PoW расшифровывается «Proof-of-Work», что в переводе значит «доказательство выполнения работы». Это алгоритм, за счет которого в blockchain добавляются новые блоки, что является доказательством проведения финансовых операций и подтверждения реестра в имеющихся копиях, которые сохраняют некоторые ноды.
PoW является первым в мире алгоритмом консенсуса, который был использован в криптовалютной системе. Именно его применил Сатоши Накамото, когда создал знаменитый Bitcoin. Работа алгоритма решила распространенную проблему двойного расходования. Содержащийся в Proof-of-Work экономический стимул развил индустрию майнинга Bitcoin.
Принцип действия PoW
Алгоритм предполагает обеспечение защищенности систем сети от несанкционированного пользования услугами. Сюда относятся рассылка спама, атаки DDoS и т.п.
Суть PoW определяется потребностью в решении сложных задач, на которые требуется достаточно много времени. При этом результат проверяется очень быстро. Безусловно, это исключительно компьютерная работа, которая не предполагает привлечения человеческих ресурсов. Для решения поставленных задач компьютер должен обладать повышенной вычислительной мощностью. Сам же результат обрабатывается за небольшой промежуток времени, а сетевых ресурсов для этого нужно значительно меньше.
Откуда произошло название PoW
Концепция PoW впервые отслеживалась в работе «Ценообразование с помощью обработки, борьба с нежелательной почтой и достижения в криптологии», которая была написана в 1993 г. Термин PoW на тот момент еще не был внедрен, но его принцип был предложен авторами труда. Основной тезис работы в отношении принципа Proof-of-Work: для получения доступа к ипользованию общего ресурса необходимо вычислить сложнейшую функцию, которая неподсильна пользователю, ведь только так можно обеспечить защиту сетевого ресурса от действий злоумышленников.
Adam Beck, который является основателем Блокстрим, но на тот момент (в 1997 г) был криптографом, запустил систему, защищающую от спам-рассылок. Данный проект назывался Hashcash. Его суть заключалась в хэшировании частичной инверсии в момент оправки электронных писем. Для проведения расчетов требовалось 252 вычисления хэш, и для каждого последующего письма они пересчитывались заново. При пересылке нескольких стандартных писем по email проблем с расчетами не возникало. Рассылки спама в большом количестве требовали сложных вычислений, на которые требовалось большое количество времени. Корректность результата проверялась быстро и не потребляла множество ресурсов. Для этого требовалось лишь вычисление алгоритма криптографического хеширования SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) с заготовленной пометкой.
Термин же PoW возник в 1999 г. В издании «Коммуникационная и мультимедийная безопасность» появилась статья Маркуса Якобссона и Ари Джуэлса «Доказательства работы и протоколы Bread Pudding».
Использование PoW в криптовалютах
Уже отмечалось, что Proof-of-Work был впервые использован для криптовалютных систем Сатоши Накамото, когда он создал Bitcoin. Идея была взята им из проекта Адама Бэка Hashcash. Однако он добавил к данной системе механизм переменной сложности, а вычисляемая функция приняла вид SHA-256. Сложность расчетов изменялась в зависимости от общей мощности всех участников сети.
Все находящиеся в сети ноды, каждая из которых хранит собственные копии реестров, образуют блокчейн. Алгоритм PoW обеспечивает способности ноды проверять выполнение требуемых расчетов другими нодами. Майнером является нода, которая добавляет новый блок в blockchain.
Описанный процесс заключается в попытках поиска заголовков хэш, которые являются частью blockchain, содержащей ссылку на предыдущий блок, а также общее значение всех заключенных в нем транзакций. Иными словами, PoW является процессом, позволяющим нодам в сети договариваться о единой версии blockchain. При этом необходимо подтверждать сведения о проводимых финансовых операциях в новом блоке. PoW отвечает за эмиссию новых монет блокчейна, а майнинг является его частью.
Достижения алгоритма
Еще до появления Bitcoin были предприняты шаги для создания децентрализованной системы для совершения переводов и их верификации без установки регулирующего оператора. Но ни один предлагаемый проект не мог разрешить поставленных задач. Двойное расходование было неизбежно, т.е. средства списывались со счетов пользователей два раза до подтверждения транзакций системой.
Внедрение Bitcoin решило проблему. Технология блокчейна совместно с Proof-of-Work побуждает майнеров к верификации каждой операции по переводу и добавлению их в реестр. Экономическое стимулирование поддерживает функционал blockchain.
Влияние нового блока на решение задач
В Bitcoin сложность проводимых расчетов для появления нового блока является динамическим показателем. Проверка же результата при этом очень проста и проходит быстро. Ноды могут провести проверку майнера, который подобрал корректное решение задачи. Процесс поиска для нахождения нового блока очень затратный. Он осуществляется случайным образом, поэтому невозможно спрогнозировать, какой из майнеров выполнит вычисления и произведет добавление нового блока.
Для признания системой добавленного блока правильным требуется, чтобы показатель хэша был меньше, чем текущая цель. В связи с этим каждый блок является доказательством того, что была проведена тотальная работа для его поиска.
Каждый новый блок включает значение хэша от предыдущего блока, что образует цепочку. Блоки не подлежат изменению. Возможно лишь образование следующего на той же высоте. Это требует проведения конкретной работы по поиску предыдущих блоков. Сложность данного процесса и определяет защиту блокчейна от двойного расходования и несанкционированного доступа к данным транзакций.
Соотношение майнинга и PoW
Алгоритм Proof-of-Work спровоцировал появление майнинга. PoW стимулировало разработку оборудования ASIC. Вычисления по алгоритму требуют расходов больших мощностей для хэширования всех блоков. Такими ресурсами не обладают даже крупнейшие суперкомпьютеры. Здесь есть и обратная сторона, которая выразилась в чрезмерном потреблении электричества. Майнинговое оборудование регулярно повышает свою мощность, а число участников сети постоянно увеличивается. Это приводит к чрезмерному потреблению электроэнергии. Наряду с этим увеличивается эффективность майнеров в сфере энергосбережения, поэтому биткоин в 2022 году не оказал глобального влияния на проблему повышения затрат на электроэнергию.
Криптовалюты, использующие PoW
Криптовалютные проекты, которые наряду с Bitcoin в своей деятельности используют алгоритм Proof-of-Work:
- Litecoin — стал первой альтернативой Bitcoin.
- Ethereum Classic — самая продолжительная по существованию платформа смарт-контрактов на основе блокчейн.
- Dogecoin — создавался в качестве шутки, но затем стал очень популярной криптовалютой.
Другие системы, использующие Proof-of-Work : Zcash, Kadena, Monero.
Меню 
Поиск 
Знания 
События 
Новости