Что такое Proof of Work в блокчейне
Proof of Work — это децентрализованный механизм консенсуса, используемый различными блокчейнами для добычи (майнинга) криптовалют. Он основан на тех усилиях, которые должны приложить участники сети, чтобы решить математическую головоломку и тем самым подтвердить производимые транзакции, генерируя вместе с тем новые коины.
Являясь одноранговым способом обработки транзакций, Proof-of-Work гарантирует равные права всех участников сети, децентрализованное распределение данных между ними и максимальную степень защиты от мошенничества и хакерских атак. Благодаря Proof-of-Work у участников также отпадает необходимость обращаться к услугам третьих лиц для проведения и подтверждения операций.
История метода Proof of Work
Несмотря на то, что Proof-of-Work прочно ассоциируется с Bitcoin и был популяризирован в 2008 году именно благодаря ему, когда некто под псевдонимом Сатоши Накамото впервые опубликовал white paper биткоина, алгоритм PoW намного старше. В мире компьютерных разработчиков данная концепция была известна еще с начала 1990-х годов, а активно использоваться начала в 1999 году, когда программисты Маркус Якобссон и Ари Юэлс использовали его в серии своих научных статей.
Спустя несколько лет, а именно в 2004 году, Хэл Финни адаптировал концепцию PoW под сферу безопасности цифровых инвестиций, подкрепив данный механизм алгоритмом хеширования SHA-256. Появление Bitcoin же, позаимствовавшего механизм главным образом в качестве инструмента обеспечения безопасности (чем больше блоков майнеры добавят в блокчейн, тем он стабильнее), очень быстро сделало PoW доминирующим алгоритмом на рынке. Кстати, именно Хэл Финни был первым получателем биткоин-транзакции, так что можно сказать, что первое практическое внедрение PoW проводилось под его надзором.
Как работает метод Proof of Work
На практике Proof-of-Work означает следующее: майнеры как бы доказывают блокчейн-сети, что проделали необходимую работу для создания блока транзакции и его добавления в реестр. С точки зрения майнеров, при помощи вычислительной мощности своего оборудования они преобразуют энергию в поиск блоков и решение математических задач, тем самым являясь своеобразным «двигателем» всей сети и происходящих в ней операций. За это в качестве вознаграждения майнеры получают новые коины и таким образом зарабатывают криптовалюту и увеличивают свой доход.
По сути майнинг PoW — это соревнование, в котором майнеры пытаются первыми решить криптографическую головоломку, которая позволит им добавить в блокчейн новый блок, выполнить операцию и получить за это награду. Майнер, оказавшийся первым, становится своего рода «победителем» математической гонки, но получает награду лишь после того, как протокол PoW проверит правильность и достоверность его вычислений.
Майнинг представляет собой колоссальную работу с числами посредством подключенных к сети компьютеров и узлов. Прежде чем майнеру удастся подыскать верный хеш и решить головоломку, компьютер успевает совершить тысячу проб и кодовых ошибок. Поэтому чем мощнее используемый для этого компьютер и чем больше высокопроизводительных видеокарт задействовано, тем больше хешей удастся найти и тем больше криптовалюты майнер заработает.
Proof-of-Work чем-то напоминает лотерею, поскольку в процессе проб майнеры создают блоки-кандидаты и ждут, когда один из них удовлетворит условия сети и сможет пройти дальше. Данный механизм также часто сравнивают с добычей алмазов в угольной шахте: чтобы добыть как можно больше драгоценных камней, нужна суперинновационная кирка, но и то по пути все равно будет попадаться куча бесполезных камней, прежде чем удастся нарыть что-то действительно стоящее.
Также система PoW имеет функцию усложнения или упрощения алгоритмов работы. Например, если блоки создаются слишком активно и сеть близка к перегрузке, алгоритмы и условия добычи усложняются, чтобы занять у майнеров больше времени. Точно так же это может работать и наоборот.
Преимущества и недостатки Proof of Work
К бесспорным преимуществам механизма Proof of work относится:
- Высочайший уровень безопасности. За счет регулярного создания новых блоков и развития сети ни DDoS, ни даже более серьезные хакерские атаки не способны подорвать систему блокчейна и фальсифицировать данные. Во многом именно благодаря этому Bitcoin благополучно существует уже более десяти лет.
- Большой доход. При использовании мощного оборудования или в рамках объединения в пулы (сообщества) майнеры могут обеспечить себе стабильный пассивный заработок криптовалюты.
- Децентрализация. Механизм PoW делает невозможным доминирование одного или нескольких игроков — их влияние и права всегда одинаковы.
Однако за этими преимуществами кроются и недостатки, которые ставят сегодня существование Proof-of-Work под угрозу:
- Высокое потребление энергии. По оценкам Кембриджского университета, ежегодно майнеры потребляют столько же электричества, сколько потребляет вся Аргентина.
