Aflați despre mecanismul de consens Proof of Work(PoW), o măsură fundamentală de securitate utilizată de Bitcoin. Înțelegeți rolul său în verificarea tranzacțiilor, menținerea integrității rețelei și reducerea emisiilor.
Minerii Bitcoin colectează și transmit tranzacțiile într-un bloc și le verifică validitatea. Apoi aplică o funcție criptografică de hash a antetului blocului anterior asupra noului bloc. În cele din urmă, încearcă să rezolve problema de dovadă a muncii. Satoshi Nakamoto a adoptat un mecanism de consens bazat pe dovada muncii (PoW) pentru a rezolva Problema Generalilor Bizantini, stabilind un protocol transparent și obiectiv.
CE ESTE DOVADA MUNCII (PoW)?
Dovada muncii reprezintă, în mod literal, proba că a fost depusă o muncă pentru a valida tranzacțiile rețelei și a genera noi biți de Bitcoin. Este mecanismul de consens și algoritmul care utilizează puterea de calcul pentru a verifica tranzacțiile și a le adăuga în blockchain-ul Bitcoin. Un astfel de mecanism permite rețelei Bitcoin să fie de încredere și să rămână descentralizată.
PoW rezolvă problemele Generalilor Bizantine, care pot determina eșecul unui sistem informatic distribuit din diferite motive, nu numai de natură malitioasă, ci poate fi o defecțiune software, o defecțiune hardware sau un atac bine coordonat din partea unui actor rău intenționat. Toate acestea pot fi dificultăți care împiedică nodurile să ajungă la un consens în rețelele distribuite.
Problema Generalilor Bizantini este întâlnită doar în sistemele descentralizate, unde este mai dificil să se ajungă la un acord.
Bitcoin rezolvă Problema Generalilor Bizantini oferind o modalitate de a comunica și de a transfera valoare în siguranță, fără a fi nevoie să ne bazăm unii pe alții, printr-o rețea de noduri care ajung la un acord asupra adevărului înainte ca acesta să fie marcat temporal. Odată ce un nod înregistrează o tranzacție, o copie a acesteia este propagată către toate celelalte noduri din rețea. PoW a fost creată pentru a atinge acest obiectiv.
De ce este Proof of Work atat de important?
Dovada muncii(PoW) este adesea înțeleasă greșit sau subevaluată, deoarece mulți consideră că este un efort irosit într-un design de sistem slab; susțin că introducerea unei tranzacții în orice alt registru digital ar putea fi realizată instantaneu și fără efort.
De aceea, dovada muncii este necesară pentru securitatea registrelor și pentru a preveni compromiterea lor de către o singură entitate. Efortul nu este irosit, însă, dacă permite unei rețele să fie o alternativă la sistemul monetar actual și la diversele sale defecte.
Importanța PoW constă în capacitatea sa de a servi ca o cheltuială palpabilă pentru generarea de biți de Bitcoin și pentru protejarea credibilității acestora. Ar fi exorbitant să se execute un atac cu 51% asupra rețelei Bitcoin, în încercarea de a crea monede contrafăcute sau de a efectua tranzacții Bitcoin înșelătoare.
Dacă o entitate încearcă să compromită rețeaua Bitcoin, ar trebui să refacă toate dovezile anterioare de muncă destul de rapid pentru a depăși în viteză dovada continuă a muncii rețelei. Din acest motiv, Bitcoin are caracteristici de cost ridicat, iar tranzacțiile confirmate sunt imutabile, deoarece este aproape imposibil să se modifice.
Pentru a menține stabilitatea în sistemul de dovadă a muncii, Nakamoto a implementat o soluție simplă, dar genială, denumită algoritmul de ajustare a dificultății, care reglează nivelul de dificultate al descoperirii unui nou bloc la fiecare 10 minute. Acest lucru este crucial pentru a preveni descoperirea prea rapidă a blocurilor noi pe măsură ce se alătură mai mulți mineri rețelei. De asemenea, se asigură că procesul de minerit nu devine prea lent în cazul în care activitatea de minerit scade.
Proof of Work versus Proof of Stake
Am văzut cum PoW este o utilizare bună a energiei pentru a securiza Bitcoin, forțând pe toată lumea să respecte aceleași reguli fixe, inclusiv interdicția de a emite mai mulți biți de Bitcoin pentru a crește oferta.
Diferența de securitate între cele două mecanisme de consens are o importanță mare. PoW necesită consum de energie pentru a asigura că Bitcoin își păstrează poziția de cea mai sigură rețea la nivel mondial, în timp ce dovada de participare (PoS) nu rezolvă problema posibilelor interferențe din partea entităților malitioase. În schimb, PoS sacrifică securitatea în favoarea scalabilității, făcând din el un blockchain mai rapid, dar unul în care nu se poate avea încredere. Mecanismul de consens bazat pe dovada muncii al Bitcoin este costisitor și motivează participanții să publice doar informații veridice.
