И каждый новый подтверждённый блок содержит в себе информацию о хэше предыдущего блока, что обеспечивает их логическую и криптографическую связь. А поскольку для получения этого нового блока нужно проделать вычислительную работу, то алгоритм и начали называть Proof-of-Work – «подтверждение работы». В то время как PoW требует вычислительной работы для проверки и добавления новых блоков в цепочку, PoS оперирует на основе участия владельцев криптовалюты, используя их долю (стейк) в сети для принятия решений. Узлы консенсуса в таких сетях называют валидаторы (вместо майнеров), а сам процесс нахождения консенсуса – стейкингом (вместо майнинга). Proof of Work — это фундаментальный алгоритм, который широко используется для защиты блокчейна, позволяя майнерам решать сложные математические задачи и зарабатывать вознаграждение в криптовалюте. Несмотря на pow это преимущества, главным из которых является его проверенная годами надежность, у него есть и минусы, включая возможность атак 51% и концентрацию власти в руках крупных майнинговых ферм.
Как работает майнинг биткоина. Что такое алгоритм PoW простыми словами
Все узлы в ней равны, то есть – обладают равными правами и не имеют преимуществ друг перед другом. Активные узлы называются майнерами – именно они и ищут решение уравнения. Для это им нужно угадать или подобрать псевдослучайное число nonce. Если его, вместе с информацией, содержащейся в блоке, пропустить через хэш-функцию, то должен получиться заданный результат – хэш блока. Когда это число будет найдено, остальные участники сети просто подставят его в функцию, чтобы убедиться в правильности решения. А в 2009 году стало известно, что данный алгоритм был доработан для обеспечения безопасности первой в мире криптовалютной сети Биткойн.
Майнинг по алгоритму Proof-of-Work (PoW)
Но вычисления, которые выполняются в рамках PoW, не служат никакой общественно-полезной цели, это лишь архитектурная особенность блокчейнов. Иными словами, на майнинг тратится неоправданно много ресурсов, которые можно было бы использовать не на защиту блокчейна, а для решения более насущных проблем человечества. Впервые он был реализован в Биткоине, но сама концепция появилась задолго до этого. Доказательство работы было описано ещё в начале 90-х и применялось тогда для защиты от спама.
Proof of Capacity (PoC) / Proof of Space
- Всё же криптовалюты, как явление, развиваются слишком непродолжительный срок, чтобы можно было выстраивать чёткие прогнозы.
- Владельцы ADA имеют возможность участвовать в процессе стейкинга, залагая свои монеты в сеть в качестве гарантии своего участия.
- Разгадывание — это простейший перебор миллионов комбинаций кода, требующий однако огромных вычислительных мощностей и создающих доказательство `работы`.
- А поскольку для получения этого нового блока нужно проделать вычислительную работу, то алгоритм и начали называть Proof-of-Work – «подтверждение работы».
- При этом каждый хэш несет в себе информацию предыдущих блоков сети.
- Например, существует модификация механизма консенсуса PoS, в которой происходит делегирование доли (Delegated Proof of Stake).
Процесс этот требует значительных вычислительных мощностей, а в связи с этим – и электроэнергии. Поэтому после того, как очередной узел таки первым вычислит правильный ответ – остальные участники сети смогут подтвердить правильность его вычислений. И если оно верное – узел получит право добавить новый блок в блокчейн, а также – всё то вознаграждение в криптовалюте, что в этом блоке будет храниться. Майнеры используют вычислительные мощности для решения математической задачи, относящейся к каждому блоку транзакций. Эта задача может быть решена только путем перебора различных входных данных до тех пор, пока не будет найдено нужное значение.
Пример №2: Функция pow() с модулем
Чтобы выступать в качестве валидатора в таких сетях необходимо поделиться своим местом на жёстком диске. Это помогает за вознаграждение делиться неиспользованными ресурсами ПО. Считается, что вероятность отбрасывания цепочки из трёх блоков стремится к нулю, поэтому ей уже можно полностью доверять. Cуществует несколько других алгоритмов работы криптовалют, которые также набрали популярность благодаря своим потенциальным преимуществам перед PoW. Сама концепция подобного алгоритма была разработана ещё в 1993 году. Но тогда его задачей было предотвращение DoS-атак и излишнего заспамления сети.
А награда распределяется пропорционально количеству завалидированных блоков. Разгадывание — это простейший перебор миллионов комбинаций кода, требующий однако огромных вычислительных мощностей и создающих доказательство `работы`. Когда Сатоси Накамото придумал концепцию криптовалюты Биткоин, он решил убрать из транзакций сторону гаранта, переложив его функцию на саму систему. Поскольку ни банк, ни нотариус, ни государство не давали 100% гарантий, но при этом повышали стоимость и продолжительность транзакции. Proof of Work, или PoW — это алгоритм консенсуса, который используют в сетях Bitcoin, Litecoin, Ethereum, Monero, ZCash и других криптовалют для проверки легитимности транзакций. Как видите, pow без проблем позволяет нам использовать дробные числа в качестве степени.
