<< Wszystkie artykuły

Proof of Work (PoW): Co to jest i jak działa?

Przemek Dmochowski Opublikowany 14 paź 2022, Zaaktualizowany 27 paź 2022

Spis treści

Co to jest Proof of work (PoW)?

Proof of Work (PoW)  to algorytm, który jest używany do potwierdzania transakcji w sieciach kryptowalut. Jest to jeden z elementów, które wymagane są do utworzenia nowych bloków w blockchain. Algorytm ten jest używany do wykrywania nieprawidłowych transakcji oraz do zapobiegania atakom na sieć.

Koncept został następnie dostosowany do zabezpieczenia kryptowalut przez Hal Finney w 2004 roku przez pomysł "powtarzalnego dowodu pracy" za pomocą algorytmu hashującego SHA-256. 

Po swoim wprowadzeniu w 2009 roku Bitcoin stał się pierwszą powszechnie stosowaną aplikacją pomysłu Finney PoW (Finney był również odbiorcą pierwszej transakcji bitcoin). Proof of work (PoW) stanowi podstawę wielu innych kryptowalut, umożliwiając uzyskanie bezpiecznego, rozproszonego potwierdzenia transakcji.

Najważniejsze informacje:

  • Proof of Work (PoW)  to algorytm, który jest używany do potwierdzania transakcji w sieciach kryptowalut, aby zapobiec oszustwom.

  • Proof of work jest szeroko stosowany w kopaniu kryptowalut, weryfikacji transakcji i wydobywaniu nowych tokenów.

  • Ze względu na proof of work, transakcje Bitcoin i innych kryptowalut mogą być przetwarzane peer-to-peer w bezpieczny sposób bez konieczności korzystania z trzeciej strony.

  • Proof of work w skali wymaga ogromnych ilości energii, które tylko rosną, gdy do sieci dołączają nowi górnicy.

  • Proof of Stake (POS) był jednym z kilku nowatorskich mechanizmów konsensusu stworzonych jako alternatywa dla proof of work.

Proof of Work (PoW) w Sieci Bitcoin

Ten artykuł, będzie się skupiać na proof of work oraz jak funkcjonuje on w sieci bitcoin. Bitcoin to kryptowaluta, która jest oparta na rodzaju rozproszonego rejestru znanego jako blockchain. 

Ten rejestr zawiera zapis wszystkich transakcji bitcoin, ułożonych w sekwencyjnych "blokach". Dzięki temu nikt nie może wydać swoich środków więcej niż raz, ponieważ rejestr pokazuje kto ile ma Bitcoinów i skąd pochodzą. Dzięki wykorzystaniu Blockchain można śledzić źródło pochodzenia Bitcoinów na każdym z portfeli.

Aby zapobiec naruszeniom, rejestr jest publiczny lub  "rozproszony"; zmodyfikowana (zhakowana) wersja zostałaby szybko odrzucona przez innych użytkowników. 

W praktyce użytkownicy wykrywają naruszenie, przez hashe. Hashe to długie ciągi liczb, które są funkcją proof of work. 

Umieszczając dowolne dane wejściowe w funkcji hash (bitcoin używa funkcji hash SHA-256), zawsze wygeneruje tylko jeden właściwy hash. 

Ze względu na "efekt lawiny” (ang. “avalanche effect"), nawet niewielka zmiana w dowolnej części danych oryginalnych spowoduje całkowite zniekształcenie hashu. Niezależnie od rozmiaru danych wejściowych, hash wygenerowany przez dane wejściowe będzie miał tę samą długość. 

Hash jest funkcją jednostronną: nie można jej użyć do uzyskania danych oryginalnych, ale tylko do sprawdzenia, czy dane, które wygenerowały hash, są zgodne z danymi oryginalnymi. 

Wygenerowanie dowolnego hashu dla zbioru transakcji bitcoin byłoby trywialne dla współczesnego komputera, więc w celu przekształcenia procesu w "pracę" sieć bitcoin ustawia pewien poziom "trudności". 

To ustawienie jest dostosowywane tak, aby nowy blok był "wydobywany" - dodawany do łańcucha bloków przez wygenerowanie prawidłowego hashu - mniej więcej co 10 minut. 

Ustalenie poziomu trudności jest realizowane przez ustanowienie "celu" dla hashu: im niższy cel, tym mniejszy zbiór prawidłowych hashów i trudniej jest go wygenerować. W praktyce oznacza to hash, który zaczyna się bardzo długim ciągiem zer.