Prrof of Stake(PoS) este mecanismul de consens folosit în cea mai mare parte a altcoin-urilor, a acțiunilor digitale cu valoare mică și a altor scheme Ponzi prezentate ca alternative la Bitcoin. Mecanismul său de consens funcționează prin “staking”, ceea ce implică blocarea tokenurilor alese ale protocolului în sistem, astfel încât tokenul să nu poată fi cheltuit. Cu toate acestea, cu cât sunt blocate mai multe tokenuri, cu atât este mai mare șansa de validare a unui bloc de tranzacții.
Având în vedere că majoritatea tokenurilor altcoin sunt emise către persoane interne și dezvoltatori înainte de a fi disponibile publicului, este ușor de înțeles cât de slabă este concepută descentralizarea în rețelele bazate pe dovada de participare.
Principalele diferențe între cele două mecanisme sunt evidențiate aici:
Proof of Work
Validarea este realizată de o rețea de mineri
Natura competitivă folosește o cantitate mare de energie și putere de calcul pentru a determina probabilitatea găsirii unui nou bloc
Dovada muncii are un cost fizic real în lumea reală, ceea ce protejează rețeaua împotriva atacurilor
Există un avantaj economic și de mediu în dovada muncii
Proof of Stake
Validarea este realizată de participanți care oferă tokenurile lor ca garanție
Se utilizează mai puțină energie, dar suma garanției sau numărul de monede determină probabilitatea validării unui nou bloc
Dovada de participare(PoS) nu are un cost real de producție în lumea reală, ceea ce lasă rețeaua vulnerabilă la atacuri
Nu există un avantaj de mediu în PoS
În cazul PoS, este ușor să obții o garanție de 51% și apoi să schimbi regulile protocolului în avantajul tău, iar cenzurarea participării și activității în rețea, cum ar fi respingerea tranzacțiilor unei persoane sau entități prin neparticiparea acestora, este relativ simplă.
Cum functioneaza Proof of Work?
PoW funcționează astfel: în trecut, se putea realiza cu ajutorul unităților centrale de procesare (CPU) și unităților de procesare grafică (GPU). Cu toate acestea, din cauza cantității mari de electricitate necesară, acum poate fi efectuată doar cu ajutorul computerelor specializate utilizate de minerii numiți circuite integrate specifice aplicațiilor (ASIC-uri). Acestea servesc pentru a introduce datele tranzacției, informațiile din antetul blocului anterior și un nonce (număr aleatoriu) pentru a ghici rezultatul funcțiilor de hash.
Funcțiile de hash sunt funcții matematice. În Bitcoin, algoritmul de funcție de hash SHA-256 transformă datele de intrare – orice poate fi reprezentat în cifre de unu și zero – în rezultatul, un șir de 64 de caractere, care va fi unic și perfect corelat cu datele de intrare.
Din modul în care funcționează, este imposibil de dedus un rezultat de ieșire dintr-o intrare vizibilă public în afara ghicirilor rapide generate de ASIC-uri costisitoare.
Pe de altă parte, minerii doresc să-și optimizeze activitatea. Pentru a fi profitabili, trebuie să crească numărul de hash-uri (sau ghiciri) pe secundă pe care dispozitivele lor le pot produce, utilizând cea mai ieftină și mai fiabilă sursă de energie.
Ajustarea dificultății Bitcoin face mineritul o industrie și mai competitivă. În termeni simpli, dovada muncii este asemănătoare cu cumpărarea de bilete de loterie cu o tragere la fiecare 10 minute. Cu cât cumperi mai multe bilete, cu atât crește șansa statistică de a câștiga la loterie. În termeni de ASIC-uri, un Bitmain Antminer S19j Pro poate funcționa la 104TH/s, ceea ce înseamnă în principiu 104 trilioane de ghiciri sau bilete pe secundă.
Datorită creșterii competiției, a devenit mai dificil pentru mineri individuali să mineze Bitcoin începând din 2012, când au devenit necesare ASIC-urile. Cu toate acestea, acum pot să se alăture unui grup de minerit (mining pool) pentru a-și crește șansele de a fi recompensați cu Bitcoin, deși fondurile vor fi împărțite între membrii grupului.
Avantaje si dezavantaje ale PoW
PoW este necesară pentru a menține Bitcoin securizat, imutabil și mereu descentralizat. Iată principalele avantaje și dezavantaje ale mecanismului de consens al Bitcoin.
AVANTAJE
Descentralizarea, adică avansul real al tehnologiei
Rezistență la cenzură, ca rezultat al decentralizării
Imutabilitate, blockchain-ul este aproape imposibil de inversat
Este un sistem corect și obiectiv bazat pe reguli de protocol robuste și legile fizicii
Nivel ridicat de securitate: dovada muncii motivează economic minerii să protejeze rețeaua
Captarea carbonului și metanului: Bitcoin exploatează energia irosită pentru a emite mai multe monede și a verifica tranzacțiile
Prin monetizarea energiei, dovada muncii accelerează implementarea rețelelor de energie regenerabilă și îmbunătățește echilibrarea încărcăturii în rețelele existente, făcându-le mai eficiente și mai sigure
DEZAVANTAJE
Viteza de tranzacționare scazuta
Cheltuieli mari pentru minerit (OPEX și CAPEX), dar necesare pentru PoW
Dovada muncii consumă multă energie, dar s-a demonstrat că aceasta încurajează inovația în domeniul energiei regenerabile și exploatarea energiei irosite.