Поскольку корень числа эквивалентен возведению в степень 0.5, мы можем использовать функцию pow вместо sqrt. Однако стоит отметить, что функция sqrt будет предпочтительнее в данном случае. Сначала мы рассмотрим pow из заголовочного файла , после чего сравним ее с другими похожими функциями powf и powl. И в конце мы рассмотрим ошибки, которые могут возникнуть при работе с данной функцией. Чтобы блокчейн отражал решение большинства, участникам сети необходимо прийти к соглашению, используя «механизмы консенсуса».
Одним из преимуществ алгоритма PoW является то, что он защищает блокчейн от DDoS-атак, которые пытаются перегрузить сеть фальшивым трафиком. Кроме того, размер вознаграждения за майнинг в виде комиссий относительно невелик, что способствует справедливому распределению монет между майнерами. Награда за найденный блок вдвое уменьшается примерно раз в четыре года, этот процесс называется «халвинг» или «уполовинивание». На старте блокчейн-технологий стояла задача создания системы, которая могла бы функционировать надежно и без централизованного контроля. Если майнер нашёл правильный “ответ” первым — он получает вознаграждение в виде криптовалюты блокчейна.
В ответ на это в последнее время появляются альтернативные механизмы консенсуса, такие как Proof of Stake, предлагающие более энергоэффективные решения. Идея PoW была впервые предложена в 1993 году Мони Наором и Синтией Дворк как механизм для борьбы с DoS-атаками и спамом. Однако её наиболее известное применение было реализовано в 2009 году с запуском сети Bitcoin, где PoW использовался для достижения консенсуса в децентрализованной сети и для защиты от двойной траты. Если будет обнаружено, что он обманул сеть — его накажут и отберут часть залога. Тем не менее, чтобы сеть работала хорошо и быстро, валидаторы должны запускать софт на весьма мощном железе, с постоянным подключением к сети 24/7 и широким интернет-каналом.
Алгоритм Proof of Work (PoW) — это механизм консенсуса, применяемый в майнинге криптовалюты. Проще говоря, он требует от майнеров решения сложных математических задач для проверки и записи транзакций в блокчейн. Каждый блок транзакций содержит уникальную задачу, и тот майнер, который решит ее первым, получает возможность добавить блок в общую цепочку и получить вознаграждение в виде новых монет. Сложность задачи возрастает по мере того, как в работе сети участвует все больше майнеров. Майнеры (люди, добывающие криптовалюты) используют мощные компьютеры для решения сложных математических задач. Первый майнер, решивший задачу, получает вознаграждение в виде новых монет.
Доказательство доли похоже на доказательство работы, только вместо совершения определённой работы автор нового блока показывает, что у него есть необходимая доля токенов сети. Для «майнинга» на PoS достаточно иметь некий запас криптовалюты и просто получать с неё «проценты». Актуальный журнал транзакций при механизме PoW представляет из себя цепочку блоков с наибольшей суммарной сложностью. То есть майнеры должны искать новые блоки поверх уже существующих, иначе они будут отброшены остальными участниками сети как недействительные. Хотя, теоретически, никто не запрещает создавать новые блоки на основе какого-то старого блока, но суммарная сложность такой цепочки будет ниже и поэтому такая цепочка будет отброшена.
Узлы распределяют свои транзакции связывая их с другими узлами наугад, поэтому в итоге все транзакции переплетаются друг с другом.
В данном примере функция pow() применяется для изменения размеров заголовков. Функция pow() вычисляет значение числа, возведенного в указанную степень. Направленный ациклический граф (DAG) не использует стандартную структуру блокчейна, а обрабатывает транзакции в основном асинхронно. PoH позволяет встраивать «временные метки» в сам блокчейн, «засекая» прошедшее между транзакциями время без какой-либо необходимости полагаться на другие узлы. Система PoS не требует участия майнеров, использования специального оборудования или массового потребления электроэнергии — хватит обычного персонального компьютера. По мере развития технологии можно ожидать появления дальнейших инноваций и альтернатив PoW, которые обладают различными преимуществами и недостатками.
Но использование PoW для нахождения консенсуса распределённой сети — и стало определённой инновацией. В любой блокчейн-сети передаются два основных типа сообщений — транзакции и блоки. Транзакции формируются участниками системы и для их отправки достаточно знать приватный ключ от кошелька. Существуют и другие вариации алгоритма PoW, такие как X16R, который использует монета Ravencoin, или Autolykos у монеты Ergo.