Основні висновки

• Proof-of-work (PoW) - це децентралізований механізм консенсусу, який використовується блокчейн-мережами для підтвердження транзакцій і виробництва нових блоків, вимагаючи від учасників мережі, яких називають майнерами, вирішувати обчислювальні головоломки, використовуючи обчислювальну потужність.

• У блокчейнах PoW майнери змагаються, щоб знайти дійсний хеш, який відповідає цільовій складності мережі. Перший майнер, який успішно додає новий блок до ланцюга, отримує винагороду за блок, яка наразі становить 3.125 BTC в мережі Біткоїн після халвінгу Біткоїна в квітні 2024 року.

• Загальне споживання енергії мережі Біткоїн оцінюється в приблизно 130-200 ТВт⋅год на рік, що порівнюється з електроспоживанням середньої країни, з оцінкою, що 40-60% цієї енергії надходить з відновлювальних джерел, залежно від методології та регіонального міксу.

• У порівнянні з proof-of-stake (PoS), proof-of-work забезпечує довший трек-рекорд безпеки та фізичні витрати ресурсів, які роблять атаки дорогими, але стикається з постійним регуляторним контролем через свій екологічний слід, що змушує деяких майнерів приймати затоплені джерела енергії та брати участь у програмах реагування на попит електромереж.

Вступ

Proof-of-work (PoW) - це тип механізму консенсусу криптовалюти, який забезпечує блокчейн-мережі, вимагаючи від учасників витрачати обчислювальні ресурси для підтвердження транзакцій та створення нових блоків.

Якщо ви коли-небудь замислювалися, як транзакції Біткоїна підтверджуються без центрального органу, PoW є відповіддю. Це система, яка дозволяє тисячам комп'ютерів по всьому світу погоджуватися з станом спільного реєстру без довіри один до одного, вирішуючи проблему толерантності до візантійських помилок новим способом.

Що таке Proof-of-Work (PoW)?

Концепція вимагати обчислювальних зусиль для доступу до ресурсу передує криптовалюті. У 1993 році дослідники Сінтія Дворк і Моні Наор запропонували використовувати обчислювальні головоломки для боротьби зі спамом в електронній пошті шляхом накладення вартості обробки на відправників.

У 1997 році Адам Бек створив Hashcash, практичну систему proof-of-work на основі хешу, що була розроблена для стримування спаму, що використовує ту ж саму основну ідею: знаходження значення, хеш якого відповідає певній цільовій величині.

Термін "proof of work" був формально введений Маркусом Якобсоном і Арі Джуелсом у 1999 році. У 2008 році Сатоші Накамото об'єднав ці ідеї з одноранговим ланцюгом з таймстемпом, щоб створити Біткоїн, який залишається найбільшою криптовалютною мережею, забезпеченою proof-of-work.

Основна ідея proof-of-work полягає в тому, що додавання нового блоку транзакцій до ланцюга має бути важким і дорогим, але легким для перевірки іншими учасниками мережі.

Ця асиметрія створює гарантію безпеки: атака на мережу шляхом спроби переписування історії транзакцій вимагала б від суб'єкта контролювати більше половини загальної обчислювальної потужності, що було б економічно нерентабельно на поточному масштабі Біткоїна.

Як працює Proof-of-Work?

У системі proof-of-work майнери змагаються, щоб знайти певне числове значення, зване нонсом, яке, коли його поєднують з даними транзакцій блоку і передають через криптографічну хеш-функцію, виробляє вихід, що відповідає цільовій складності мережі.

Ця ціль регулярно регулюється так, щоб блоки створювалися на постійній основі, незалежно від того, скільки загальної обчислювальної потужності активно в мережі. Хеш-функція, що використовується Біткоїном, SHA-256, генерує вихід фіксованої довжини, який виглядає випадковим, що означає, що майнери повинні спробувати трильйони різних значень нонсу через брутфорс-обчислення, щоб знайти дійсний результат.

Коли майнер знаходить дійсний хеш, він транслює новий блок решті мережі. Інші вузли перевіряють рішення майже миттєво, виконуючи те ж саме обчислення хешу один раз. Якщо блок дійсний, він додається до копії блокчейну кожного вузла, а успішний майнер отримує винагороду за блок плюс будь-які комісії за транзакції, включені в блок.

Процес повторюється для наступного блоку, при цьому всі майнери змагаються, щоб знайти наступний дійсний хеш. У Біткоїні складність мережі регулюється приблизно кожні 2,016 блоків (приблизно два тижні), щоб підтримувати середній час блоку близько десяти хвилин.

