Что такое Proof of Work

PoW (Proof of Work) - это один из самых основных механизмов консенсуса в пространстве блокчейн. Ранние проекты блокчейн, такие как Bitcoin, Ethereum и Litecoin, использовали PoW для обеспечения согласованности и устойчивости к взлому блокчейна.

Простое объяснение PoW заключается в том, что все узлы сети пытаются ответить на один и тот же математический вопрос. Тот, кто разгадает его первым, сможет регистрировать транзакции и получать соответствующее вознаграждение (новую криптовалюту, эмитированную блокчейном).

В 1993 году два пионера криптографии, Синтия Дворк и Мони Наор, впервые предложили PoW в своей статье. В 2008 году Сатоши Накамото выбрал PoW в качестве механизма консенсуса для Биткойна. По мере того, как цена Биткойна стремительно росла, мир постепенно увидел силу PoW. Сегодня PoW стал одним из основных механизмов консенсуса.

7 августа 2010 года Сатоши Накамото написал на форуме Bitcoin Talk, что "Proof-of-work обладает тем приятным свойством, что его можно передавать через ненадежных посредников". Proof of Work требует много энергии, что, в свою очередь, дает блокчейну сильную способность противостоять атакам. Таким образом, подделывать блокчейн при PoW чрезвычайно дорого.

Как работает PoW?

Для того чтобы достичь консенсуса по транзакциям в течение определенного периода времени, PoW требует, чтобы узлы участвовали в гонке за учет. В proof-of-work так называемая "работа" на самом деле является математическим вычислением, в котором решающую роль играет вычислительная мощность (хэшрейт).

Единственный способ решить проблему в PoW - наращивать вычислительную мощность, пытаясь снова и снова, чтобы в конце концов найти единственно правильный ответ. Как только правильный результат достигнут, он может быть легко проверен всеми узлами посредством широковещательной рассылки. Затем транзакции на этом блоке будут проверены всей сетью. Наконец, сеть переходит в следующий раунд соревнований. Весь этот процесс называется "добыча полезных ископаемых".

Хотя только один узел может получить вознаграждение в каждом раунде соревнования, каждый раунд независим друг от друга, поэтому битва за регистрацию транзакций на самом деле является войной за вычислительную мощность. Чем выше хэшрейт, контролируемый узлом, тем большее вознаграждение он получит. Чем больше количество узлов и чем больше энергии потребляет вся сеть, тем более безопасным будет блокчейн.

PoW четко разработан, и Биткоин, использующий PoW, теоретически является самой децентрализованной криптовалютой. Без него сеть Биткойн, не требующая доверия, никогда не будет работать.

Плюсы PoW:

1. Простой, надежный и легко реализуемый.
2. Высокая степень децентрализации. Не требуется центральный орган. Узлы могут свободно входить и выходить из блокчейна.
3. Теоретическая стоимость атаки очень высока, что делает блокчейн PoW безопасным и надежным. Злоумышленник, задумавший подделать информацию в блокчейне, должен контролировать более половины вычислительной мощности всей сети (51% хэшрейта).

Минусы Pow:

1. Энергоемкий.

Опора только на вычислительную конкуренцию делает PoW энергоемким.

По мере роста хэшрейта сети Биткоин, энергопотребление майнинга стало глобальной проблемой. По оценкам Кембриджского центра альтернативных финансов, по состоянию на 10 мая 2021 года глобальное годовое потребление электроэнергии для майнинга биткоина достигло 149,37 ТВтч. Если сравнивать это число со странами, то Биткойн потребляет больше энергии, чем 100 стран, таких как Малайзия и Украина, и почти столько же, сколько Вьетнам, который занимает 25 место.

Кроме того, значительная часть энергии, потребляемой Bitcoin, поступает из невозобновляемых источников энергии, таких как уголь, что вызывает озабоченность экологии. В результате несколько стран, включая Китай, полностью запретили майнинг биткоина.

1. Неэффективно

При PoW транзакции в блокчейне Биткоина требуют много времени для подтверждения, а пропускная способность сети очень низкая.

Из-за сложности, установленной PoW, время блока биткоина составляет около 10 минут, что означает, что для фактического подтверждения транзакции требуется до часа (после примерно 6 блоков). TPS сети Биткоин составляет около 7, что означает, что в секунду может быть обработано только 7 транзакций.

1. Требование к оборудованию и его централизация

Хотя в первые дни существования Биткойна персональные центральные процессоры были самым распространенным оборудованием для майнинга, по мере роста цен на Биткойн конкуренция за вычислительную мощность усилилась. Высокопроизводительные видеокарты и даже специализированные ASIC-майнеры стали мейнстримом майнинга. По мере повышения порога оборудования для майнинга, профессиональные майнинговые пулы контролировали большую часть хэшрейта, что противоречило первоначальному замыслу децентрализации.

Другие блокчейны, использующие PoW

Биткоин и Litecoin

Биткоин - первая криптовалюта в истории человечества и место рождения механизма PoW; в свою очередь, энергозатратный механизм PoW стал уникальной меткой Биткоина. В обозримом будущем Биткойн будет продолжать использовать механизм консенсуса PoW.

Помимо Биткойна, многие ранние валюты позаимствовали у Биткойна и переняли механизм PoW, например, Litecoin (LTC). Более того, несколько форков Биткоина также приняли механизм PoW, например, Bitcoin Classic (BGH), Bitcoin Cash (BCH) и т.д.

Ethereum

Ethereum, родившийся в 2014 году, также использует механизм консенсуса PoW. Однако, учитывая ряд недостатков механизма PoW, Ethereum собирается перейти на механизм консенсуса PoS (Proof of Stake), который потребляет меньше энергии и является более эффективным, и этот процесс как раз и называется ETH 2.0.
В конце 2020 года Ethereum уже запустил цепочку маяков, использующую механизм консенсуса PoS, и ожидается, что в течение 2022 года основная цепочка Ethereum объединится с цепочкой маяков, таким образом, полностью перейдя на механизм консенсуса PoS.
Помимо Ethereum, несколько криптовалют, которые ранее использовали механизм консенсуса PoW, также рассматриваются на предмет перехода на механизм PoS, например, Dogecoin (DOGE).

Заключение

Как самый ранний механизм консенсуса блокчейна, PoW широко использовался и вдохновил все последующие проекты блокчейна. Механизм PoW имеет как незаменимые преимущества, так и существенные недостатки. По мере развития индустрии блокчейна и увеличения количества пользователей возникла проблема нерационального использования энергии и недостаточной эффективности механизмов PoW.
В настоящее время различные новые публичные сети появились под знаменем более децентрализованных, энергосберегающих и эффективных, собирая урожай новых пользователей, но, в конечном счете, им трудно поколебать статус Биткойна, который все еще использует механизм PoW. Появится ли в будущем "идеальный консенсус", который решит проблемы механизма PoW, сохранив при этом безопасность и децентрализацию? За этим стоит следить.

Автор: Эшли Переводчик:Эшли
Рецензент(ы) : Хьюго, Эдвард
Отказ от ответственности:

• Данная статья представляет собой лишь мнение обозревателей и не является инвестиционным предложением.
  *Gate.io оставляет за собой все права на эту статью. Перепечатка статьи будет разрешена при условии ссылки на Gate.io. Во всех остальных случаях будут предприняты юридические действия в связи с нарушением авторских прав.