Proof of Work (PoW) ir veids, kā decentralizēts tīkls var vienoties par to, kuri darījumi ir derīgi, bez centrālās autoritātes. Sistēmās kā Bitcoin kalnrači sacenšas, lai atrisinātu sarežģītu matemātisku mīklu, un pirmais, kurš to atrisina, iegūst tiesības pievienot blokķēdei jaunu darījumu bloku. Šīs mīklas risināšanas sacensības parasti sauc par Bitcoin ieguvi (mining). Tas patērē elektrību un prasa specializētu aparatūru, taču pretī padara ārkārtīgi dārgu jebkuru mēģinājumu pārrakstīt vēsturi vai viltot darījumus, jo uzbrucējam būtu jāpārrēķina milzīgs apjoms darba. Šajā ceļvedī tu soli pa solim redzēsi, kā PoW darbojas, kāpēc to uzskata par drošu un kur slēpjas tā patiesie vājie punkti. Tu arī salīdzināsi to ar alternatīvām, piemēram, Proof of Stake, lai pats/pati varētu spriest, vai uz PoW balstītas monētas atbilst tavam riska līmenim, vērtībām un ieguldījumu horizontam.
Proof of Work īsumā
Kopsavilkums
- PoW liek kalnračiem sacensties, lai atrastu derīgu bloka jaucējkodu (hash), un uzvarētājs pievieno darījumus un saņem jaunizlaistas monētas plus komisijas maksas.
- Drošība izriet no fakta, ka vēstures pārrakstīšanai būtu jāiegulda tikpat daudz vai pat vairāk darba nekā godīgā vairākuma jau paveiktais.
- Sistēma apzināti sasaista drošību ar enerģijas izmaksām, kas attur uzbrucējus, bet vienlaikus rada vides un politiskas diskusijas.
- Bitcoin izmanto PoW kopš 2009. gada, nodrošinot vienu no ilgākajiem un praksē pārbaudītākajiem drošības ierakstiem kripto nozarē.
- Daudzas agrīnās altkoinas, piemēram, Litecoin un Monero, arī izmanto PoW, kamēr jaunākas viedlīgumu platformas biežāk izvēlas Proof of Stake.
- PoW tīkli ir visizturīgākie, ja tiem ir augsts kopējais jaucējjaudas (hashpower) līmenis un daudzveidīgs, neatkarīgu kalnraču vai kalnrūpniecības pūlu kopums.
Proof of Work izpratne ar analoģijām
Pro Tip:Analoģijas, piemēram, loterijas vai mīklu sacensības, vienkāršo to, kā Proof of Work “jūtas”, taču tās noslēpj daudz detaļu. Izmanto tās kā domāšanas atskaites punktus, nevis kā precīzus aprakstus. Nākamajā sadaļā tu iziesi cauri reālajiem soļiem, kurus veic PoW blokķēde, lai vari savienot stāstu savā galvā ar faktiskajām datu struktūrām, jaucējkodiem un stimuliem tīklā.
Kā Proof of Work patiesībā darbojas (soli pa solim)
- Lietotāji izplata darījumus tīklā, un mezgli tos savāc gaidīšanas zonā, ko bieži sauc par mempool.
- Kalnračis izveido bloka galveni, kurā cita starpā ir atsauce uz iepriekšējo bloku, visu darījumu Merkle sakne, laika zīmogs un nonce vērtība.
- Kalnračis atkārtoti jauc bloka galveni, mainot nonce (un dažkārt citus nelielus laukus), lai atrastu jaucējkodu, kas ir zem pašreizējā grūtības mērķa.
- Ja kalnračis atrod derīgu jaucējkodu, kas atbilst grūtības mērķim, viņš izplata savu jauno bloku un tā darba pierādījumu tīklā.
- Citi mezgli neatkarīgi pārbauda bloku: tie atkārtoti pārbauda visus darījumus, pārrēķina jaucējkodu un pārliecinās, ka tas atbilst grūtības mērķim.
