ru
  • 170

Proof-of-Work: что это за технология и как она работает

Proof-of-Work (PoW), или доказательство выполнения работы представляет собой особый алгоритм, который используется для достижения консенсуса в блокчейне. Также данная технология применяется в качестве подтверждения транзакции и принимает участие в создании новых блоков. В данный момент Proof-of-Work является основным средством конкуренции между майнерами, так как с помощью данной технологии можно завершать транзакции в сети и получать вознаграждение за добычу блоков.

 

Чтобы лучше понять работу Proof-of-Work, следует разобраться в принципах работы блокчейна. Фактически, пользователи сети передают друг другу токены, а результаты транзакций записываются в блоки и записываются в реестр блокчейна. Однако, подтверждая транзакцию или организуя блок, следует быть осторожным, так как финансовые операции в сети невозможно отменить. В целом, можно сказать, что работа блокчейна основана на решении сложных математических расчетов (задач) и возможности предоставления доказательств получения решения задачи.

 

При этом следует учитывать, что решение подобных задач связано с определенными сложностями:

 

1. Хеш-функция (поиск входных данных при имеющихся выходных);

 

2. Разложение одного целого числа на множители;

 

3. Так называемая «головоломка для экскурсанта»: если у сервера возникли подозрения в DoS-атаке, он может потребовать от клиента хеш-функции, причем иногда в определенном порядке.

 

Как работает Proof of Work

 

В случае с использование Proof-of-Work для этой цели используется хеширование. А поскольку сеть постоянно растет, математические задачи постоянно усложняются, а для их решения требуются компьютеры все большей мощности.

Как устроен механизм Proof-of-Work?

Proof-of-Work напрямую влияет на точность и скорость блокчейна. При этом математическая задача не должна быть слишком сложной, так как в данном случае добыча одного блока будет длиться более 10 минут, и в сети остановится проведение транзакций. Если задачу нельзя будет решить за заранее определенное время, выработка блока будет всего лишь случайностью, не зависящей от усилий майнера.

 

Алгоритм PoW

 

Но и слишком простое и быстрое решение задач не приветствуется, так как в данном случае сеть будет слишком уязвима перед хакерами, спамом и DoS-атаками. При этом решение должно быть таким, чтобы, при необходимости, его можно было легко проверить. Это требование актуально, поскольку далеко не все узлы сети могут распознавать сложные решения или воспринимать их корректно. Если же они будут просто доверять другим, более мощным узлам, это не будет согласоваться с одной из основных особенностей блокчейна – прозрачностью.

Реализация алгоритма Proof-of-Work в блокчейне

Чтобы лучше понять основу работы Proof-of-Work, рассмотрим применение данного алгоритма в блокчейне. Итак, майнер решает задачу и формирует новый блок, после чего происходит подтверждение транзакций. Причем сложность решаемой задачи зависит не только от количества пользователей, но и от общей нагрузки на сеть и мощности вычислительного компьютера. Также следует учитывать, что в хэше каждого нового блока содержится информация о предыдущем. Это условия необходимо для поддержания безопасности сети и исключения возможности нарушения порядка уже существующих блоков.

 

Когда майнер формирует новый блок, в нем начинают проводится новые транзакции и блок считается подтврежденным.

Где еще используется Proof-of-Work?

Кроме самой известной криптовалюты биткоина, алгоритм Proof-of-Work используется во многих других цифровых деньгах. Однако именно биткоин стал родоначальником этой тенденции. В данный момент в сети криптовалюты используется алгоритм Hashcash, с помощью которого сложность задач меняется в зависимости от общей мощности сети.

 

Аналогичная схема реализована в других криптовалютах, например в лайткоине или Ethereum. Такая популярность объясняется тем, что Proof-of-Work практически полностью исключает возможность DoS-атаки и практически сводит к нулю влияние имеющейся у майнера криптовалюты на скорость добычи новых блоков.

 

Также следует учитывать, что РoW накладывает и некоторые ограничения на действия пользователей сети, так как для завершения вычислений и формирование нового блока требуется достаточно мощное оборудование, так же, как и для хакерской атаки, которая требует больших мощностей и продолжительных вычислений, поэтому атаковать алгоритм становится попросту невыгодным.

Недостатки алгоритма

Несмотря на всю надежность Proof-of-Work, у алгоритма есть и некоторые недостатки. В первую очередь, его минус в том, что для проведения необходимых расчетов требуется специальное мощное и дорогое оборудование. В результате расходы на добычу новых блоков растут, и теперь уже невозможно получить вознаграждение, добывая блоки на обычном компьютере, и майнеры вынуждены объединяться для получения прибыли. Кроме того, такие мощные компьютеры потребляют очень много энергии, что также влечет за собой дополнительные расходы. Результатом таких недостатков становится постепенная централизация системы.

 

Алгоритм Proof of Work как работает

 

Еще одним недостатком алгоритма считается так называемая «атака 51%», или атака большинства. Она становится возможной в том случае, если основная часть мощности сети контролируется одним или несколькими пользователями. Соответственно, они получают возможность контролировать и все происходящие в сети события: например, монополизировать добычу блоков и получение вознаграждений, так как они могут абсолютно свободно перекрыть доступ к завершению блоков другим майнерам.

 

Недостатки PoW

 

Также подобное большинство получает возможность отменять транзакции. К примеру, один майнер послал другому монеты, причем первый входит в 51%, а второй нет. Проводимая транзакция помещается в блок, но большинство не дает переводу состояться и блокчейн раздваивается. После этого большинство присоединяется к одной из веток, а их высокая мощность формирует цепочку, которая содержит больше блоков, а значит, именно она принимается сетью. В результате, отправленные деньги не достигают получателя. Именно такая лазейка часто используется злоумышленниками могут получать деньги. Несмотря на видимую простоту схемы, она не считается выгодной, так как требует больших затрат, а как только факт атаки становится известным, сеть считается скомпрометированной, пользователи покидают ее и цена криптовалюты падает.

Comments system Cackle