Darbo įrodymas (Proof of Work, PoW) – tai būdas decentralizuotam tinklui susitarti, kurie sandoriai yra galiojantys, neturint centrinės institucijos. Tokiose sistemose kaip Bitcoin kasėjai varžosi spręsdami sudėtingą matematinę užduotį, o pirmasis ją išsprendęs įgyja teisę pridėti naują sandorių bloką į blokų grandinę. Šios užduoties sprendimo lenktynės ir yra tai, ką žmonės paprastai vadina Bitcoin kasimu. Tam naudojama elektra ir specializuota įranga, tačiau mainais tai padaro istorijos perrašymą ar netikrų sandorių kūrimą itin brangų – užpuolikui reikėtų pakartoti milžinišką kiekį darbo. Šiame gide pamatysite, kaip PoW veikia žingsnis po žingsnio, kodėl jis laikomas saugiu ir kur slypi jo tikrieji silpnumai. Taip pat palyginsite jį su alternatyvomis, tokiomis kaip Proof of Stake, kad galėtumėte patys nuspręsti, ar PoW pagrindu veikiančios monetos atitinka jūsų rizikos lygį, vertybes ir investavimo horizontą.
Darbo įrodymas trumpai
Santrauka
- PoW priverčia kasėjus varžytis ieškant galiojančio bloko maišos; laimėtojas prideda sandorius ir gauna naujai išleistų monetų bei mokesčių.
- Saugumas kyla iš to, kad istorijos perrašymui reikėtų atlikti tiek pat arba daugiau darbo, nei jau atliko sąžininga dauguma.
- Sistema sąmoningai susieja saugumą su energijos sąnaudomis, kas atgraso užpuolikus, bet kartu kelia aplinkosaugines ir politines diskusijas.
- Bitcoin naudoja PoW nuo 2009 m., todėl turi vieną ilgiausių ir labiausiai išbandytų saugumo istorijų kripto rinkoje.
- Daugelis ankstyvųjų altkoinų, tokių kaip Litecoin ir Monero, taip pat naudoja PoW, o naujesnės išmaniųjų sutarčių platformos dažnai renkasi Proof of Stake.
- PoW tinklai yra tvirčiausi, kai jų bendra skaičiavimo galia (hashpower) yra didelė, o kasėjai ar kasimo fondai – įvairūs ir nepriklausomi.
Darbo įrodymo supratimas per analogijas
Pro Tip:Tokios analogijos kaip loterijos ar galvosūkių lenktynės supaprastina, kaip darbo įrodymas jaučiasi, bet paslepia daug detalių. Naudokite jas kaip mintinius atskaitos taškus, o ne tikslius aprašymus. Kitame skyriuje pereisite per tikruosius žingsnius, kuriuos atlieka PoW blokų grandinė, kad galėtumėte susieti istoriją savo galvoje su realiomis duomenų struktūromis, maišomis ir paskatomis tinkle.
Kaip iš tikrųjų veikia darbo įrodymas (žingsnis po žingsnio)
- Vartotojai transliuoja sandorius į tinklą, o mazgai juos surenka į laukimo zoną, dažnai vadinamą mempool.
- Kasėjas sukuria bloko antraštę, kurioje, be kitų laukų, yra nuoroda į ankstesnį bloką, visų sandorių Merkle šaknis, laiko žyma ir nonce reikšmė.
- Kasėjas pakartotinai maišuoja bloko antraštę, keisdamas nonce (ir kartais kitus smulkius laukus), ieškodamas maišos, kuri būtų žemiau esamo sudėtingumo tikslo.
- Jei kasėjas randa galiojančią maišą, atitinkančią sudėtingumo tikslą, jis transliuoja savo naują bloką ir jo darbo įrodymą į tinklą.
- Kiti mazgai nepriklausomai patikrina bloką: dar kartą patikrina visus sandorius, perskaičiuoja maišą ir įsitikina, kad ji atitinka sudėtingumo tikslą.