- Ja bloks ir derīgs, mezgli to pievieno savai lokālajai ķēdes kopijai un uzskata tā darījumus par apstiprinātiem, parasti pēc tam, kad virs tā ir uzbūvēti vēl vairāki bloki.
- Ja pastāv konkurējošas ķēdes, mezgli seko ķēdei ar vislielāko uzkrāto darbu (bieži arī garākajai), kas laika gaitā visus izlīdzina uz vienotu vēsturi.
Iekšējā darbība: jaucējkodi, grūtības un stimuli
- Kriptogrāfiskās jaucējfunkcijas, piemēram, SHA-256, attēlo jebkuru ievadi fiksēta izmēra izvadē, kas izskatās nejauša, un ir veidotas kā vienvirziena un izturīgas pret sadursmēm.
- Tā kā jaucējkodi ir neparedzami, vienīgais veids, kā atrast jaucējkodu zem grūtības mērķa, ir brutāla spēka minēšana, ko kalnrači veic ar savu aparatūru.
- Tīkls periodiski pielāgo grūtības mērķi tā, lai vidēji bloki tiktu radīti fiksētā tempā (Bitcoin gadījumā aptuveni ik pēc 10 minūtēm), neatkarīgi no tā, cik daudz jaucējjaudas ir tiešsaistē.
- Kalnrači tiek atalgoti ar bloka atlīdzību (jaunradītām monētām) plus darījumu komisijām, kurām ilgtermiņā vismaz jāsedz elektrības un aparatūras izmaksas.
- Tā kā godīga ieguve nodrošina paredzamas atlīdzības, bet uzbrukumi nozīmē milzīgas izmaksas un neskaidrus ieguvumus, racionāli kalnrači parasti labāk izvēlas ievērot noteikumus.
- Ja atlīdzības kļūst pārāk zemas vai grūtības noteikumi strauji mainās, kalnrači var izslēgt iekārtas vai pāriet uz citām monētām, kas var vājināt drošību un padarīt uzbrukumus lētākus.
Pro Tip:PoW drošība nav tikai matemātika; tā ir arī par stimuliem. Kad tīkls maina bloka atlīdzības, halving grafikus vai grūtības noteikumus, tas vienlaikus maina arī kalnraču peļņas aprēķinus. Ja ieguve kļūst neienesīga vai pārāk neprognozējama, jaucējjauda var aizplūst, padarot uzbrukumus lētākus un centralizāciju ticamāku. Vienmēr pievērs uzmanību monētas monetārajai un grūtību politikai, nevis tikai tās jaucējalgoritma nosaukumam.
No anti-spama idejas līdz Bitcoin drošības mugurkaulam
Proof of Work ideja pastāvēja jau pirms Bitcoin un sākotnēji tika piedāvāta kā veids, kā cīnīties ar e-pasta spamu. Tādi risinājumi kā Hashcash prasīja sūtītājiem veikt nelielu aprēķinu apjomu par katru e-pastu, padarot masveida spamošanu dārgu, bet parastu lietošanu – pieejamu. Satoši Nakamoto izrāviens bija šīs koncepcijas atkārtota izmantošana nevis e-pastam, bet decentralizētas naudas sistēmas aizsardzībai. Piesaistot bloku veidošanu PoW, Bitcoin pārvērta elektrību un skaitļošanu par vairogu pret dubultu tērēšanu un cenzūru.
Svarīgākie punkti
- 1990.–2000. gadi: pētnieki piedāvā Proof of Work shēmas, piemēram, Hashcash, lai padarītu spama sūtīšanu vai pakalpojuma lieguma (DoS) uzbrukumus dārgākus.
- 2008: Bitcoin baltgrāmatā aprakstīta vienādranga elektroniskās naudas sistēma, kas izmanto PoW, lai panāktu vienošanos par darījumu vēsturi bez centrālā servera.
- 2009: tiek iegūts Bitcoin ģenēzes bloks, izmantojot CPU, un agrīnie lietotāji tīklu sargā un pelna monētas, brīvajā laikā rokot ar mājas datoriem.
