšanas mēģinājumi, lai atrastu derīgu hash, ir svarīgi, lai kāds apstiprinātu, ka ģenerētais hash ir pareizs. Viņiem vienkārši jānosūta viena un tā pati ievade (bloķēšanas dati), izmantojot jaucējfunkciju, un jāpārbauda, ​​vai izvade ir tāda pati.

Darba apliecinājumā ir jānorāda dati, kuru jauktais atbilst noteiktiem nosacījumiem. Tomēr jūs nezināt, kā to sasniegt. Vienīgā iespēja ir nodot savus datus, izmantojot jaucējfunkciju, un pārbaudīt, vai nosacījumi ir izpildīti. Ja nē, jums būs nedaudz jāmaina dati, lai iegūtu citu jaucējfunkciju. Pat mainot vienu rakstzīmi savos datos, tiks iegūts pavisam cits rezultāts, tāpēc nav iespējams paredzēt, kāda būs izvade.

Rezultātā, ja vēlaties izveidot bloku, jūs spēlējat minēšanas spēli. Parasti jūs ņemat informāciju par visiem darījumiem, ko vēlaties pievienot, un dažus citus svarīgus datus, un pēc tam tos sagrupējat. Taču, tā kā jūsu datu kopa nemainīsies, jums ir jāpievieno mainīga informācija. Pretējā gadījumā jūs vienmēr saņemtu to pašu jaucējkodu kā izvadi. Šos mainīgos datus mēs saucam par nonce. Tas ir skaitlis, ko mainīsit ar katru mēģinājumu, tāpēc katru reizi iegūsit citu jaucējkodu.

Īsāk sakot, ieguve ir blokķēdes datu savākšanas un jaukšanas process ar nonce, līdz atrodat noteiktu jaucējfunkciju. Ja atrodat jaucēju, kas atbilst protokola nosacījumiem, jums ir tiesības pārraidīt jauno bloku tīklā. Šajā brīdī pārējie tīkla dalībnieki atjaunina savas blokķēdes, lai iekļautu jauno bloku.

Mūsdienu vadošajām kriptovalūtām nosacījumus ir neticami grūti izpildīt. Jo augstāks ir jaukšanas ātrums tīklā, jo grūtāk ir atrast derīgu jaucējkodu. Tas tiek darīts, lai nodrošinātu, ka bloki netiek atrasti pārāk ātri.

Kā jau varat iedomāties, mēģinājums uzminēt milzīgu jaucēju daudzumu datoram var dārgi izmaksāt: jūs tērējat datora ciklus un elektrību. Tomēr, ja atrodat derīgu jaucējkodu, protokols jūs apbalvos ar kriptovalūtu.

Apkoposim līdz šim zināmo:

  • Kalnrūpniecība ir sarežģīta un dārga, taču tā nodrošina tīkla drošību.

  • Kalnrači, kuriem izdodas izveidot derīgu bloku, tiek apbalvoti ar no jauna emitētu kriptovalūtu un transakciju maksu.

  • Derīga jaukšanas ģenerēšana prasa laiku, taču citi lietotāji var viegli pārbaudīt tā derīgumu, atkārtojot jaukšanas procesu.

Līdz šim viss ir labi. Bet ja jūs mēģināt krāpties? Kas jums liedz blokā ievietot virkni krāpniecisku darījumu un izveidot derīgu jaucējkodu?

Šeit tiek izmantota publiskās atslēgas kriptogrāfija. Šajā rakstā mēs to neiedziļināsimies, bet pārbaudiet, kas ir publiskās atslēgas kriptogrāfija? lai iegūtu visaptverošu priekšstatu par tēmu. Īsāk sakot, ir daži kriptogrāfijas triki, kas ļauj jebkuram lietotājam pārbaudīt, vai kādam ir tiesības pārvietot līdzekļus, ko viņš cenšas tērēt.

Kad izveidojat darījumu, jūs to parakstāt. Ikviens tīklā var salīdzināt jūsu parakstu ar jūsu publisko atslēgu un noskaidrot, vai tie atbilst. Viņi arī pārbaudīs, vai jūs patiešām varat iztērēt savus līdzekļus un vai jūsu ieguldījumu summa ir lielāka par jūsu rezultātu summu (tas ir, vai jūs netērējat vairāk, nekā jums ir).

Jebkurš bloks, kas ietver nederīgu darījumu, tiks automātiski noraidīts tīklā. Pat mēģinājums krāpties ir dārgs: jūs zaudēsiet savus resursus, nesaņemot atlīdzību.

