Що таке Proof of Work та як він працює?

Час прочитання: 6 хвилин

Бачили коли-небудь абревіатуру PoW і не знали, що це означає? Не хвилюйся, зараз пояснимо це не важко. PoW означає Proof of Work (підтвердження роботи). Що це таке і як це працює? Розберімося 👇

Що таке PoW?
Proof of Work (далі PoW) — це алгоритм, який досягає консенсусу, наприклад, на блокчейні Bitcoin. PoW має надати підтвердження виконаної роботи, в цьому випадку мова йде про обчислювальну потужність, необхідну для захисту мережі Bitcoin. Цей доказ дуже важко створити, але легко перевірити.

Поява PoW.
Більшість людей думають, що PoW був створений Сатоші Накамото (творцем біткоїна), але правда в тому, що Сатоші не був першовідкривачем більшості технологій, які він використовував у біткоїні. Більшість із цих технологій вже існували, але Сатоші був першим, хто вміло їх об’єднав. Але повернемося до PoW. Цю технологію вперше використав Адам Бек як захист від DoS-атак.

Що PoW приносить біткоїну?
PoW у Bitcoin розв'язує проблему подвійних витрат (double spending). Подвійні витрати означають, що одна особа заплатить іншій 500 гривень, а також ці 500 гривень будуть виплачені комусь іншому (тобто одною банкнотою заплатять два рази). 
Сучасний світ розв'язує проблему центральним органом влади, яким є банк. Банк відстежує, хто надсилає їм гроші, і стежить за тим, щоб ніхто не надсилав більше грошей, ніж він має. Звичайно, у нас немає центрального органу в біткоїні, тому ми обробляємо це в мережі біткоїн за допомогою системи вузлів.

Вузлова система
Два основних типи вузлів у біткоїнах: повний вузол (Full node) і вузол Майнера (Miner node).

➝ Повний вузол (Full node)
Повний вузол — це тип вузла, який зберігає весь блокчейн біткоїну завантажуваним локально та оновлює його під час процесу. Можна уявити операторів повного вузла як людей, які мають часто згадуваний «реєстр» і пишуть в ньому. Ми не отримуємо певної винагороди за запуск повного вузла, але він також не споживає багато електроенергії. Однак володіння повноцінним вузлом дає значні переваги, які оцінять більш досвідчені користувачі.

➝ Вузол Майнерів (Miner node)
Майнерський вузол — вузол майнінгу, який захищає мережу. Вузол майнер майже нічим не відрізняється від повного вузла, але його призначення — з'єднати блокчейн з компонентами майнінгу (так званими майнерами Asic), які споживають багато енергії. Винагорода за роботу з вузлом Майнер є у вигляді біткоїнів (винагорода за блок). Як працює ця винагорода, дізнаєшся нижче.

Майнінг як мережева безпека
Приблизно кожні 10 хвилин закриваються всі транзакції, які відбулися в блоці протягом цього періоду. Це робота майнерів Bitcoin, які запускають вузол майнера (розглянуто в попередньому абзаці). Можемо уявити майнінг як лотерею. Усі майнери змагаються, хто першим закриє блок. Після закриття блоку майнери отримають комісію з транзакції в блоці, а також так звану винагороду за блок. Поточна винагорода за блок становить 6,25 BTC.

Конкуренція закриття блоків складна і вимагає великої обчислювальної потужності та хеш-функцій (але це в іншій статті). Майнери в основному намагаються вгадати число, одноразовий номер (nonce), який необхідний для закриття блоку і генерується випадковим чином відповідно до визначених параметрів. Хто перший вгадає, той отримає нагороду за блок.

Потім інші майнери візьмуть це число (nonce) і перевірять, чи воно дійсно правильне. Якщо так, блок дійсний. Потім ця процедура застосовується з іншим блоком. Система спалює електроенергію для обчислювальної потужності, і тому називається Proof of Work. Доказ того, що хтось виконав роботу.

Що станеться, якщо майнер додасть фальшиву транзакцію до блоку?
Чи може бути, що майнер записує транзакцію, яка не відбулася, і навіть встигає заблокувати блок? Так, може, але під час перевірки інші майнери відразу дізнаються, що номер майнера є шахрайським і не підтвердять йому блок. Майнер втратить свою винагороду і спалить електроенергію. Єдиний спосіб обійти цей механізм — атака 51%.

Що таке атака 51%?
Атака 51% — це ситуація, коли центральний орган (наприклад, група майнерів) отримає більш як 51% обчислювальної потужності біткоїна. Тоді цей центральний орган міг би сказати, що фальшива транзакція дійсна.

Що робить Proof of Work таким важливим?
Вперше в історії Proof of Work дає нам багатосторонню угоду, в якій ніхто не повинен довіряти іншим учасникам. Ця система працює виключно на доказі роботи в якій будь-яка довіра відходить в сторону. Таким чином, усі учасники можуть бути впевнені, що ніхто з них не є шахраєм.

Підсумок
Proof of Work — не винахід Сатоші Накамото, але використання, яке винайшов Сатоші, здається відверто геніальним. Схоже, що Сатоші знайшов найкраще застосування для PoW. Біткоїн був першою криптовалютою, яка розробила та використала PoW. Зараз в системі працює багато інших криптовалют, але ми вирішили продемонструвати її використання в найбільш помітному випадку.

Якщо є запитання щодо PoW, або хочеш поспілкуватися з людьми, які думають так само приєднуйтесь у Discord, ми будемо раді бачити тебе там!

Джерела інформації:

Джерело 1, 2, 3, 4.

Це інформаційний блог, який носить виключно навчальний характер. Не є порадою щодо інвестування чи закликом купити чи продати будь-які активи чи прийняти будь-які фінансові рішення.