Critici privind Proof of Work
Critica privind consumul de energie al Bitcoin este frecventă. Deoarece Bitcoin necesită o cantitate semnificativă de energie pentru a proteja rețeaua, PoW este considerată un vector ușor de atac de către cei ale căror interese sunt mai aliniate cu sistemul financiar fiat preexistent.
Cu toate acestea, narativa larg răspândită nu recunoaște faptul că, în realitate, Bitcoin stimulează inovația în tehnologia care generează energie curată și exploatează energia irosită.
Cum? Minerii de Bitcoin trebuie să găsească sursele de energie cel mai avantajoase în termeni de cost pentru a fi profitabili. Ca rezultat, energia accesibilă pentru mineritul Bitcoin provine tot mai mult din surse regenerabile, precum și din energia irosită și “nevalorificată”, în loc să se bazeze pe combustibilii fosili.
ENERGIA REGENERABILĂ
Deoarece sursele regenerabile, în special energia eoliană și energia solară, sunt printre cele mai ieftine surse de energie, minerii de Bitcoin sunt stimulați să susțină inovația în acest domeniu, în beneficiul tuturor.
Mulți nu înțeleg faptul că consumul de energie nu produce direct emisii de dioxid de carbon, ci sursa poate să o facă. Efectul asupra emisiilor de carbon provine de la producerea energiei, nu de la consumul acesteia.
ENERGIA IROSITĂ
Gazele naturale arse reprezintă un exemplu de energie irosită: pentru a evita costurile ridicate ale transportului gazului natural din locații îndepărtate, companiile petroliere care îl produc sunt sfătuite să elibereze gazul în atmosferă sau să-l ardă în limitele de siguranță pentru a limita impactul asupra mediului. Cu toate acestea, arderea în condiții de siguranță are și ea un cost, iar dacă producătorii de gaze ar putea utiliza un generator de gaz pentru a alimenta mineri de Bitcoin, acea energie irosită ar fi folosită într-un mod benefic – producând biți de Bitcoin!
ENERGIE NEVALORIZATĂ
Deoarece operațiunile de minerit Bitcoin pot fi amplasate oriunde în lume, ele sunt din ce în ce mai atrași de energia “nevalorizată”, care este adesea prea îndepărtată de zonele populate, cum ar fi curentul oceanic sau soarele în deșert. Biogazul este o altă opțiune în acest sens, deoarece produce energie fiabilă, dar adesea nu este conectat la rețea.
ÎNTREBĂRI FRECVENTE
Cum se determină nivelul de dificultate al problemei de PoW?
În funcție de numărul de hash-uri pe secundă care minează în rețea, complexitatea funcției de hash va crește sau va scădea în consecință, astfel încât să dureze în medie 10 minute pentru ca minerii să găsească un nou bloc în întreaga rețea globală.
Poate forța brută rezolva problema de dovadă a muncii?
Singura modalitate de a rezolva problema de dovadă a muncii este prin forța brută, o tehnică generală de rezolvare a problemelor și un paradigmă algoritmic care explorează toate soluțiile posibile pentru o problemă dată înainte de a găsi cea mai satisfăcătoare.
Ce se întâmplă cu PoW atunci când toți biții de Bitcoin au fost minați?
Atunci când toți biții de Bitcoin au fost minați, PoW va fi încă necesară pentru validarea tranzacțiilor, pentru care minerii vor primi o taxă.
Există vreo alternativă viabilă la PoW?
Pentru a produce o criptomonedă descentralizată, imutabilă, rezistentă la cenzură și securizată ca Bitcoin, nu există o alternativă sigură la PoW.
Ce se întâmplă dacă doi mineri rezolvă simultan problema de PoW pentru același bloc?
Blocul care apare în lanțul cel mai lung va fi ales, adică acela care are “cea mai mare dificultate combinată” a hash-urilor utilizate și care a necesitat cea mai mare putere deprocesare pentru a fi creat.
Politicienii și organizațiile care intenționat dezinformează au un avantaj în criticarea PoW a Bitcoin și finanțarea de proiecte pentru a discredita Bitcoinul pentru consumul său de energie. Avantajul este de a menține sistemul actual așa cum este, benefic pentru ei, sub masca că Bitcoinul este greșit și dăunător omenirii și Pământului.
Bitcoin este disruptiv; este speranța de care umanitatea are nevoie și trebuie descoperit și înțeles pentru a fi pe deplin apreciat. PoW este necesară pentru a împuternici tranziția către un nou sistem monetar și o lume diferită, iar efortul necesar pentru a o produce o face și mai valoroasă.
