Co je Proof of Work (PoW)? New Premier Guide 2024

Důkaz práce (PoW) je první konsensuální mechanismus, který se objevil v blockchainu, a používá ho mnoho veřejných řetězců, například Bitcoin, Litecoin, Ethereum (které přešlo na PoS v roce 2022) a mnoho dalších.

Co je to důkaz práce (PoW)?

Důkaz práce (PoW) popisuje mechanismus konsensu, který vyžaduje, aby síť zařízení vykonala značné množství výpočetní práce. Hal Finney v roce 2004 upravil koncept „opakovaně použitelného důkazu práce“ pomocí 160bitového bezpečného hashovacího algoritmu 1 (SHA-1), aby nově představil koncept digitálních tokenů.

Bitcoin, spuštěný v roce 2009, se stal první široce rozšířenou aplikací Finneyho konceptu PoW (Finney byl také prvním příjemcem bitcoinové transakce). Důkaz práce tvoří základ mnoha dalších kryptoměn a umožňuje bezpečný konsensus.

• Důkaz práce (PoW) je decentralizovaný mechanismus konsensu, který vyžaduje, aby účastníci sítě vynakládali energii na řešení kryptografických hexadecimálních čísel.
• Důkaz práce, známý také jako těžba, znamená získávání odměn za dokončení práce.
• Důkaz práce umožňuje bezpečné zpracování transakcí mezi partnery bez potřeby důvěryhodných třetích stran.
• Rozsáhlá metoda Proof of Work vyžaduje značnou spotřebu energie, která se s přibývajícím počtem těžařů v síti jen zvyšuje.

Klíčové body

Porozumění důkazu práce (PoW)

Tento výklad se zaměří na roli, kterou důkaz práce hraje v síti Bitcoin. Bitcoin se běžně označuje jako kryptoměna; technicky vzato se jedná o token – reprezentaci vlastnictví hodnoty v bitcoinovém blockchainu. Vlastnictví tokenů lze vyměnit za ekvivalentní položky, podobně jako když někomu dáte dolar za kus bonbonu – on nyní vlastní dolar a vy vlastníte bonbon.

Důkaz práce (PoW) Blockchain

Blockchain je distribuovaná účetní kniha, která zaznamenává všechny transakce s bitcoiny, podobně jako se transakce zapisují do tabulky. Každý blok je jako buňka. Informace, jako jsou částky transakcí, adresy peněženek, čas a datum, jsou zaznamenány a zašifrovány do hlavičky bloku – hexadecimálního čísla vytvořeného pomocí hashovací funkce blockchainu.

Při vytváření hodnoty hash se hodnota hash každého bloku použije v následujícím bloku. Tím se vytvoří neměnný řetězec bloků, protože informace z každého bloku jsou zahrnuty do hashe nejnovějšího bloku.

Hodnota HASH

Když je blok uzavřen, musí být před otevřením nového bloku ověřena hodnota hash. Zde přichází na řadu důkaz práce. Hodnota hash je 64bitové zašifrované hexadecimální číslo. Díky moderním technologiím lze velké množství dat zaheslovat během milisekund. Těžaři se však pokoušejí hodnotu hashe odhadnout, což výpočetně trvá dlouho.

Těžba je proces ověřování transakcí a získávání odměn řešením hashových hodnot.

Náhodné číslo

Hodnota hash obsahuje sérii čísel zvanou nonce, což je zkratka pro „jednou použité číslo“. Když těžař (program v uzlu používaný k řešení hodnot hash) zahájí těžbu, použije k vygenerování hodnoty hash z veřejně dostupných informací nulovou nonce.

Řešení problému hašování

Pokud je hodnota hash nižší než aktuální cíl sítě, těžař úspěšně vyřešil hodnotu hash. Síťový cíl je matematický výsledek převedený na hexadecimální číslo, které určuje obtížnost těžby.

Pokud je hodnota hash vyšší než cílová hodnota, těžební program zvýší nonce o 1 a znovu vygeneruje hodnotu hash. Těžaři v celé síti se tímto způsobem pokoušejí vyřešit problém hashování. Těžaři, kteří vyřeší hashovací hodnoty v bitcoinovém blockchainu, dostávají odměny za aktuálně dokončenou práci.

