КЛЮЧОВИ ИЗВОДИ
- Доказателството за работа (PoW) е децентрализиран механизъм за консенсус, който изисква от членовете на мрежата да полагат усилия за решаване на произволен математически пъзел, за да се предотврати възможността някой да изиграе системата.
- Доказателството за работа се използва широко в добива на криптовалути, за валидиране на трансакции и добив на нови токени.
- Благодарение на доказателството за работа трансакциите с биткойн и други криптовалути могат да се обработват по сигурен начин от равнопоставени участници, без да е необходима доверена трета страна.
- Мащабното доказателство за работа изисква огромни количества енергия, които само се увеличават с присъединяването на повече миньори към мрежата.
- Доказателството за залог (Proof of Stake – POS) е един от няколкото нови консенсусни механизми, създадени като алтернатива на доказателството за работа.
Разбиране на доказателството за работа
Това обяснение ще се съсредоточи върху доказателството за работа, както то функционира в мрежата на биткойн. Биткойн е цифрова валута, която се основава на вид разпределена счетоводна книга, известна като „блокчейн“. Тази счетоводна книга съдържа запис на всички транзакции с биткойни, подредени в последователни „блокове“, така че никой потребител не може да похарчи два пъти някоя от своите наличности. За да се предотвратят фалшификации, книгата е публична, или „разпределена“; променена версия бързо ще бъде отхвърлена от другите потребители.
Начинът, по който потребителите откриват фалшифицирането на практика, е чрез хешове – дълги низове от числа, които служат като доказателство за работа. Ако даден набор от данни се преведе през хеш функция (биткойн използва SHA-256), тя ще генерира само един хеш. Поради „ефекта на лавината“ обаче дори малка промяна в която и да е част от оригиналните данни ще доведе до напълно неразпознаваем хеш. Какъвто и да е размерът на оригиналния набор от данни, хешът, генериран от дадена функция, ще бъде със същата дължина. Хешът е еднопосочна функция: тя не може да се използва за получаване на оригиналните данни, а само за проверка дали данните, които са генерирали хеша, съответстват на оригиналните данни.
Генерирането на просто всеки хеш за набор от транзакции с биткойн би било тривиално за един съвременен компютър, така че за да превърне процеса в „работа“, мрежата на биткойн задава определено ниво на „трудност“. Тази настройка се настройва така, че нов блок да се „добива“ – да се добавя към блокчейна чрез генериране на валиден хеш – приблизително на всеки 10 минути. Задаването на трудността се извършва чрез определяне на „цел“ за хеша: колкото по-ниска е целта, толкова по-малък е наборът от валидни хешове и толкова по-трудно е да се генерира такъв. На практика това означава хеш, който започва с много дълъг низ от нули.
Специални съображения
Тъй като даден набор от данни може да генерира само един хеш, как миньорите се уверяват, че генерират хеш под целевия? Те променят входните данни, като добавят цяло число, наречено nonce („число, използвано веднъж“). След като бъде намерен валиден хеш, той се разпространява в мрежата и блокът се добавя в блокчейна.
Добивът е състезателен процес, но той е по-скоро лотария, отколкото състезание. Средно на всеки десет минути някой ще генерира приемливо доказателство за работа, но кой ще бъде той, може само да се гадае. Миньорите се обединяват, за да увеличат шансовете си за добив на блокове, което генерира такси за транзакции и за ограничен период от време – награда от новосъздадени биткойни.
Доказателството за работа прави изключително трудно промяната на който и да е аспект на блокчейна, тъй като подобна промяна би изисквала повторно добиване на всички следващи блокове. Освен това е трудно един потребител или група потребители да монополизират изчислителната мощ на мрежата, тъй като машините и мощността, необходими за изпълнение на хеш-функциите, са скъпи.
Ако част от мрежата за добив започне да приема алтернативно доказателство за работа, това е известно като твърда вилица.
Пример за доказателство за работа
Доказателството за работа изисква от компютъра произволно да изпълнява функции за хеширане, докато получи изход с правилния минимален брой водещи нули. Например хешът за блок № 660000, добит на 4 декември 2020 г., е 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6. Блок наградата за това успешно хеширане е 6,25 BTC.
Този блок винаги ще съдържа 745 транзакции, включващи малко над 1666 биткойна, както и заглавието на предишния блок. Ако някой се опита да промени сумата на транзакцията дори с 0,000001 биткойна, полученият хеш ще бъде неразпознаваем и мрежата ще отхвърли опита за измама.
Критика на доказателството за работа
Системите за доказване на работата са обект на доста критики, най-вече по отношение на огромния им апетит за електрическа енергия:
- Енергийни изисквания. Според New York Times през 2009 г. е било възможно да се добие един биткойн с помощта на обикновен настолен компютър и незначително количество електроенергия. Но в наши дни, за да добиете един биткойн, ще трябва да консумирате количество електроенергия, равно на това, което стандартното семейство би използвало за девет години. През януари 2022 г. заместник-председателят на Европейския орган за ценни книжа и пазари Ерик Тедеен призова ЕС да забрани модела на доказателство за работа в полза на модела на доказателство за залог поради по-ниските му енергийни емисии.
- Централизация. Една от най-привлекателните характеристики за инвеститорите в криптовалути е децентрализацията. Благодарение на интензивните изчислителни и енергийни изисквания на доказателството за работа обаче операциите по добив са се централизирали в малък брой големи предприятия. Това потенциално може да доведе до това няколко структури да контролират по-голямата част от операциите с криптовалута.