- Jei blokas galiojantis, mazgai prideda jį prie savo vietinės grandinės kopijos ir laiko jo sandorius patvirtintais – paprastai po dar kelių ant viršaus sukurtų blokų.
- Kai egzistuoja konkuruojančios grandinės, mazgai seka grandinę su didžiausiu sukauptu darbu (dažnai ilgiausią), todėl laikui bėgant visi susivienija ties viena istorija.
Kas vyksta viduje: maišos, sudėtingumas ir paskatos
- Kriptografinės maišos funkcijos, tokios kaip SHA-256, bet kokią įvestį atvaizduoja į fiksuoto dydžio, atsitiktinai atrodančią išvestį ir yra sukurtos taip, kad būtų vienkryptės ir atsparios kolizijoms.
- Kadangi maišos yra nenuspėjamos, vienintelis būdas rasti maišą, mažesnę už sudėtingumo tikslą, yra brutali jėga – bandymų ir klaidų metodas, kurį kasėjai ir atlieka savo įranga.
- Tinklas periodiškai koreguoja sudėtingumo tikslą, kad vidutiniškai blokai būtų kuriami pastoviu tempu (Bitcoin atveju – maždaug kas 10 minučių), nepriklausomai nuo to, kiek skaičiavimo galios yra prisijungę.
- Kasėjams mokama bloko atlygiu (naujai sukurtais pinigais) ir sandorių mokesčiais, kurie laikui bėgant turi bent jau padengti elektros ir įrangos sąnaudas.
- Kadangi sąžiningas kasimas duoda prognozuojamą atlygį, o atakos reiškia dideles sąnaudas ir neaiškią naudą, racionaliems kasėjams paprastai labiau apsimoka laikytis taisyklių.
- Jei atlygis per mažas arba sudėtingumo taisyklės staiga pasikeičia, kasėjai gali išjungti įrangą arba pereiti prie kitų monetų, o tai silpnina saugumą ir pigina atakas.
Pro Tip:PoW saugumas – tai ne tik matematika, bet ir paskatos. Kai tinklas keičia bloko atlygį, halvingo grafiką ar sudėtingumo taisykles, jis kartu keičia ir kasėjų pelno skaičiavimus. Jei kasimas tampa nuostolingas ar pernelyg nenuspėjamas, skaičiavimo galia gali pasitraukti, atakos tampa pigesnės, o centralizacijos rizika – didesnė. Visada atkreipkite dėmesį į monetos pinigų politiką ir sudėtingumo taisykles, o ne tik į jos maišos algoritmą antraštėse.
Nuo anti-spamo idėjos iki Bitcoin saugumo pagrindo
Darbo įrodymo idėja atsirado dar prieš Bitcoin ir iš pradžių buvo siūloma kaip būdas kovoti su el. pašto šlamštu. Tokios sistemos kaip Hashcash prašė siuntėjų atlikti nedidelį skaičiavimą kiekvienam laiškui, kad masinis šlamšto siuntimas taptų brangus, o įprastas naudojimas išliktų pigus. Satoshi Nakamoto proveržis buvo šią koncepciją pritaikyti ne el. paštui, o decentralizuotai pinigų sistemai apsaugoti. Susiejus blokų kūrimą su PoW, Bitcoin pavertė elektrą ir skaičiavimus skydu nuo dvigubo išleidimo ir cenzūros.
Svarbiausi punktai
- 1990–2000-ieji: tyrėjai siūlo darbo įrodymo schemas, tokias kaip Hashcash, kad šlamšto siuntimas ar paslaugų trikdymo (DoS) atakos taptų brangesnės.
- 2008: Bitcoin „whitepaper“ aprašo lygiaverčių dalyvių (peer-to-peer) elektroninių pinigų sistemą, kuri naudoja PoW konsensusui dėl sandorių istorijos be centrinio serverio.
- 2009: Iškasamas Bitcoin genezės blokas naudojant CPU, o ankstyvieji vartotojai atsainiai kasa namų kompiuteriais, kad apsaugotų tinklą ir uždirbtų monetas.
