В современном мире криптовалюты становятся все более популярными и широко используются в различных сферах жизни. Работа блокчейна построена на одном из двух алгоритмов консенсуса: PoW и PoS (Proof of Work и Proof of Stake), используемых для подтверждения транзакций в блокчейн-сетях.
Концепция Proof of Work заключается в решении математической задачи для подтверждения транзакции. Этот процесс требует значительных вычислительных мощностей и энергозатрат. Именно это стало причиной негативного отношения к криптовалютам со стороны защитников окружающей среды.
Что такое Proof of Work (PoW)?
Proof of Work (PoW) — это алгоритм, используемый в блокчейн-сетях для подтверждения транзакций и обеспечения безопасности сети. Он был впервые введен в биткоине и стал основным алгоритмом для многих других криптовалют.
Технология блокчейн устроена таким образом, что в ней передаются два типа данных: транзакции и блоки. Чтобы провести транзакцию, необходимо лишь иметь закрытый ключ (его обеспечивает криптовалютный кошелек). Блок хранит список транзакций и именно алгоритм консенсуса определяют запись транзакции в блок.
Алгоритм PoW обеспечивает защиту от «повторной траты средств» (double spending), когда без согласования транзакции всей сетью появляется возможность отправлять одну и ту же монету разным участникам.
В PoW каждая транзакция представляется в виде хэша — уникальной строки символов. Майнеры должны найти такое значение хэша, которое удовлетворяет определенным условиям. Например, чтобы первые несколько символов хэша были нулями.
Майнеры начинают перебирать различные значения, добавляя к ним случайные числа, пока не найдут значение хэша, которое удовлетворяет условиям. Когда майнер находит правильное значение хэша, он отправляет блок в сеть и в него записываются транзакции.
Самый известный PoWk блокчейн – биткоин. Основой его формирования является майнинг – добыча новых блоков майнерами. Каждый блок появляется после решения сложной математической задачи, для чего и требуются серьезные вычислительные мощности. Как только в сети возникает попытка провести транзакцию, узлы консенсуса, которыми владеют майнеры, одновременно подтверждают ее легитимность. Если транзакция не подтверждена всеми узлами консенсуса, то она просто не запишется в сеть.
Консенсус Proof of Work обеспечивает защиту от подделок в сети блокчейн. Фейковые узлы создать невозможно, так как для участия в операциях нужно обладать реальной вычислительной мощностью, а нечестное поведение лишает майнеров дохода, так как ресурсы тратятся в любом случае, а подделку сеть не примет.
Преимущества алгоритма Proof of Work
- Безопасность. Алгоритм консенсуса PoW обеспечивает высокий уровень безопасности блокчейн-сети, так как для атаки на систему необходимо контролировать более 50% вычислительной мощности сети.
- Децентрализация. Proof of Work позволяет участникам сети свободно присоединяться и покидать ее, что способствует децентрализации и устойчивости системы.
- Проверяемость. Подтверждение транзакций в PoW основывается на математическом расчете, что делает процесс прозрачным и проверяемым.
Недостатки Proof of Work
- Энергозатратность: решение математических задач в PoW блокчейне требует большого количества энергии и вычислительных ресурсов, что может быть невыгодно и экологически небезопасно.
- Скорость транзакций: из-за сложности решения задачи и конкуренции между майнерами, время подтверждения транзакций в Proof of Work может быть длительным.
- Централизация: в PoW майнеры с более высокой вычислительной мощностью имеют больше шансов на подтверждение транзакций, что может привести к централизации контроля над сетью.
Заключение
PoW считается более безопасным, чем его конкурент PoS, так как для проведения атаки необходимо контролировать большую часть вычислительной мощности сети. Однако, он может быть уязвимым к 51%-ной атаке. Однако многие пользователи отказываются использовать криптовалюты, добытые в блокчейне PoW из-за своих убеждений.
Работа майнеров потребляет огромное количество электричества, а оборудование отличается выбросами тепла в атмосферу. Это не экологично и сообщества неравнодушных людей акцентируют внимание на возникающих проблемах. Именно поэтому был придуман и стал таким популярным алгоритм консенсуса PoS, решающий проблему защиты окружающей среды.
В будущем можно ожидать развития и усовершенствования как Proof of Work, так и Proof of Stake. Некоторые проекты уже предлагают гибридные алгоритмы, которые комбинируют элементы обоих подходов для достижения лучших результатов. Также возможно появление новых алгоритмов, которые будут сочетать преимущества PoW и PoS.