Tas ir darba apliecinājuma mehānisma skaistums: tas padara maldināšanu dārgu, bet izdevīgu rīcību godīgi. Jebkurš racionāls kalnraču ieguvējs meklēs atdevi no saviem ieguldījumiem, tāpēc var sagaidīt, ka viņš uzvedīsies veidā, kas, visticamāk, gūs ienākumus.

Darba apliecinājums (PoW) pret likmju apliecinājumu (PoS)

Papildus PoW ir daudz vienprātības algoritmu, bet viens no populārākajiem ir Proof of Stake (PoS). Koncepcija aizsākās 2011. gadā, un tā ir ieviesta Ethereum un vairākos citos protokolos.

Proof of Stake sistēmās kalnračus aizstāj ar validētājiem. Nav iesaistīta kalnrūpniecība vai sacensība, lai uzminētu jaucējvārdus. Tā vietā lietotāji tiek atlasīti nejauši: ja viņi ir izvēlēti, viņiem ir jāierosina (vai "jāizveido") bloks. Ja bloks ir derīgs, viņi saņems atlīdzību, ko veido maksa par bloka darījumiem.

Tomēr nevar izvēlēties jebkuru lietotāju: protokols tos izvēlas, pamatojoties uz vairākiem faktoriem. Lai tie būtu piemēroti, dalībniekiem ir jābloķē likme, kas ir iepriekš noteikta blokķēdes vietējās valūtas summa. Naudas likšana darbojas kā drošības nauda: tāpat kā apsūdzētie maksā lielu naudas summu, lai izvairītos no tiesas, vērtētāji bloķē likmi, lai atturētu no maldināšanas. Ja viņi rīkojas negodīgi, viņu likme (vai tās daļa) tiks uzņemta.

Mehānismam Proof of Stake ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar Proof of Work. Visievērojamākā ir zemākā oglekļa pēda: tā kā lieljaudas kalnrūpniecības fermas nav nepieciešamas PoS, patērētā elektroenerģija ir tikai daļa no tās, ko patērē PoW. 

Tas nozīmē, ka PoS nav tādas pašas vēstures kā PoW. Lai gan to varētu uztvert kā resursu izšķērdēšanu, kalnrūpniecība ir vienīgais konsensa algoritms, kas ir pārbaudīts vairāk nekā desmit gadus. Kopš tā palaišanas Bitcoin PoW mehānisms ir nodrošinājis darījumus triljoniem dolāru vērtībā. Lai droši pateiktu, vai PoS var konkurēt ar PoW drošību, likmju likšana ir pienācīgi jāpārbauda ilgtermiņā.

Secinājumi

Proof of Work bija sākotnējais risinājums dubulto izdevumu problēmai, un tas ir izrādījies uzticams un drošs. Bitcoin pierādīja, ka mums nav vajadzīgas centralizētas vienības, lai novērstu to, ka tie paši līdzekļi tiek iztērēti divreiz. Atjautīgi izmantojot kriptogrāfiju, hash funkcijas un spēļu teoriju, dalībnieki decentralizētā vidē var vienoties par finanšu datu bāzes stāvokli.

Tālāka lasīšana

  • Kas ir kriptovalūtas ieguve vai kriptominēšana un kā tā darbojas?

  • Kas ir publiskās atslēgas kriptogrāfija?

  • Kas ir blokķēdes konsensa algoritms?

Juridisks paziņojums un brīdinājums par risku: šis saturs tiek pasniegts "tāds, kāds ir" tikai vispārīgai informācijai un izglītojošiem nolūkiem, bez jebkāda veida pārstāvniecības vai garantijas. To nevajadzētu interpretēt kā finansiālu, juridisku vai citu profesionālu padomu, kā arī tas nav paredzēts, lai ieteiktu iegādāties kādu konkrētu produktu vai pakalpojumu. Jums vajadzētu lūgt individuālu padomu no piemērotiem profesionāliem konsultantiem. Tā kā šo rakstu ir iesniegušas trešās puses, lūdzu, ņemiet vērā, ka izteiktie viedokļi ir trešās puses līdzstrādnieka viedokļi un ne vienmēr atspoguļo Binance Academy viedokļus. Lai iegūtu plašāku informāciju, izlasiet visu mūsu juridisko paziņojumu šeit. Digitālo aktīvu cenas var būt nepastāvīgas. Ieguldījuma vērtība var gan kristies, gan pieaugt, un jūs varat neatgūt ieguldīto summu. Tikai jūs esat atbildīgs par saviem investīciju lēmumiem. Binance Academy nav atbildīga par jebkādiem zaudējumiem, kas jums var rasties. Šo materiālu nevajadzētu uzskatīt par finansiālu, juridisku vai citu profesionālu padomu. Lai iegūtu papildinformāciju, lūdzu, skatiet mūsu lietošanas noteikumus un brīdinājumu par risku.