- 2010-ieji: kasimas tampa industrinis – nuo CPU pereinama prie GPU ir specializuotų ASIC, formuojasi dideli kasimo ūkiai regionuose su pigia elektra.
- Kitos kriptovaliutos, tokios kaip Litecoin ir Monero, perima PoW su skirtingomis maišos funkcijomis ar tikslais, pavyzdžiui, greitesniais blokais ar stipresniu privatumu.
- 2022: Ethereum užbaigia perėjimą nuo PoW prie Proof of Stake, parodydamas, kad dideli tinklai gali pakeisti konsensuso mechanizmą, bet tai susiję su dideliais kompromisais ir sudėtingumu.
Kur šiandien naudojamas darbo įrodymas
Šiandien darbo įrodymas geriausiai žinomas kaip Bitcoin variklis – jis naudojamas apsaugoti pasaulinį, be leidimų veikiantį pinigų tinklą. Keletas kitų didesnių monetų taip pat remiasi PoW, dažnai turėdamos skirtingus dizaino tikslus, tokius kaip greitesni mokėjimai ar stipresnis privatumas. Be didelės kapitalizacijos monetų, daugybė mažesnių altkoinų eksperimentuoja su alternatyviais PoW algoritmais ar hibridiniais dizainais. Yra ir nepiniginiai panaudojimo atvejai, kai PoW padeda kurti klastojimui atsparias laiko žymas arba apsaugo viešus duomenis nuo pigaus šlamšto ir piktnaudžiavimo.
Panaudojimo atvejai
- Bitcoin naudoja PoW savo pinigų apskaitos knygai (ledger) apsaugoti, atsispirdamas cenzūrai ir dvigubam išleidimui tūkstančiuose mazgų visame pasaulyje.
- Litecoin ir panašios monetos naudoja PoW su kitais parametrais (pvz., greitesniu blokų laiku), siekdamos pigesnių ir greitesnių kasdienių mokėjimų.
- Monero remiasi PoW privatumo orientuotame dizaine, siekdamas, kad kasimas būtų labiau prieinamas įprastai įrangai ir kad sandorių detalės būtų paslėptos.
- Mažesni PoW projektai eksperimentuoja su naujais maišos algoritmais ar hibridiniais modeliais, tačiau dėl mažesnės skaičiavimo galios jie gali būti labiau pažeidžiami atakoms.
- Laiko žymėjimo ir duomenų inkaravimo paslaugos įrašo dokumentų maišas į PoW blokų grandines, kad įrodytų, jog tam tikri duomenys egzistavo konkrečiu laiku.
- Akademiniai ir mėgėjiški projektai naudoja PoW žaidimų teorijai, saugumo prielaidoms ir skirtingų konsensuso dizainų poveikiui aplinkai tirti.
- Skaičiavimo galios (hashpower) rinkos leidžia žmonėms laikinai nuomotis kasimo galią – ją galima naudoti teisėtam kasimui arba, kai kuriais atvejais, atakuoti silpnesnes PoW grandines.
Atvejo analizė / istorija
Darbo įrodymo saugumo garantijos ir rizikos
Pagrindiniai rizikos veiksniai
Darbo įrodymas siekia padaryti sukčiavimą brangesnį nei žaidimą pagal taisykles. Norėdamas perrašyti patvirtintus sandorius, užpuolikas turi valdyti milžinišką skaičiavimo galią ir apmokėti elektros bei įrangos sąnaudas, kad aplenktų sąžiningą daugumą. Praktikoje šis modelis gerai veikia dideliuose tinkluose, tokiuose kaip Bitcoin, tačiau turi ribas. Mažesnės PoW monetos su maža bendra skaičiavimo galia patyrė 51 % atakas, o net ir dideli tinklai susiduria su susirūpinimu dėl kasimo fondų koncentracijos, energijos pėdsako ir kintančių reguliavimo nuotaikų.
