Что такое Proof-of-Work?

Proof-of-Work (PoW) является оригинальным консенсусным алгоритмом в сети Blockchain. Данный алгоритм используется для подтверждения транзакций и создания новых блоков в цепочке. С помощью PoW шахтеры конкурируют друг с другом за завершение транзакций в сети и получают вознаграждение.




В системе пользователи отправляют друг другу цифровые маркеры. Децентрализованная бухгалтерская книга собирает все транзакции в блоки. Однако следует проявлять осторожность, чтобы подтвердить транзакции и создать блоки. Эта ответственность лежит на специальных узлах, называемых шахтерами, а процесс называется добыча или майнинг.

Основными принципами работы являются сложная математическая головоломка и возможность легко доказать решение.


Что значит «математическая головоломка»?

Это проблема, которая требует много вычислительной мощности для решения.

Их много, например:

· хеш-функции, или как найти вход, зная выход.

· целое число, разложение, другими словами, как представить ряд как произведение двух других чисел.

· протокол головоломки.

Если сервер подозревает DoS-атаку, он требует вычисления хеш-функций для некоторых узлов в определенном порядке. В этом случае происходит действие нахождения цепочки значений хэш-функций.
Ответ на проблему PoW или математическое уравнение называется хешем.

По мере роста система блокчейн сталкивается с все большим и большим объемом трудностей. Алгоритмы нуждаются в большей и большей мощности хеширования. Получается что, сложность задачи является чувствительной проблемой.


Почему так происходит?

От этого зависит точная работа и скорость системы Blockchain. Но проблема не должна быть слишком сложной. Если это так, генерация блока занимает много времени. Операции застревают без выполнения, и в результате рабочий процесс зависает в течение некоторого времени. Если проблема не может быть решена в определенные сроки, генерация блоков будет своего рода чудом.

Но если проблема слишком проста, она подвержена уязвимостям, DoS-атакам и спаму. Решение должно быть легким для работы с функционалом, но трудным для хакерских покушений. В противном случае не все узлы смогут анализировать, правильно ли они вычисляются.

Тогда придется доверять другим узлам, и это нарушает одну из самых важных функций Blockchain - прозрачность.



Как этот алгоритм реализован в блокчейн?

Шахтеры решают головоломку, формируют новый блок и подтверждают транзакции. Насколько сложна головоломка, зависит от количества пользователей, текущей мощности и сетевой нагрузки. Хэш каждого блока содержит хэш предыдущего блока, что повышает безопасность и предотвращает любое нарушение блока. Если шахтер сумеет решить головоломку, формируется новый блок. Транзакции размещаются в этом блоке и считаются подтвержденными.


И где обычно используется PoW?

Доказательство работы используется во многих системах криптовалют. Наиболее известным применением PoW является Биткоин. Именно он заложил основу такого консенсуса. Головоломка - Хэшкэш. Этот алгоритм позволяет изменить сложность головоломки на основе общей мощности сети. Среднее время формирования блока составляет 10 минут. Подобные системы на основе Биткоинов, такие как Litecoin, имеют сходную систему.

Другим крупным проектом с Proof-of-Work является Ethereum. Учитывая, что на платформе Эфириум реализовано почти три из четырех проектов, можно с уверенностью сказать, что большинство приложений системы блокчейн используют модель консенсуса PoW.


Зачем использовать в первую очередь консенсусный алгоритм PoW?

Основными преимуществами являются защита от DoS-атак и низкое влияние доли на возможности добычи.

Защита от DoS-атак. Proof-of-Work накладывает определенные ограничения на действия в сети. Хакерам нужно много усилий для выполнения своих действий. Эффективная атака требует большой вычислительной мощности и много времени для выполнения вычислений. Поэтому атака возможна, но бесполезна, поскольку затраты слишком высоки.

Возможности добычи. Неважно, сколько денег у вас в кошельке. Важно иметь большие вычислительные возможности для решения головоломок и формирования новых блоков. Таким образом, держатели огромных денег не отвечают за принятие решений по всей сети.



Какие существуют недостатки в консенсусном алгоритме PoW?

Основными недостатками являются огромные расходы, «бесполезность» вычислений и 51% атака.

Огромные расходы. Для разработки сложных алгоритмов для разработки требуется высокоспециализированное компьютерное оборудование. Затраты в данном случае неуправляемы. Добыча становится доступной только для специальных горных бассейнов.

Эти специализированные машины потребляют большое количество энергии для запуска, что увеличивает затраты. Большие затраты угрожают централизации системы, поскольку она приносит пользу. Это легко увидеть на примере системы Биткоин.

«Бесполезность» вычислений. Шахтеры делают много работы, чтобы генерировать блоки. На этот процесс расходуется много энергии. Однако их вычисления не применимы нигде. Они гарантируют безопасность сети, но не могут применяться к бизнесу, науке или в любой другой области.


51% атаки, о чем вы говорите?

Атака на 51% или атака большинства - это случай, когда пользователь или группа пользователей контролируют большую часть мощности. Нападающие получают достаточную мощность для управления большинством событий в сети.

Они могут монополизировать создание новых блоков и получать вознаграждение, поскольку они могут помешать другим шахтерам завершить блоки. Им под силу отменять транзакции.

Предположим, Алиса послала Сергею деньги с помощью системы блокчейн. Девушка участвует в 51% атаке, парень - нет. Эта транзакция помещается в блок. Но нападавшие не пускают деньги. В цепи есть вилка. Кроме того, шахтеры присоединяются к одной из ветвей. И поскольку у них есть большая часть вычислительной мощности, их цепочка содержит больше блоков.

В сети продолжается ветка, которая длится дольше, а более короткая - отклонена. Таким образом, сделка между Алисой и Сергеем не состоится. Парень не получает деньги. После этих шагов злоумышленники могут отменить транзакции.

51% атака не является выгодным вариантом. Это требует огромного количества горной промышленности. И как только она становится публичной, сеть считается скомпрометированной, что приводит к оттоку пользователей. Это неизбежно приведет к снижению цены криптовалюты. Следовательно, средства теряют свою ценность.



-----------------------
Автор: Александра 81
Авторские права на статью принадлежат mmgp.ru

Интересно. Спасибо за статью.

Что еще за горные бассейны? Майнинг-пулы что ли? ))))

Они, родимые