- 2010. gadi: ieguve kļūst industriāla, pārejot no CPU uz GPU un pēc tam uz specializētiem ASIC, veidojot lielas kalnrūpniecības fermas reģionos ar lētu elektrību.
- Citas kriptovalūtas, piemēram, Litecoin un Monero, ievieš PoW ar atšķirīgām jaucējfunkcijām vai mērķiem, piemēram, ātrākiem blokiem vai spēcīgāku privātumu.
- 2022: Ethereum pabeidz pāreju no PoW uz Proof of Stake, parādot, ka lieli tīkli var mainīt konsensa mehānismus, taču ar būtiskiem kompromisiem un sarežģītību.
Kur Proof of Work tiek izmantots šodien
Mūsdienās Proof of Work vislabāk pazīstams kā Bitcoin dzinējspēks, kas nodrošina globālu, bezatļauju monetāro tīklu. Vairākas citas lielas monētas arī balstās uz PoW, bieži ar atšķirīgiem dizaina mērķiem, piemēram, ātrākiem maksājumiem vai spēcīgāku privātumu. Papildus lielajām monētām daudzas mazākas altkoinas eksperimentē ar alternatīviem PoW algoritmiem vai hibrīddizainiem. Pastāv arī nemonetāri pielietojumi, kur PoW palīdz veidot viltojumiem grūti pakļaujamus laika zīmogus vai aizsargā publiskus datus no lēta spama un ļaunprātīgas izmantošanas.
Lietojuma gadījumi
- Bitcoin izmanto PoW, lai aizsargātu savu monetāro virsgrāmatu, pretojoties cenzūrai un dubultai tērēšanai tūkstošiem mezglu starpā visā pasaulē.
- Litecoin un līdzīgas monētas izmanto PoW ar atšķirīgiem parametriem (piemēram, ātrāku bloku laiku), mērķējot uz lētākiem, ātrākiem ikdienas maksājumiem.
- Monero paļaujas uz PoW privātumam orientētā dizainā, cenšoties saglabāt ieguvi pieejamāku parastai aparatūrai un slēpt darījumu detaļas.
- Mazākas PoW monētas eksperimentē ar jauniem jaucējalgoritmiem vai hibrīdiem modeļiem, taču to zemā jaucējjauda var padarīt tās ievainojamākas uzbrukumiem.
- Laika zīmogošanas un datu enkurošanas pakalpojumi iekodē dokumentu jaucējkodus PoW blokķēdēs, lai pierādītu, ka konkrēti dati pastāvēja noteiktā laikā.
- Akadēmiski un hobija projekti izmanto PoW, lai pētītu spēļu teoriju, drošības pieņēmumus un dažādu konsensa dizainu ietekmi uz vidi.
- Jaucējjaudas tirgi ļauj cilvēkiem īslaicīgi īrēt ieguves jaudu, ko var izmantot gan likumīgai ieguvei, gan dažkārt arī uzbrukumiem vājākiem PoW tīkliem.
Gadījuma izpēte / stāsts
Proof of Work drošības garantijas un riski
Galvenie riska faktori
Proof of Work mērķis ir padarīt krāpšanos dārgāku nekā spēlēšanu pēc noteikumiem. Lai pārrakstītu apstiprinātus darījumus, uzbrucējam jāspēj kontrolēt milzīgu jaucējjaudas apjomu un jāmaksā par elektrību un aparatūru, lai pārspētu godīgo vairākumu. Praksē šis modelis labi darbojas lielos tīklos, piemēram, Bitcoin, taču tam ir robežas. Mazākas PoW monētas ar zemu kopējo jaucējjaudu ir cietušas no 51% uzbrukumiem, un pat lieliem tīkliem ir bažas par kalnrūpniecības pūlu koncentrāciju, enerģijas patēriņu un mainīgām regulatīvajām attieksmēm.
Primary Risk Factors
Drošības labākā prakse
- PoW ir tik stiprs, cik stipra ir tā jaucējjauda, kalnraču sadalījums un stimuli aiz tā. Pazīstams zīmols vai algoritma nosaukums pats par sevi negarantē drošību. Pirms uzticēties PoW monētai, aplūko tās kopējo jaucējjaudu, to, cik koncentrēta ir ieguve, un vai tās ekonomiskais dizains dod kalnračiem motivāciju ilgtermiņā aizstāvēt tīklu.
