Bitzlato

Алгоритм достижения консенсуса Proof of Work: как это работает

Алгоритм достижения консенсуса Proof of Work: как это работает

Понятие и принцип алгоритма Proof of Work

Для майнинга криптовалют используются различные алгоритмы, однако одним из самых старых и распространенных остается Proof of Work (PoW, «пруф оф ворк», доказательство выполненной работы) — на нем основан Bitcoin. В то же время алгоритм PoW выполняет сразу несколько важнейших для существования цифровых активов функций, некоторые из которых не совсем очевидны.

Понятие «сложности» в майнинге

Майнинг — подбор (поиск) хэша (ключа) к блоку, для его создания.
Иными словами перед вами электронный кодовый замок, найдя ключ к которому майнер получит вознаграждение и блок будет включён в общий блокчейн.
Вот как выглядит блок bitcoin:
* Hash: 00000000000001c21dbf4715d5da1a288061faa21e950dd8df6ae25c8b55d868
* Previous block?: 000000000000056a7dcf283f627c2a17c55ffe1937a6ed2bc467d9c524311da2
* Difficulty: 1 690 895.803052 (Bits: 1a09ec04)
* Transactions: 184
* Total BTC: 4251.63216933
* Size: 58.913 kilobytes
* Merkle root: 98c5d975bf556f0344770eee7ab31688a1c108223c14cea908ff99b0ab8fe947
* Nonce: 3723473450
Для решения задачи системой выдаётся хэш, в который майнер должен хэшировать блок.
Майнер предпринимает первую попытку, в ходе неё у него вычисляется хэш, который не совпадает с заданным, а значит что система не подтверждает его, и продолжается дальнейший поиск ключа.

Сложность добычи блока (нахождения совпадающего хэша) зависит от количества майнеров и их мощностей. Сложность выражается, например в блокчейне bitcoin, в количестве нолей в хэше.

При подключении к поиску блока большого количества майнеров — сложность увеличивается. Если при прежнем раскладе переберался 1 миллиард комбинаций, чтобы найти ключ, то при бОльшем количестве майнеров вырастает необходимость перебрать уже 2 миллиарда комбинаций. Майнер подобрал хэш, блок включается в блокчейн, транзакции считаются подтверждёнными, майнер получил вознаграждение.

Особенности Proof of Work


Каждый блок содержит хеш предыдущего блока, образуя цепь. Блок изменить невозможно — возможно лишь создать блок на той же «высоте», который будет содержать в себе hash предыдущего блока. Для проведения такого процесса нужно проделать работу по нахождению всех предыдущих блоков. Высокая сложность (практическая невозможность) этого процесса защищает цепочку блоков.

Алгоритм proof of work защищает от double-spending атаки (Двойная трата или Double-spending называется удачное использование одних и тех же средств дважды), тем, что верифицирует каждую транзакцию, которая добавляется в цепочку блоков, на предмет того, что средства, содержащиеся в транзакции, не были потрачены ранее.
Например
У вас на счету было 1.2 BTC, вы совершили трату на всю сумму, транзакция подтверждена, а это значит что информация о вашей трате была записана в блокчейн и у вас не будет возможности потратить сумму второй раз, т.к. по данным в блокчейне вы сумму уже потратили.

Достоинства Proof of Work

Важным фактором является невозможность устроить DDos-атаку.

При DDoS-атаке тысячи пользователей подключаются к серверу и из-за невозможности сервера обработать операции всех пользователей сайт начинает зависать, в это время новые пользователи не могут совершать никаких операций.

Чтобы устроить DDoS-атаку необходимо колоссальное количество денег, которое не сможет окупиться никаким образом.
Например
В случае с блокчейном DDoS-атаку возможно устроить единственным способом: необходимо создавать огромное количество мелких транзакций. Блок биткоина ограничен 1МБ, а это значит что на обработку большого количества мелких транзакций майнеры будут тратить очень много времени и «реальные» транзакции не будут попадать в блоки, из-за этого образуется большое количество неподтверждённых транзакций, а это значит что каждая сделка может ожидать подтверждения сутками.

Недостатки консенсуса

Бессмысленные энергетические затраты — большое количество узлов производят вычисления, но в реальности только один (первый) проводит успешную работу и получает вознаграждение.

Основным недостатком пруф оф ворк — это уязвимость к «атаке-51».

Если майнер или пул майнеров контролирует больше половины хэшрейта, то появляется возможность полностью контролировать сеть: они могут добавлять новые блоки, манипулировать двусторонним операциями и не подтверждать новые транзакции. Также «Атака 51%» может привести к тому, что недобросовестные майнеры смогут использовать одну и ту же монету несколько раз, отзывая совершенные с ней транзакции, что является double-spending или «двойной тратой». При этом атакующая сторона не может менять информацию в уже добавленных блоках и генерировать новые криптовалюты.

Однако это возможно только с «новенькими» криптовалютами, в которых мало майнеров.
Это интересно
Ниже мы представили процентное соотношение крупнейших майнинг-пулов в сети bitcoin.

По диаграмме можно сказать, что каждому из них далеко до 51% владения всех мощностей, однако это предметная картинка: пулами BTC.com и AntPool владеет одна и та же компания Bitmain, занимающаяся производством майнинг-оборудования ASIC.
процентное соотношение пулов добычи bitcoin на bitzlato

Где используется PoW

logo bitcoin
Bitcoin
logo etherium
Etherium
bitcoin cash logo
Bitcoin
Cash
litecoin logo
Litecoin
bitcoin SV logo
Bitcoin SV
monero logo
Monero
dash logo
Dash
dogecoin logo
Dogecoin

Перспективы PoW

PoW остается самым «старым» и надёжным методом обеспечения работы криптовалютных проектов. Но многие считают его эволюционно устаревшим, и появляющиеся в последнее время криптовалюты используют альтернативные варианты консенсусов — Proof of Stake, Proof of Capacity (майнинг на жестких дисках) и др. Эти консенсусы требуют меньших вложений для конечного потребителя и более доступны.

Если они покажут себя достаточно успешными, PoW-технологии майнинга и подтверждения могут в перспективе отойти на задний план. Так, еще в ноябре 2017 года состоялся релиз протокола Casper для сети Ethereum и реализации алгоритма Proof of Stake, а до 2021 года планируется реализовать полный переход на этот консенсус с целью ухода от последствий дальнейшего увеличения сложности.

Заключение

На уровень ниже, уже внутри вполне честной биржи или обменника, также могут подстерегать мошенники. В этом случае схемы защиты от них будут напрямую зависеть от устройства и системы функционирования выбранного сервиса. В частности о том, как обезопасить себя работая с сервисами Bitzlato вы можете прочитать в отдельном материале.
Обменять криптовалюту по
самому выгодному курсу прямо в Telegram
Биткоин
Альткоины
Стейблкоины
Обменять криптовалюту по самому выгодному курсу
Вид бесплатного кошелька
Читайте также в блоге