Proof-of-Work проти Proof-of-Stake

Proof-of-work і proof-of-stake представляють два домінуючі підходи до консенсусу блокчейн, кожен з яких має свої унікальні компроміси. У proof-of-stake валідатори блокують частину своїх токенів як забезпечення, а не витрачають енергію на обчислення.

Протокол вибирає валідаторів для пропозиції та підтвердження нових блоків на основі розміру їхньої частки, і валідатори, які діють нечесно, ризикують втратити свої заблоковані токени через штраф, званий слешингом.

Суттєвим реальним випробуванням для двох механізмів стала трансформація Ethereum з proof-of-work у proof-of-stake у вересні 2022 року, відома як Злиття. Після цього переходу енергоспоживання Ethereum знизилося більш ніж на 99.9%, з десятків тероват-годин на рік до рівня, порівнянного з кількома тисячами стандартних серверів.

Це драматичне скорочення зміцнило екологічні аргументи на користь proof-of-stake та збільшило регуляторний тиск на мережі proof-of-work. Однак прихильники Біткоїна стверджують, що фізичні витрати енергії є характеристикою, а не недоліком, закріплюючи безпеку мережі за реальними ресурсами, які не можна виробити чи симулювати.

З точки зору безпеки, proof-of-work вимагає від атакуючого отримати та забезпечити достатню кількість обладнання, щоб контролювати більшість хешрейту мережі (атака 51%), що стає все дорожчим в міру розширення мережі.

Proof-of-stake вимагає від атакуючого набрати більшість поставленого токенів, що також є витратним, але працює на іншій економічній моделі. Жоден з механізмів не був успішно атакований на масштабах великої мережі, хоча обидва стикаються з тиском централізації: майнінгові пули та виробництво ASIC в proof-of-work і стейкінгові пули та великі валідатори бірж в proof-of-stake.

Переваги та обмеження Proof-of-Work

Proof-of-work має довгий і добре вивчений трек-рекорд. Біткоїн працює безперервно з 2009 року без стійких невдач консенсусу або успішних атак подвійного витрачання на великій шкалі, що демонструє, що цей механізм може забезпечити глобальну фінансову мережу в реальних економічних умовах.

Фізичні витрати ресурсів proof-of-work також означають, що історію блокчейну стає поступово важче змінити з часом, оскільки кожен новий блок додає до кумулятивної роботи, необхідної для переписування ланцюга.

Основним обмеженням proof-of-work є його споживання енергії. Глобальний майнінг Біткоїна оцінюється в приблизно 130-200 ТВт⋅год на рік і виробляє десь у межах 70-100 мільйонів метричних тонн еквіваленту CO2 щорічно, залежно від енергетичного міксу, що використовують майнери.

Суттєва частка майнінгу споживає відновлювальні джерела, включаючи гідроелектрику в таких регіонах, як Канада та Скандинавія, а також вітрову та сонячну енергію в частинах Сполучених Штатів. Галузеві опитування свідчать, що приблизно 40-60% енергії майнінгу надходить з відновлювальних джерел, хоча точні цифри залежать від методології та того, які операції опитуються.

Інші операції залежать від вугільно-важких електричних мереж, особливо в частинах Центральної Азії. Деякі майнери прийняли практики, такі як захоплення спаленого природного газу з нафтових родовищ та участь у програмах реагування на попит електромереж, де вони вимикаються під час пікових навантажень електрики в обмін на компенсацію.

Халвінг 2024 року та ландшафт майнінгу

Останній халвінг Біткоїна в квітні 2024 року зменшив винагороду за блок з 6.25 BTC до 3.125 BTC, стискаючи доходи майнерів і прискорюючи триваючу консолідацію до великих, добре капіталізованих промислових операцій.

Протягом 2025 року хешрейт мережі продовжував зростати, оскільки публічні майнінгові компанії впроваджували більш ефективне обладнання ASIC і розширювалися в регіони з дешевою, часто затопленою енергією.

Хешрейт досяг історичного максимуму приблизно 1,400 EH/s наприкінці 2025 року, перш ніж значно знизитися на початку 2026 року, впавши приблизно на 40-50% з пікових рівнів, оскільки тиск на маржу змусив операторів з вищими витратами вийти з гри. Це зниження було порівнянне за величиною з падінням хешрейту 2021 року, викликаним забороною на майнінг у Китаї.

