Алгоритм Proof of Work – часть 2

Мы продолжаем обсуждать работу алгоритма PoW, подробности вы можете почитать в первой части материала. А здесь мы продолжим.

Преимущества алгоритма Proof of Work

В честь создателя биткоина алгоритм PoW был назван консенсусом Накамото. Этот набор правил контролирует через подпись доказательство работы майнера. Кроме того, он изменяет уровень сложности доказательства таким образом, чтобы контролировать хешрейт криптовалютной сети.

Специалисты выделяют следующие преимущества алгоритма Proof of Work:

– невозможно подделывать или переносить доказательство, получаемое посредством PoW, на другие блоки blockchain;

– предотвращает атаку «Сибиллы» – создание большого числа ложных узлов, вычислительная мощность которых в сумме превышает возможности реальных нод. Вследствие этого вычислительные процессы злоумышленника получают приоритет. Сегодня фактически нельзя реализовать атаку «Сибиллы» по причине необходимости колоссальной мощности. Её нельзя эмулировать либо подделывать;

– майнерам обеспечивается фактор, стимулирующий вести честную работу без нарушения правил алгоритма Proof of Work. Ошибки или скарификации наказываются лишением награды;

– добросовестная добыча коинов. Награда может распределяться среди майнеров, согласно объёму мощности, вложенному в системный хешрейт. Размер доли вознаграждения тем больше, чем выше величина предоставляемого вычислительного потенциала;

– нельзя предварительно формировать доказательства блоков. Оно создаётся исключительно на основании ранее закрытого элемента блокчейна. Из последнего заполненного блока в новый обязательно идёт связующий переход.

Также благодаря консенсусу Накамото система получает устойчивость к цензуре. Криптовалютная сеть из-за децентрализации неконтролируема, её невозможно видоизменять либо заменять блоки.

Проверка валидности несложная, следовательно, у системы остаётся резерв возможностей для сохранения максимальной объективности. Алгоритм Proof of Work контролирует правильность доказательств работы, если имеется блокчейн и достаточно мощный вычислительный потенциал устройства.

Где применяется PoW

Самым известным примером использования алгоритма Proof of Work является система Bitcoin, а также сети его софтфорков и хардфорков. Так dogecoin, litecoin, namecoin, bitcoin sv, zcash или другие проекты вместе с блокчейном BTC используют PoW.

На похожих принципах построена сеть Ethereum. Монеты ETH также можно добывать майнингом. У большинства приложений, реализованных на платформе эфириума, основным набором правил выступает алгоритм Proof of Work.

Некоторые популярные криптомонеты, в которых задействован принцип доказательства совершённой работы (консенсус PoW):

Блокчейн-система Алгоритм хеширования Тикер монеты
Quark 6-поточный алгоритм из SHA-3, Blake, JH, Grostl, Blue Midnight Wish и Skein. QRK
Bitcoin SHA256 BTC
Litecoin Scrypt LTC
Ethereum Ethash ETH
Monero CryptoNight XMR
Dash X11 DASH
Bitcoin sv SHA256 BSV
Zcash Equihash ZEC
Ethereum classic Ethash ETC
Bitcoin cash SHA256 BCH

Недостатки алгоритма Proof of Work

Поскольку совокупность правил, формирующих алгоритм PoW, является первой версией достижения консенсуса, у неё есть немало недостатков.

1. Требуется большая вычислительная мощность. Хешированию нужен солидный объём производительности вычислительной функции устройства, чтобы майнить криптовалюту на PoW. Сегодня не удастся добыть биткоины или даже сатоши, используя старые видеокарты.

Нужны современные ASIC либо специальные риги повышенной мощности, а они стоят многие тысячи долларов каждый. Кроме затратной части бюджета на оборудование, есть статья с огромными расходами на электроэнергию.

Например, одна из крупнейших майнинг-ферм в России только на оплате электроэнергии теряет порядка 6 000 000 рублей.

2. Рост централизации криптовалютных сетей. Эта проблема всецело зависит от роста сложности майнинга. Во время увеличения параметра мощности для подбора подходящего хеша появляется спрос на оборудование и оно взлетает в цене.

Приобретать его может лишь небольшое число компаний и редкие частники. В результате мощности майнинг-ферм нарастает, создавая угрозу централизации сетей при перехвате более 51%.

Переход этой границы одной фирмой или их объединением позволит:
– устанавливать свои правила;
– корректировать блокчейн;
– блокировать выплаты другим майнерам;
– и т. п.

Участникам сети, старающимся добывать коины в одиночку, не остаётся шансов заработать.

3. Бесполезные вычисления при высоком энергопотреблении. Из всего количества участников майнинга лишь один получает награду за блок. Работа остальных, даже выполненная на 99%, остаётся бесполезной для криптовалютной сети. То есть эти вычисления при алгоритме PoW фактически совершаются впустую.

Пока не изобретены способы перенаправления сделанных вычислений для других целей.

4. Гипотетическая возможность атаки «51%». Чуть выше этот сценарий вкратце был описан. То есть злоумышленник если получит контроль над 51% и более мощности криптосети, то сможет манипулировать блокчейном и его функциями.

Он будет отменять транзакции, корректировать их, назначать себе выплаты и делать иные подобные мошенничества. Потому как его вычислительная мощность больше, система станет назначать приоритетной его цепочку. Легальная останется бесполезной и майнеры ничего не получат.

Всё же стоит напомнить, что на топовые криптосети осуществить сегодня атаку 51% почти нереально. Слишком высокий у них уровень хешрейта.

5. Экологический момент. Возрастающая популярность майнинга вызывает дефицит электроэнергии на рынке. Производители вынуждены наращивать генерацию до предела. Сжигается для этого много ископаемого топлива, что загрязняет атмосферу, истощает ресурсы, изменяет климат.

Заключение: алгоритм Proof of Work

Среди всех вариантов консенсус PoW наиболее «возрастной», самый известный механизм контроля работы блокчейна криптовалютных проектов. Некоторые рассматривают его, как устаревший способ обеспечения работоспособности распределённых реестров.

Конечно, сегодня появляются новые модификации и версии консенсусов, такие как Proof of Capacity, Proof of Stake, Proof of Burn и т. д. Данные алгоритмы менее затратные, доступные и порой более эффективные в решении определённых задач.

В случае продолжения успешной работы этих альтернативных механизмов, вероятно, алгоритм Proof of Work утратит актуальность. Например, систему Ethereum с 2017 года пытаются перевести на протокол Casoer, формируемый алгоритмом Proof of Stake.

Однако, до сих пор криптовалюта №2 продолжает (в 2022-ом) в основном функционировать на Ethash, относящегося к алгоритму Proof of Work. Пока уход от негативных перспектив из-за роста сложности сети не получается.