Důkaz práce vs. důkaz sázky (Proof of Work vs. Proof of Stake)

Dva nejoblíbenější mechanismy konsensu jsou Proof of Work a Proof of Stake. Hlavní konkurent Bitcoinu, Ethereum, používal ve svém blockchainu Proof of Work až do září 2022, kdy přešel na Proof of Stake. Zde je několik klíčových rozdílů mezi nimi:

Důkaz práce	Proof of Stake
Ověření provádí síť těžařů	Ověření provádějí účastníci, kteří poskytují Ether jako zástavu.
Bitcoin odměňuje těžaře jak blokovými odměnami, tak transakčními poplatky	Ether se používá pouze k placení transakčních poplatků
Konkurenční a vyžaduje značný energetický a výpočetní výkon	Vyžaduje méně výpočetního výkonu a energie

Úvahy

Těžba je konkurenční proces, takže se jedná o soutěž mezi těmi, kteří mají největší výpočetní výkon. Těžaři se proto připojují k těžebním poolům, aby zvýšili své šance na získání odměn, protože je zapotřebí konkurenční výpočetní práce.

Důkaz práce je také známý svou energetickou náročností. Cambridgeská univerzita sleduje spotřebu energie sítě Bitcoin a k určení její spotřeby používá „nejlepší odhad“. Spotřeba energie sítě je srovnatelná se spotřebou některých malých zemí; stojí však za zmínku, že spotřeba energie průmyslových datových sítí a datových center daleko převyšuje spotřebu sítě Bitcoin.

Proof of Work je také mnohem pomalejší metodou ověřování ve srovnání s ostatními. Například počet uskutečněných transakcí překračuje zpracovatelskou kapacitu sítě Bitcoin. Transakce čekají v mempoolu na potvrzení, přičemž průměrná doba potvrzení se v období od 1. ledna do 9. února 2023 pohybuje od 7 do 91 minut (potvrzení znamená čas, kdy je transakce potvrzena). Průměrná doba bloku Bitcoinu zůstává na 10 minutách, zatímco průměrná doba bloku sítě Ethereum PoS je od září 2022 12 sekund.

Příklad důkazu práce

Důkaz práce vyžaduje, aby počítače náhodně prováděly hašovací funkce, dokud nevytvoří výstup se správným minimálním počtem počátečních nul. Například hodnota hashe bloku #842 533 vytěženého 8. května 2024 je:

000000000000000000004f0f4988d6dee8c9d60100830d3d7633fffde5fdd986

Odměna za úspěšně zaheslovaný blok činí 3,125 BTC a 0,17220833 BTC v poplatcích.

Nonce je 3 391 347 343 a v tomto bloku je 1 636 transakcí. Nezapomeňte, že hashovací hodnota je generována a nonce začíná na nule, přičemž tento blok byl těžaři hashován 3,3 miliardkrát, dokud nebylo dosaženo čísla nižšího než cílové.

Co znamená důkaz práce (PoW)?

PoW vyžaduje, aby uzly v síti poskytly důkaz, že vynaložily výpočetní výkon (tj. práci) decentralizovaným způsobem, aby bylo dosaženo konsensu a zabránilo se ovládnutí sítě záškodníky.

Proč kryptoměny potřebují důkaz práce?

Protože sítě, jako jsou blockchainy kryptoměn, jsou navrženy jako decentralizované a peer-to-peer, je k dosažení konsensu a bezpečnosti potřeba nějaká metoda. Důkaz práce je metoda náročná na zdroje, která síť zabezpečuje. Existují také jiné, na zdroje méně náročné mechanismy důkazů. Bez důkazního mechanismu by síť a data v ní uložená byla zranitelná vůči útokům nebo krádežím.

Používá Bitcoin důkaz práce?

Ano. K ověřování a potvrzování transakcí a vydávání nových bitcoinů používá algoritmus PoW založený na hashovací funkci SHA-256.

Sečteno a podtrženo

Důkaz práce je mechanismus konsensu, který používá mnoho kryptoměn k potvrzování transakcí v blockchainu a odměňování tokenů za účast v síti. Důkaz práce je konkurenční proces, který se pokouší vygenerovat hexadecimální číslo pod cílem sítě pomocí veřejně dostupných informací o transakcích.

Při konsensu PoW pracují tisíce těžebních programů na bloku, dokud není vyřešena hodnota hashe, a poté se přesunou na další blok.