Proof of Work plusi un mīnusi
Plusi
Mīnusi
Proof of Work salīdzinājumā ar citiem konsensa mehānismiem
Kā droši mijiedarboties ar PoW tīkliem
- Sāc ar labi izveidotām PoW monētām ar augstu jaucējjaudu un labu dokumentāciju, nevis ar neskaidriem mazas kapitalizācijas projektiem.
- Izmanto uzticamus makus, kas ļauj tev kontrolēt savas atslēgas, un apgūsti pamatdrošības praksi, piemēram, rezerves kopijas un aparatūras makus.
- Izproti tipiskos komisiju līmeņus un apstiprināšanas laikus, lai tevi nepārsteigtu kavēšanās vai pārmaksāšana noslogotos periodos.
- Ja mēģini hobija ieguvi, sāc ar izglītojošiem mērķiem un nelieliem budžetiem, un esi skeptisks par mākoņieguves līgumiem, kas sola garantētu peļņu.
- Pirms lielu summu pārskaitīšanas pārbaudi pamatotus tīkla veselības rādītājus, piemēram, kopējo jaucējjaudu, kalnrūpniecības pūlu sadalījumu un nesenās grūtību izmaiņas.
- Nesūti līdzekļus uz neapstiprinātiem kalnrūpniecības pūliem vai jaucējjaudas tirgiem un rūpīgi izpēti jebkuru pakalpojumu, pirms savieno savu maku vai aparatūru.
Pro Tip:Pirms tērēt naudu ieguves aparatūrai, apgūsti, kā darbojas mezgli, apstiprinājumi un pamatdrošība makos. Vispirms saprotot pārbaudi, tev būs vieglāk spriest, vai jebkura ieguves iespēja ir reāla vai tikai mārketings.
Proof of Work BUJ
Noslēgumā: kad Proof of Work ir jēgpilns?
Varētu būt piemērots
- Investoriem, kuri prioritizē cenzūrai izturīgu, ilgtermiņa norēķinu drošību pār ātrumu un papildu funkcijām
- Lietotājiem, kuri novērtē caurspīdīgus, praksē pārbaudītus drošības modeļus, piemēram, Bitcoin
- Tehniski ziņkārīgiem cilvēkiem, kuri ir gatavi apgūt, kā darbojas konsenss un stimuli
Varētu nebūt piemērots
- Cilvēkiem, kuri vēlas ultraātru, ar ļoti zemām komisijām apveltītu tirdzniecību un sarežģītas DeFi lietotnes bāzes slānī
- Investoriem, kuri ļoti stingri prioritizē minimālu enerģijas patēriņu pār citām īpašībām
- Lietotājiem, kuri meklē ātru peļņu no ieguves, neizprotot pamatā esošos riskus
Proof of Work pārvērš elektrību un skaitļošanu par publisku vairogu digitālajai vērtībai. Padarot vēstures pārrakstīšanu dārgu, tas ļauj atvērtiem tīkliem, piemēram, Bitcoin, darboties bez bankām vai centrālajiem operatoriem, paļaujoties uz caurspīdīgiem noteikumiem un stimuliem. Šai drošībai ir sava cena: būtisks enerģijas patēriņš, aparatūras koncentrācijas riski un lēnāka caurlaidspēja nekā dažiem jaunākiem dizainiem. Lieliem PoW tīkliem ir spēcīgs pieredzes ieraksts, kamēr mazāki var būt trausli, ja jaucējjauda ir zema vai viegli īrējama. Vērtējot jebkuru kripto projektu, uztver tā konsensa mehānismu kā būtisku identitātes daļu, nevis tehnisku piezīmi. Izprotot, kā PoW darbojas, tu vari izlemt, kad tā sniegtās garantijas ir tā vērtas, ņemot vērā tavas paša/pašas finanses, vērtības un laika horizontu.