Kaj je dokazilo o delu (PoW)? Novi vodnik Premier Guide 2024

Dokaz dela (PoW) je prvi mehanizem konsenza, ki se je pojavil v verigi blokov in ga uporabljajo številne javne verige, kot so Bitcoin, Litecoin, Ethereum (ki je leta 2022 prešel na PoS) in številne druge.

Kaj je dokaz dela (PoW)?

Dokaz dela (PoW) opisuje mehanizem soglasja, ki od omrežja naprav zahteva, da opravijo znatno količino računskega dela. Hal Finney je leta 2004 prilagodil koncept “ponovno uporabnega dokaza o delu” z uporabo 160-bitnega varnega algoritma hash 1 (SHA-1), da bi na novo zasnoval koncept digitalnih žetonov.

Bitcoin, ki je bil uveden leta 2009, je postal prva široko sprejeta uporaba Finneyjevega koncepta PoW (Finney je bil tudi prvi prejemnik transakcije Bitcoin). Dokaz dela je osnova za številne druge kriptovalute in omogoča varno soglasje.

• Dokaz dela (PoW) je decentraliziran mehanizem soglasja, ki od udeležencev omrežja zahteva, da porabijo energijo za reševanje kriptografskih heksadecimalnih števil.
• Dokaz dela, znan tudi kot rudarjenje, se nanaša na pridobivanje nagrad za opravljeno delo.
• Dokaz dela omogoča varno obdelavo transakcij med vrstniki brez potrebe po zaupanja vrednih tretjih osebah.
• Dokazovanje dela v velikem obsegu zahteva precejšnjo porabo energije, ki se z večjim številom rudarjev v omrežju le še povečuje.

Ključne točke

Razumevanje dokazovanja dela (PoW)

Ta razlaga se osredotoča na vlogo, ki jo ima dokazovanje dela v omrežju Bitcoin. Bitcoin se običajno imenuje kriptovaluta; tehnično gledano je žeton – predstavitev lastništva vrednosti v verigi blokov Bitcoin. Lastništvo žetonov je mogoče zamenjati za enakovredne predmete, podobno kot če bi nekomu dali dolar za kos sladkarije – on je zdaj lastnik dolarja, vi pa sladkarije.

Dokaz dela (PoW) v verigi blokov

Veriga blokov je porazdeljena glavna knjiga, v kateri so zapisane vse transakcije z bitcoini, podobno kot pri vnosu transakcij v preglednico. Vsak blok je kot celica. Informacije, kot so zneski transakcij, naslovi denarnic, čas in datum, so zapisane in šifrirane v glavi bloka – heksadecimalnem številu, ustvarjenem s funkcijo hash v verigi blokov.

Pri ustvarjanju vrednosti hash se vrednost hash vsakega bloka uporabi v naslednjem bloku. Tako se ustvari nespremenljiva veriga blokov, saj so informacije iz vsakega bloka vključene v hash zadnjega bloka.

Vrednost HASH

Ko je blok zaprt, je treba vrednost hasha preveriti, preden se lahko odpre nov blok. Tu nastopi dokazilo o delu. Vrednost hash je 64-bitno šifrirano šestnajstiško število. S sodobno tehnologijo je mogoče veliko količino podatkov hashati v milisekundah. Vendar pa rudarji poskušajo uganiti vrednost hash, kar računsko traja dolgo časa.

Rudarjenje je postopek potrjevanja transakcij in pridobivanja nagrad z reševanjem vrednosti hash.

Naključno število

Vrednost hash vključuje niz številk, ki se imenujejo nonce, kar pomeni “enkrat uporabljena številka”. Ko rudar (program v vozlišču, ki se uporablja za reševanje vrednosti hash) začne rudariti, uporabi nonce nič, da iz javno dostopnih informacij ustvari vrednost hash.

Reševanje problema hasha

Če je vrednost hash nižja od trenutne ciljne vrednosti omrežja, je rudar uspešno rešil vrednost hash. Omrežni cilj je matematični rezultat, pretvorjen v šestnajstiško število, ki določa težavnost rudarjenja.

Če je vrednost hash večja od ciljne vrednosti, rudarski program poveča nonce za 1 in ponovno ustvari vrednost hash. Rudarji v celotnem omrežju poskušajo na ta način rešiti težavo hash. Rudarji, ki rešijo hash vrednosti v verigi blokov Bitcoin, prejmejo nagrade za trenutno opravljeno delo.

