Что такое Proof of work (PoW): обзор, майнинг, сравнение с PoS

Proof of Work, или PoW — это алгоритм консенсуса, который используют в сетях Bitcoin, Litecoin, Ethereum, Monero, ZCash и других криптовалют для проверки легитимности транзакций.

Что такое алгоритм консенсуса

Алгоритм консенсуса — это механизм, с помощью которого блокчейн проверяет подлинность и честность транзакций. Его главная задача — убрать из сделки третью сторону, которая берет на себя функцию гаранта этой сделки. Например, при покупке недвижимости, честность сделки обеспечивает нотариус и государственные органы, при переводе денег — банк или иная платежная система. За свои услуги нотариус, государство и банк берут определенную плату, что увеличивает стоимость сделки.

Когда Сатоси Накамото придумал концепцию криптовалюты Биткоин, он решил убрать из транзакций сторону гаранта, переложив его функцию на саму систему. Поскольку ни банк, ни нотариус, ни государство не давали 100% гарантий, но при этом повышали стоимость и продолжительность транзакции.

Для реализации своей задумки Сатоси Накамото использовал концепцию, придуманную Синтии Дворк и Мони Наор, которую они представили в 1993 году в научной статье «On Memory-Bound Functions For Fighting Spam». В ней описан элегантный механизм борьбы со спамом электронной почты: отсылающий письмо должен заплатить за его пересылку временем работы процессора своего устройства.

Оплата должна быть небольшой, чтобы обычные пользователи ее не ощущали, но достаточно значимой, чтобы приносить проблемы спамерам. Например, если плата — 10 секунд работы процессора, то на 10 000 писем спамер должен потратить около 28 часов.

Если я вас не знаю и вы хотите отправить мне сообщение, то вы должны доказать, что потратили, скажем, десять секунд процессорного времени только на меня и только на это сообщение — писали Дворк и Наор.

Тогда задумка Синтии Дворк и Мони Наор не прижилась, но идею подхватил Адам Блэк, запустивший в 1997 году систему Hashcash, которая использовала описанную концепцию для защиты от спама и DoS-атак. Hashcash популяризировал концепцию, и через 2 года она получила текущее название — Proof of Work. Его ввели Маркус Якобссон и Ари Джуэлс в работе «Proofs of Work and Bread Pudding Protocols».

Как Proof of Work работает в блокчейне

Впервые использование Proof of Work в блокчейне (распределительном децентрализованном реестре) описано в whitepaper Биткоина. PoW Сатоси Накамото предполагает использование вычислительных ресурсов компьютеров участников системы для валидации транзакций с использованием асимметричной схемы: работа должна быть умеренно сложной (но выполнимой) со стороны запрашивающей стороны, но легко проверяемой поставщиком услуг.

Для этого всех участников системы Биткоин разделили на две группы: майнеры и операторы полного узла.

Майнеры — это участники экосистемы, которые конкурируют между собой за решение математической головоломки, чтобы сгенерировать новый блок (подтвердить последние транзакции) и транслировать его в сеть блокчейна. Победивший майнер получает вознаграждение в виде новых монет (сейчас — 6.25 BTC за блок) и комиссий с подтвержденных транзакций.

Вероятность выигрыша зависит от соотношения вычислительной мощности устройства отдельного майнера к вычислительной мощности всей сети Биткоина. Это правило, как и награда за майнинг, введены, чтобы стимулировать участников к повышению мощности их устройств, что в свою очередь повышает безопасность блокчейна в целом: чем выше суммарная мощность системы, тем больше ресурсов нужно потратить для ее захвата или взлома, например, посредством Атаки-51%.

Операторы полного узла (полная нода) — это обычные пользователи, скачавшие дистрибутив блокчейна Биткоин (около 300 ГБ), который автоматически проверяет и распространяет транзакции и блоки в сети. Такие пользователи — ядро блокчейна, поскольку они являются серверами, обеспечивающими работоспособность системы.

Стать майнером и / или оператором полного узла может любой желающий. При этом один пользователь может выполнять обе эти роли параллельно.

Как майнить в блокчейнах с PoW

Купите оборудование. Добывать криптовалюту посредством майнинга можно на любом компьютере или смартфоне, но рентабельным этот процесс будет только на мощных специализированных устройствах, ASICs. Вот 5 таких устройств:

Заведите криптокошелек. Подойдет любой поддерживающий нужную криптовалюту, но лучше, если это будет аппаратный кошелек: Ledger Nano X, Ledger Nano S, Ledger Blue или Trezor Model T. Они более надежны и безопасны, так как хранят ключи внутри защищенного пространства USB-устройства.

Выберите пул для майнинга. Это не обязательно, но если подключиться к большому пулу, можно увеличить уровень добычи криптовалюты. Выбирать пул нужно исходя из его доли на рынке (больше = лучше), способа распределения награды и величины сборов. Вот 5 самых крупных криптовалютных пулов:

Установите софт для майнинга. Для добычи криптовалюты в блокчейнах с Proof of Work нужно установить и настроить специальное программное обеспечение. Обычно его можно скачать с официального сайта криптовалюты, на странице майнинг-пула или в репозитории GitHub. Вот несколько таких программ, которые рекомендуют HubSpot и BitDegree:

• CGMiner — лучшая в целом.

• MultiMiner — подходит для новичков.

• BFGMiner — максимум гибкости и функций.

• Awesome Miner — для небольших криптоферм.

• Miner Gate Mobile Miner — для смартфонов.

• BitMinter — лучший кроссплатформер.

Начинайте добывать монеты. Включите устройство и откройте программу для добычи монет. Войдите в выбранный пул и запустите процесс майнинга.

Proof of Work vs. Proof of Stake

Последнее слово

Proof of Work — наиболее широко используемый механизм достижения консенсуса. Он отлично справляется с валидацией транзакций и поддержкой работоспособности сети, награждая майнеров за их работу. Но у него есть свои недостатки, главные из которых — огромное потребление электроэнергии, уязвимость к Атаке-51% и низкий потенциал к масштабированию. По мнению экспертов, это станет причиной того, что вскоре все новые криптовалюты будут использовать другой протокол консенсуса. Старые монеты также постараются его заменить.