Jak górnicy zapewniają sobie prawidłowe wydobycie bloków?

Ponieważ dana kombinacja danych może dać tylko jeden hash, to jak górnicy gwarantują sobie, że wygenerują hash poniżej limitu? 

Zmieniają dane wejściowe poprzez dodanie liczby całkowitej, nazywanej nonce ("liczba używana tylko raz"). Kiedy zostanie znaleziony poprawny hash, jest on transmitowany do sieci, a blok jest dodawany do łańcucha bloków.

Kopanie to konkurencyjny proces, ale bardziej przypomina loterię niż wyścig. Średnio górnicy będą generować blok co 10 minut, ale kto to będzie, jest zagadką. Górnicy łączą się w grupy (ang. “mining pool”), aby zwiększyć swoje szanse na wydobycie bloków, co generuje opłaty za transakcje, a przez ograniczony czas także nagrodę w postaci nowo utworzonych bitcoinów. 

Proof of work sprawia, że bardzo trudne jest zmodyfikowanie jakiegokolwiek aspektu łańcucha bloków, ponieważ taka zmiana wymagałaby ponownego wydobycia wszystkich kolejnych bloków. Ponadto utrudnia to użytkownikowi lub grupie użytkowników zmonopolizowanie mocy obliczeniowej sieci, ponieważ maszyny i energia potrzebne do wykonania funkcji hash są drogie a ceny energii ostatnio mocno rosną.

Przykład Proof of Work (PoW)

Dowód poprawności wymaga od komputera wykonywania losowych funkcji hashu, aż do uzyskania wyniku z odpowiednią ilością zer poprzedzających liczbę. Na przykład, hash dla bloku #758,345, wydobyty 12 października 2022 roku to: 0000000000000000000199c5e52716e38bb4cfb01a13c682665dc234ef5e2944.

Nagroda za udaną kopanie wyniosła 6,25 BTC. Ten blok zawsze będzie zawierał 753 transakcji, które dotyczą 5’939.78 bitcoinów, a także nagłówka poprzedniego bloku. Jeśli ktoś spróbował zmienić kwotę transakcji nawet o 0,000001 bitcoin, wynikowy hash byłby nieodczytywalny, a sieć odrzuciłaby próbę oszustwa.

Dlaczego kryptowaluty potrzebują Proof of Work (PoW)?

Ponieważ są one zdecentralizowane i wzajemnie wspierane w projekcie, sieci blockchain, takie jak sieci kryptowalut, wymagają pewnego sposobu osiągania zarówno konsensusu, jak i bezpieczeństwa. 

Mechanizm proof of work jest jedną z takich metod, które sprawiają, że próba przejęcia sieci jest kosztowna. Istnieją również inne dowody, które są mniej kosztowne, ale mają inne wady, przykładem może być dowód udziału (ang. Proof of Stake (PoS)) i (ang. “Proof of Burn”) dowód spalenia. 

Bez mechanizmu potwierdzającego sieć i dane w niej przechowywane byłyby podatne na atak lub kradzież.

Jaka jest różnica pomiędzy Proof of Work a Proof of Stake?

Mechanizm konsensusu PoS przydziela losowo węzeł, który będzie wydobywał lub walidował transakcje blokowe, w zależności od tego, ile kryptowalut posiada. Im więcej tokenów jest przechowywanych w portfelu, tym większa jest rzeczywista moc wydobywcza. 

Choć Proof of Stake jest znacznie mniej kosztochłonny pod względem używanych zasobów energii, ma kilka innych wad, w tym większe prawdopodobieństwo ataku 51% w mniejszych kryptowalutach i motywy do gromadzenia tokenów i ich nieużywania.

O Nas

Dascanner

Misją Digital Asset Scanner jest łączenie ludzi ze światem kryptowalut. Dostarczamy kursy kryptowalut w czasie rzeczywistym. Zapoznanie się z ceną kryptowalut jest pierwszym krokiem do udanych inwestycji. Prezentowanie przez nas notowania kryptowalut są odświeżane najszybciej na rynku.

Digital Asset Scanner

Nie przegap krypto okazji.

Subskrybując nasz newsletter będziesz otrzymywać regularne informacje dotyczące notowań kryptowalut i akceptujesz naszą politykę prywatności.

Jeśli chcesz być na bieżąco ze wszystkim, co dotyczy aktywów cyfrowych, zapisz się na nasz bezpłatny newsletter! Otrzymasz analizy, wiadomości i oferty. Nie wysyłamy spamu, a wypisać można się w dowolnej chwili.