Dokaz o delu v primerjavi z dokazom o deležu (Proof of Work vs. Proof of Stake)

Dva najbolj priljubljena mehanizma soglasja sta Proof of Work in Proof of Stake. Glavni konkurent Bitcoina, Ethereum, je do septembra 2022 v svoji verigi blokov uporabljal dokazilo o delu, ko je prešel na dokazilo o deležu. Tukaj je nekaj ključnih razlik med njima:

Dokaz dela	Dokazilo o deležu
Preverjanje opravi omrežje rudarjev	Preverjanje opravijo udeleženci, ki zagotovijo ethere kot zavarovanje
Bitcoin rudarje nagrajuje z nagradami za bloke in pristojbinami za transakcije	Ether se uporablja samo za plačevanje pristojbin za transakcije
je konkurenčen in zahteva veliko energije in računske moči	Zahteva manj računske moči in energije

Razmisleki

Rudarjenje je konkurenčen proces, zato med seboj tekmujejo tisti z največjo računsko močjo. Zato se rudarji pridružijo rudarskim skupinam, da bi povečali svoje možnosti za prejem nagrad, saj je potrebno konkurenčno računsko delo.

Dokaz o delu je znan tudi po svoji porabi energije. Univerza Cambridge spremlja porabo energije v omrežju Bitcoin in za določanje njene porabe uporablja “najboljše ocene”. Energija, ki jo porabi omrežje, je primerljiva z energijo nekaterih manjših držav; vendar je treba omeniti, da energija, ki jo porabijo industrijska podatkovna omrežja in podatkovni centri, močno presega energijo omrežja Bitcoin.

Dokazilo o delu je tudi veliko počasnejša metoda potrjevanja v primerjavi z drugimi. Število transakcij na primer presega zmogljivost obdelave omrežja Bitcoin. Transakcije čakajo na potrditev v mempoolu, povprečni čas potrditve med 1. januarjem in 9. februarjem 2023 pa je od 7 do 91 minut (potrditev pomeni čas, ko je transakcija potrjena). Povprečni čas blokade za Bitcoin ostaja 10 minut, medtem ko je povprečni čas blokade za omrežje Ethereum PoS od septembra 2022 12 sekund.

Primer dokaza o delu

Dokaz dela zahteva, da računalniki naključno izvajajo funkcije hash, dokler ne dobijo rezultata s pravilnim minimalnim številom vodilnih ničel. Na primer, vrednost hasha za blok #842.533, izkopan 8. maja 2024, je:

000000000000000000004f0f4988d6dee8c9d60100830d3d7633fffde5fdd986

Nagrada za uspešno hashiran blok znaša 3,125 BTC in 0,17220833 BTC v provizijah.

Nonce je 3 391 347 343, v tem bloku pa je 1 636 transakcij. Ne pozabite, da se vrednost hash generira in nonce se začne pri nič, pri čemer so rudarji ta blok hashali 3,3-milijardkrat, dokler ni bilo doseženo število pod ciljno vrednostjo.

Kaj pomeni dokaz o delu (PoW)?

PoW zahteva, da vozlišča v omrežju predložijo dokaz, da so decentralizirano porabila računsko moč (tj. delo), da bi dosegla soglasje in preprečila zlonamernim akterjem, da bi prevladali nad omrežjem.

Zakaj kriptovalute potrebujejo dokaz o delu?

Ker so omrežja, kot so verige blokov kriptovalut, zasnovana kot decentralizirana in medvrstniška, je potrebna neka metoda za doseganje soglasja in varnosti. Dokaz dela je metoda, ki zahteva veliko virov in zagotavlja varnost omrežja. Obstajajo tudi drugi mehanizmi dokazovanja, ki so manj zahtevni za vire. Brez dokaznega mehanizma bi bili omrežje in podatki, shranjeni v njem, izpostavljeni napadom ali kraji.

Ali Bitcoin uporablja dokazilo o delu?

Da. Za preverjanje in potrjevanje transakcij ter izdajo novih bitcoinov uporablja algoritem PoW, ki temelji na funkciji hash SHA-256.

Zaključek

Dokaz dela je mehanizem konsenza, ki ga številne kriptovalute uporabljajo za potrjevanje transakcij v verigi blokov in nagrajevanje žetonov za sodelovanje v omrežju. Dokaz dela je tekmovalni postopek, ki poskuša z uporabo javno dostopnih informacij o transakcijah ustvariti šestnajstkratno število pod ciljno vrednostjo omrežja.

Pri konsenzu PoW na tisoče rudarskih programov dela na bloku, dokler ni rešena vrednost hash, nato pa se premaknejo na naslednji blok.