Primary Risk Factors
Geriausia saugumo praktika
- PoW yra tik tiek stiprus, kiek stipri jo skaičiavimo galia, kasėjų pasiskirstymas ir paskatos. Garsus prekės ženklas ar algoritmo pavadinimas dar negarantuoja saugumo. Prieš pasitikėdami PoW moneta, įvertinkite jos bendrą skaičiavimo galią, kasimo koncentraciją ir tai, ar ekonominis dizainas suteikia kasėjams motyvą ilgainiui ginti tinklą.
Darbo įrodymo privalumai ir trūkumai
Privalumai
Trūkumai
Darbo įrodymas ir kiti konsensuso mechanizmai
Kaip saugiai naudotis PoW tinklais
- Pradėkite nuo gerai įsitvirtinusių PoW monetų, turinčių didelę skaičiavimo galią ir gerą dokumentaciją, o ne nuo nežinomų mažos kapitalizacijos projektų.
- Naudokite patikimas pinigines, kurios leidžia jums valdyti savo raktus, ir išmokite pagrindines saugumo praktikas, tokias kaip atsarginės kopijos ir aparatinės piniginės.
- Supraskite įprastus mokesčių lygius ir patvirtinimo laikus, kad nebūtumėte nustebinti vėlavimų ar permokų už mokesčius piko metu.
- Jei bandote mėgėjišką kasimą, pradėkite nuo edukacinių tikslų ir mažų biudžetų, skeptiškai vertinkite debesų kasimo sutartis, žadančias garantuotą grąžą.
- Prieš atlikdami dideles perlaidas, patikrinkite pagrindinius tinklo sveikatos rodiklius, tokius kaip bendra skaičiavimo galia, kasimo fondų pasiskirstymas ir naujausi sudėtingumo pokyčiai.
- Venkite siųsti lėšas nepatikrintiems kasimo fondams ar skaičiavimo galios rinkoms ir kruopščiai ištirkite bet kokią paslaugą prieš prijungdami savo piniginę ar įrangą.
Pro Tip:Prieš leisdami pinigus kasimo įrangai, išmokite, kaip veikia mazgai, patvirtinimai ir pagrindinis piniginės saugumas. Pirmiausia supratę patikrinimą, geriau įvertinsite, ar kasimo galimybė reali, ar tik marketingas.
Darbo įrodymo DUK
Apibendrinimas: kada darbo įrodymas turi prasmę?
Gali tikti
- Investuotojams, kurie pirmenybę teikia cenzūrai atspariam, ilgalaikiam atsiskaitymui, o ne greičiui ir funkcijoms
- Vartotojams, kurie vertina skaidrius, mūšiu patikrintus saugumo modelius, tokius kaip Bitcoin
- Techniškai smalsiems žmonėms, pasirengusiems suprasti, kaip veikia konsensusas ir paskatos
Gali netikti
- Žmonėms, kurie nori itin greito, pigaus prekybos ir sudėtingų DeFi programų baziniame sluoksnyje
- Investuotojams, kurie absoliučiai pirmenybę teikia minimaliam energijos naudojimui prieš visas kitas savybes
- Vartotojams, ieškantiems greito pelno iš kasimo, nesuprantant pagrindinių rizikų
Darbo įrodymas paverčia elektrą ir skaičiavimus viešu skydų skaitmeninei vertei. Padarydamas istorijos perrašymą brangų, jis leidžia atviriems tinklams, tokiems kaip Bitcoin, veikti be bankų ar centrinių operatorių, remiantis skaidriomis taisyklėmis ir paskatomis. Šis saugumas turi kainą: reikšmingas energijos naudojimas, įrangos koncentracijos rizika ir lėtesnis pralaidumas nei kai kuriuose naujesniuose dizainuose. Dideli PoW tinklai turi stiprią istoriją, o mažesni gali būti trapūs, jei skaičiavimo galia maža ar lengvai išnuomojama. Vertindami bet kurį kripto projektą, laikykite jo konsensuso mechanizmą esmine tapatybės dalimi, o ne technine smulkmena. Suprasdami, kaip veikia PoW, galėsite nuspręsti, kada jo suteikiamos garantijos vertos kainos jūsų santaupoms, vertybėms ir laikotarpiui.