PoW
Proof-of-Work (PoW, доказательство работы) — механизм консенсуса, требующий проведения определенного объема вычислений для записи информации в блокчейн. На основе Proof-of-Work работают блокчейны Биткоина и Эфириума 1.х, а также их многочисленные форки.
Процесс добавления новых блоков с транзакциями в блокчейнах на основе доказательства работы называется майнингом. PoW дает возможность проверить доказательство того, что майнер действительно выполнил необходимые вычисления при создании нового блока. Механизм PoW помогает предотвратить двойные траты криптовалют в блокчейне.
Появление и эволюция PoW
Proof-of-Work был первым методом консенсуса в криптовалютах и пока остается самым надежным, хотя и не самым быстрым. Впервые он был применен в 1997 году Адамом Бэком в проекте защищенной от спама почтовой системы Hashcash.
В Hashcash получатели электронных писем требовали от отправителей выполнения небольшого объема вычислений, что помогало уменьшить поток спама. Эти вычисления были просты для обычного отправителя, но требовали больших мощностей для тех, кто проводил массовые рассылки электронных писем.
В 2004 году криптограф Хэл Финни (Hal Finney) представил систему под названием Reusable-Proof-Of-Work (RPoW, многократное доказательство работы). Система получала незаменяемый токен на базе доказательства работы и взамен создавала токен, подписанный криптографическим алгоритмом с открытым ключом RSA, который затем мог передаваться от человека к человеку.
RPoW решил проблему двойных трат, сохранив право собственности на токены, зарегистрированные на доверенном сервере. Сервер давал пользователям возможность проверять правильность его работы в режиме реального времени.
Роль PoW в Биткоине
Как технология майнинга PoW был описан Сатоси Накамото в Белой книге Биткоина в 2008 году. Защита от двойных трат в PoW Биткоина обеспечивается децентрализованным P2P-протоколом распространения и проверки транзакций, а не доверенной вычислительной функцией RPoW. В Биткоине устаревший алгоритм хэширования SHA-1, применяемый в Hashcash, заменен на SHA-2(256) с незначительными изменениями кода.
Биткоины выпускаются для вознаграждения майнеров, работу которых проверяют другие узлы блокчейна. Любой блок, нарушающий правила протокола, будет автоматически отклонен сетью. Майнерам выгоднее работать честно, так как в противном случае они впустую потратят ресурсы и не получат вознаграждение.
Постоянно растущая вычислительная мощность майнеров защищает блокчейн Биткоина от атаки 51%, так как затраты для злоумышленника на ее проведение становятся выше потенциального дохода от успешной атаки.
Будущее PoW и майнинга
Proof-of-Work стал причиной появления индустрии майнинга криптовалют и специализированного оборудования — ASIC-майнеров, значительно превосходящих в производительности хэширования универсальные процессоры (CPU, GPU, ASIC).
Майнеры биткоина потребляют количество электроэнергии, сравнимое с энергопотреблением целой страны. Поэтому в качестве альтернативы PoW в 2012 году был предложен алгоритм консенсуса доказательство доли (Proof-of-stake, PoS). Однако PoW все еще считается самым надежным видом консенсуса.
Вероятно, в будущем PoW останется только в Биткоине и еще нескольких крупных блокчейнах, для которых максимальная безопасность будет приоритетом над скоростью и стоимостью подтверждения транзакций. Другие блокчейны постепенно перейдут на более дешевые виды консенсуса.
