Proof of work - алгоритм распределения награды за поддержание работы блокчейна. Большие шансы на вознаграждение получает устройство или узел, предоставившие сети большее количество вычислительных мощностей.
Содержание
Все новые транзакции записываются в блоки для фиксации. Чтобы ни у кого не было возможности внести фальшивую информацию и завладеть чужими деньгами, при подтверждении каждого нового блока сеть должна решить математическую задачу. С большой натяжкой можно назвать это аналогом капчи. Только в Proof of Work выполняет задание техника по известному алгоритму. Заранее можно просчитать сложность и примерное время, которое понадобится.
В доказательстве работы такой задачей является хеширование - преобразование любого объема исходных данных в конечную строку фиксированной длины. Причем проверка решения занимает несоизмеримо малое количество времени, по сравнению с поиском ответа. Сеть моментально отметает неверные варианты, пока не увидит верный. Таким образом в блокчейне записываются все совершенные транзакции. Простой пример приведен ниже.
Независимо от объема входных данных (Input) на выходе (Output) получается строка длиной в 256 бит (хэш). Такой метод сильно упрощает хранение огромных массивов данных, которые имеются в случае Биткоина и других криптовалют.
Майнеры соревнуется между собой, кто первый найдет решение. Заодно создают новый блок, подтверждают переводы между счетами. 
Для того, чтобы не нарушался порядок блоков, в хэш каждого нового вписывается хэш предыдущего. Это делает невозможным утверждение ложных данных, внедренных злоумышленниками.
Время и большое количество ресурсов, необходимых для генерации нового блока:
- защищает сеть от DDos-атак (делает их экономически невыгодными),
- минимизирует влияние большого количества монет в кошельке на майнинг (важен объем контролируемых вычислительных мощностей, а не монет).
Внимание! Сложность вычислений - переменчивая величина. Зависит от общего количества активных майнеров, нагрузки на сеть, текущей вычислительной мощности. В биткоине регулируется алгоритмом Hashcash.
Какие криптовалюты используют PoW
Этот алгоритм консенсуса используют следующие известные монеты:
Майнинг по принципу Proof of Work
Добычу монет можно классифицировать по следующим характеристикам:
- По типу устройства. Работа может вестись с помощью процессора, видеокарты, спецоборудования ASIC, смартфона. Отдельно выделяют облачный майнинг, когда пользователь арендует рабочие мощности у компании, при возможности настраивает и контролирует процесс в удаленном режиме.
- По типу участия. Самостоятельная добыча может быть выгодна только для владельцев крупных ферм, т.к. они смогут конкурировать за награду. Коллективный майнинг в пуле выбирают пользователи со слабым техническим оснащением, так как в команде больше шансов сгенерировать блок и получить процент от общего дохода.
Каждый майнер проходит через следующие этапы.
- Закупка оборудования. Прибыльной будет добыча только на мощных видеокартах и ASICs. Разброс цен на Асики - от $1500 до $5000. В связи с мораторием на майнинг в Китае стоимость начала снижаться.
- Установка кошелька и создание счета. Надежнее всего аппаратные варианты (Trezor Model T, Ledger Blue/Nano X/Nano S). Такие криптокошельки хранят ключи на внешнем USB-модуле, что делает их недосягаемыми для хакеров.
- Выбор майнинг-пула. Можно заняться и соло-майнингом, но с небольшими мощностями выгоднее присоединиться к внешнему “бассейну”. При сравнении пулов обращают внимание на занимаемую долю рынка, схемы распределения вознаграждения, размер комиссий.
| Доля рынка | Принцип распределения | Сборы | Русификация | |
|---|---|---|---|---|
| AntPool | 10.2% | PPS+, PPLNS | 0% и 2% | нет |
| F2Pool | 14.6% | PPS+ | 1.36% | нет |
| BTC.com | 14.5% | FPPS | 1.5% | нет |
| ViaBTC | 6.2% | PPLNS, PPS | 2% и 4% | да |
| Poolin | 17.3% | FPPS | 4% | да |
- Инсталляция софта. Обычно программы-майнеры скачивают с официального портала валюты, майнинг-пула или на GiHub. Можно обратить внимание на следующие варианты: CGMiner, MultiMiner, BFGMiner, Awesome Miner.
- Старт. После настройки подключения к пулу и проверки технической части можно приступать к добыче.
FPPS - полная оплата в соответствии с долей участия (share, на сленге - шара).
PPS - простая оплата по среднему количеству шар, добавленных в пул.
PPLNS - оплата за последнюю N шару (во многом зависит от удачи).
Недостатки алгоритма
Выделяют четыре главные проблемы Proof of Work.
- Чудовищные расходы ресурсов. Для решения сложных математических задач нужно постоянно закупать новое узкоспециализированное оборудование. Расходы непредсказуемо умножаются, делая майнинг выгодным только для гигантских ферм и групп в несколько сотен пользователей. Как следствие, система становится более централизованной, что противоречит изначальной концепции проекта.
- Утилитарная бесполезность результатов вычислений. Для обслуживания сети постоянно проводится невероятное количество операций, на которые тратится энергия, сопоставимая с энергопотреблением небольшой страны. При этом никакой пользы, кроме безопасности транзакций, нет. Если бы такое количество ресурсов использовалось для моделирования физических и астрономических процессов, то это могло привести к новым научным открытиям.
- Атака большинства (она же атака 51%). Математическая вероятность контроля блокчейна большой группой пользователей. Они смогут перетянуть на себя генерацию блоков и получать все награды. Что еще хуже - будут отменять любые неугодное транзакции методом раздваивания блокчейна и поддержки фальшивой цепочки вместо реальной. Сеть будет доверять самой длинной цепи, в которой никакой информации о проведенной транзакции нет. Фактически вероятность такой атаки стремится к нулю из-за ее огромной стоимости. К тому же участники станут резко покидать скомпрометированную сеть, поэтому долго получать выгоду не получится.
- Заводские ограничения в графических видеопроцессорах. Многие производители стали ставить заглушки (reduction), не дающие разгонять мощность видеокарт для дальнейшего использования на фермах. Пользователям приходится пытаться разблокировать железо наудачу либо вкладываться в более дорогое оборудование.
Альтернативы PoW
- Proof-of-Stake (PoS). Для подтверждения транзакций не решаются никакие задачи. На кошельках майнеров замораживаются активы (стейкинг), которые выполняют роль залогового обеспечения. Как только достигается автоматическое соглашение протокола о валидности совершенных переводов, формируется новый блок. Через некоторое время, необходимое для защиты от возможных Ddos-атак, активы в стейке размораживаются и дополняются наградой сети.
- Proof of Activity (PoA). Гибридный алгоритм PoW и PoS. Сначала часть пользователей проводят процессы PoW, а после этого подключаются холдеры. Таким образом реализуется защита от атаки большинства.
- Proof of Burn (PoB). Специфический вид майнинга, при котором шансы найти блок зависят от количества сожженных монет. Они отправляются на глухой кошелек, с которого их никак не вывести.
- Proof of Capacity (PoC). Доказательство места, при котором нужно выделить на устройстве как можно больше свободной памяти. Чем больше мегабайт, тем больше шансов на заработок.
- Proof of Storage. Добыча с помощью пространства на жестком диске. Один из самых низкодоходных алгоритмов.
Наибольшую популярность набирает PoS, на который постепенно переходит Ethereum.
Отзывы и обсуждения