Помітною тенденцією в секторі майнінгу стало зрушення деяких великих операторів до диверсифікованої обчислювальної інфраструктури. Компанії, такі як Bitdeer, Core Scientific і Hut 8, розширилися в AI хмарні послуги, оренду GPU та високопродуктивні обчислювальні центри поряд зі своїми операціями з майнінгу Біткоїна, розглядаючи енергоємні дата-центри як гнучкі активи, які можуть перемикатися між майнінгом, AI навантаженнями та послугами електромереж в залежності від ринкових умов.

Ця тенденція відображає більш широке дозрівання індустрії майнінгу proof-of-work, де найбільші гравці все більше функціонують як постачальники інфраструктури, а не як чисті майнери Біткоїна.

FAQ

Що таке proof-of-work простими словами?

Proof-of-work - це система, в якій комп'ютери змагаються, щоб вирішити обчислювальну задачу для кожного нового блоку транзакцій. Уявіть це як лотерею, де купівля більшої кількості "квитків" (обчислювальної потужності) збільшує ваші шанси на перемогу. Переможець додає наступний блок і отримує винагороду, в той час як зусилля, які потрібні, забезпечують, що ніхто не може дешево підробити або переписати минулі транзакції.

Чому proof-of-work використовує так багато енергії?

Витрати на енергію є навмисними: це вартість, яка робить мережу безпечною. Оскільки майнери повинні витрачати реальні гроші на електрику та обладнання, атака на Біткоїн вимагала б витратити більше, ніж вся індустрія майнінгу.

Регулювання складності забезпечує, що, коли до мережі приєднується більше обчислювальної потужності, задачі стають складнішими, підтримуючи стабільне виробництво блоків приблизно раз на десять хвилин, незалежно від загальної потужності мережі.

Чи може proof-of-work стати більш енергоефективним?

Обладнання для майнінгу стало драматично більш ефективним за роки, сучасні ASIC виконують набагато більше хеш-обчислень на ватт, ніж попередні покоління.

Однак, зростання ефективності зазвичай приваблює більше майнерів, що підвищує складність, тому загальне споживання енергії в мережі в основному визначається ціною Біткоїна та винагородою за блок, а не лише ефективністю обладнання.

Деякі майнери зменшують свій екологічний слід, використовуючи відновлювальну енергію, захоплюючи відходи метану або надаючи гнучкий попит на електромережі.

У чому різниця між proof-of-work та proof-of-stake?

Proof-of-work забезпечує мережу за рахунок обчислювальних зусиль і витрат електрики, тоді як proof-of-stake забезпечує її за рахунок валідаторів, які блокують криптовалюту в якості забезпечення.

Ключова філософська різниця: proof-of-work закріплює безпеку за фізичним ресурсом (енергією), який існує поза системою криптовалюти, тоді як proof-of-stake закріплює безпеку за вартістю токенів всередині системи.

Кожен підхід має різні компроміси в децентралізації, споживанні енергії та вартості атак.

Що трапляється з майнерами після халвінгу Біткоїна?

Халвінг скорочує винагороду за блок навпіл, негайно зменшуючи доходи майнерів за блок. Майнери з вищими витратами на електрику або менш ефективним обладнанням стикаються з тиском закритися або оновитися, тоді як добре капіталізовані операції з доступом до дешевої енергії можуть розширити свою частку на ринку.

Історично халвінги передували зростанню цін, які врешті-решт відновлювали прибутковість майнерів, хоча цей результат ніколи не гарантований.

Додаткова література

• Що таке Proof-of-Stake (PoS)?

• Що таке атака 51%?

• Дата халвінгу Біткоїна: що станеться з вашим Біткоїном після халвінгу?

• Що таке блокчейн і як він працює?

• Рішення для масштабування блокчейн шар 1 проти шар 2

Застереження: цей контент надається вам на основі "як є" для загальної інформації та/або освітніх цілей, без жодного роду представлення або гарантії. Це не слід тлумачити як фінансову, юридичну чи іншу професійну пораду, і не має на меті рекомендувати покупку будь-якого конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися за порадою до відповідних професійних консультантів. Якщо контент надано третьою стороною, будь ласка, зверніть увагу, що висловлені думки належать третій стороні і не обов'язково відображають думки Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість вашої інвестиції може знижуватися або зростати, і ви можете не повернути інвестовану суму. Ви несе відповідальність за свої інвестиційні рішення, і Binance Academy не несе відповідальності за будь-які втрати, які ви можете зазнати. Для отримання додаткової інформації, дивіться наші Умови використання, Попередження про ризик та Умови Binance Academy.