- Ущерб для экологии и международное осуждение. Как следствие предыдущего пункта, майнинг наносит непоправимый вред окружающей среде, за который активно подвергается критике странами Европы и даже находится под запретом в некоторых из них (например, бан PoW в Китае).
- Дорогостоящее оборудование. Чтобы заниматься майнингом всерьез и действительно создать стабильный источник заработка, потребуется солидный бюджет на приобретение ASIC или по крайней мере его облачный аналог.
- Высокие комиссии при низкой скорости транзакций. Данный недостаток отмечается не у всех блокчейнов на основе PoW, но у многих, что объясняется просто: чем больше количество майнеров, участвующих в добыче блоков, тем выше конкуренция и тем хуже условия.
Proof of Work vs Proof of Stake
Proof-of-Work считается самым старым и проверенным механизмом консенсуса в сфере криптовалют, поскольку его первая альтернатива Proof-of-Stake (также называемая минтингом или стейкингом) появилась лишь в 2012 году, одновременно с запуском системы Peercoin. Пользователи PoS зовутся валидаторами и получают вознаграждение не за совершенную работу, а за первоначальную сумму монет, которую положили на счет и заморозили в сети.
Главная разница между Proof of Work и Proof of Stake заключается в том, что PoS не требует мощного оборудования и больших затрат электроэнергии, легко масштабируется и обрабатывает транзакции не только быстрее, но и дешевле. За счет этого PoS в современных реалиях выглядит куда привлекательнее PoW, ведь вдобавок ко всему он экологичный и простой в использовании, а значит, доступен широкому числу пользователей и может помочь криптоиндустрии наконец-то провести мост к традиционной экономике.
Серьезных минусов у Proof-of-Stake как таковых нет, за исключением того, что Proof-of-Work считается более безопасным. Однако это легко решают дополнительные алгоритмы шифрования и использование холодных кошельков.
Альтернативы метода Proof of Work
Помимо уже описанного нами Proof-of-Work, также существуют и другие альтернативные механизмы, а именно:
- Proof of Authority. Чтобы стать валидатором, пользователь должен сначала заработать положительную репутацию, что весьма непросто. Зато это мотивирует их держаться за свое «место» и активно участвовать в процессе транзакций, поскольку невыполнение условий сети влечет за собой потерю всех накопленных репутационных очков.
- Proof of Weight. Данный вид консенсуса имеет несколько разветвлений на практике, но, как правило, все они учитывают объем хранимых пользователем данных, то есть количество хранимой в сети криптовалюты. Следовательно, чем солиднее сетевые сбережения пользователя, тем быстрее его счет растет. Этот механизм очень гибкий и настраиваемый, поэтому хорошо масштабируется, но, увы, не предлагает надежных способов стимулирования участников.
- Delegated Proof of Stake (DPoS). Согласно определению данного механизма, пользователи голосуют не за достоверность того или иного блока, а за кандидатов, которые будут проверять эту достоверность от их лица. Это напоминает своего рода президентские выборы: в EOS, например, может существовать всего 21 «избранник сети», которые выбираются из тысячи добровольцев и периодически сменяют друг друга. В случае, если избранному делегату не удается проверить блок и действительность транзакции, он тут же заменяется другим. Главная особенность делегированного подтверждения в том, что оно основано на сотрудничестве, а не на соревновании, как PoW, что здорово экономит участникам ресурсы и повышает энергоэффективность ставок.
Лучшие монеты для майнинга на базе Proof of Work
Поскольку Proof of Work является первым видом консенсуса и, можно сказать, косвенным родителем Bitcoin, именно этот механизм по сей день использует большинство криптовалют. Наиболее известными и надежными считаются:
- Bitcoin. Самый яркий пример PoW, не включить который в топ было бы кощунством! Запущенная в 2009 году, монета до сих пор считается непревзойденным лидером рынка и держит достаточно высокую ценовую планку по сравнению с конкурентами.
- Litecoin. Один из самых первых альткоинов, созданный в 2011 году на основе кода Bitcoin. Имеет высокую скорость транзакций и отличается не менее высокой стабильностью.
- Dogecoin. «Мемная» криптовалюта, появившаяся лишь в 2013 году как шутка, но в итоге занявшая достаточно крепкие позиции на крипто рынке, пусть и не очень выдающиеся по показателям.
В этот же список можно включить и криптовалюту Ethereum — прямого конкурента Bitcoin с очень достойной рыночной капитализацией, высоким курсом, собственным блокчейном и целой экосистемой проектов. Однако сегодня на первый план вышла обновленная версия Ethereum 2.0 на базе Proof-of-Stake, поэтому присутствие данного альткоина среди best proof of work coins to mine несколько спорно.