Większość cyfrowych walut jest kontrolowanych przez centralną jednostkę śledzącą działania każdego użytkownika oraz kwoty, którymi dysponuje. Inaczej jest w przypadku kryptowalut, które nie podlegają kontroli organów centralnych. Jest to możliwe dzięki Proof of Work.
Proof of Work rozwiązuje problem podwójnego wydawania pieniędzy, co jest trudniejsze bez obecności jednostki pośredniczącej. Podwójne wydawanie kryptozasobów przez użytkowników może doprowadzić do inflacji podaży, czyniąc walutę nieprzewidywalną i zmniejszając jej wartość. Problem ten dotyczy zwłaszcza transakcji online, jako że cyfrowe działania są łatwe do powielenia. Proof of Work znacząco utrudnia podwajanie kryptowalut.
Czym w zasadzie jest Proof of Work, i w jaki sposób funkcjonuje? Zebraliśmy podstawowe informacje na temat tej przełomowej technologii, która zmienia oblicze branży kryptowalut.
Proof of Work (PoW) to pierwszy mechanizm konsensusu dla kryptowalut, który wymaga od urządzeń w sieci dużych nakładów pracy celem wykrycia szkodliwego wykorzystania mocy obliczeniowej – jak np. wysyłanie spamu czy uruchamianie ataków typu „odmowa usługi”.
Po raz pierwszy PoW zastosowano w procesie tworzenia Bitcoina. Później protokół był z powodzeniem wykorzystywany na potrzeby wielu innych kryptowalut. Oparto go na koncepcji “reusable proof of work” wykorzystującej algorytm mieszania SHA-256 stworzony przez Hala Finneya w 2004 roku.
Pochylając się nad Proof of Work, nie sposób pominąć kwestii opłat transakcyjnych. Były one początkowo wykorzystywane jako narzędzie antyspamowe, ale z czasem stały się jednym z kluczowych atrybutów technologii blockchain. Są stosowane celem wynagrodzenia użytkowników, którzy dokładają swoją cegiełkę do rozwoju sieci.
Blockchain składa się z łańcucha bloków. W przypadku Bitcoina, każdy blok zawiera najnowsze transakcje w tej kryptowalucie. Jak jednak dodać nowe bloki do sieci? Do tego właśnie służy Proof of Work.
Bloki są tworzone przez „wydobywców” – członków ekosystemu, którzy realizują Proof of Work. Za każdym razem gdy taki użytkownik natknie się na nowy, zwycięski PoW, co zdarza się średnio raz na 10 minut, nowy blok jest akceptowany przez sieć.
Znalezienie zwycięskiego Proof of Work jest tak trudne, że użytkownicy muszą korzystać drogich, wyspecjalizowanych komputerów o dużej mocy obliczeniowej. Mogą oni wydobywać Bitcoiny, ale też zbierać je poprzez zgadnięcie pasujących obliczeń. Im więcej razy uda im się trafić, tym więcej Bitcoinów mogą zyskać.
Prawdopodobieństwo znalezienia odpowiedniej liczby za pierwszym razem jest jednak nikłe. Jeśli użytkownicy zaczęliby znajdować ich więcej, poziom skomplikowania algorytmów wzrósłby, utrudniając jeszcze bardziej zdobycie porcji Bitcoinów. Ten, kto wygra ten wyścig, otrzymuje kryptowalutę jako nagrodę.
W naszym tekście do tej pory bazowaliśmy na przykładzie Bitcoina, jednak w rzeczywistości większość kryptowalut wykorzystuje Proof of Work. Niektóre po przygodzie z PoW wycofują się z tego modelu (jak na przykład Ethereum).
Do najpopularniejszych kryptowalut czerpiących z potencjału PoW należą:
Proof of Work ma za zadanie powstrzymać użytkowników od generowania pieniędzy, których nie zarobili. Jeśli mieliby oni możliwość wydania swoich pieniędzy więcej niż jeden raz, waluta straciłaby swoją wartość.
W przypadku większości cyfrowych walut, problem ten jest łatwy do rozwiązania. Jednostka odpowiedzialna za system monitoruje zawartość portfela każdego użytkownika. Gdy X wysyła 1 dolara Y, bank pobiera 1 dolara z konta X i dodaje 1 dolara na konto Y. W transakcjach kryptowalutowych sprawy mają się inaczej, ponieważ nie angażują one centralnego organu, który kontrolowałby takie operacje. Dlatego właśnie istnieje Proof of Work. Wydobywcy zarabiają Bitcoiny na każdym bloku, dla którego rozwiążą problem kryptograficzny. Wynagrodzenie motywuje ich do przestrzegania zasad – w tym właśnie niewydawania pieniędzy podwójnie.
Wyobraźmy sobie, że użytkownik znajduje zwycięski skrót dla konkretnego bloku. Jeśli go dostarczy, łamiąc przy tym zasady danego bloku – np. wyda pieniądze więcej niż raz – inni uczestnicy sieci Bitcoin odrzucą jego blok. Wydobywca straci wszystkie Bitcoiny, które miał zdobyć. Ta perspektywa zapobiega nieuczciwym praktykom wśród użytkowników.
Proof of Work sprawia kilka problemów, z którymi społeczność krypto próbuje obecnie się uporać:
Ethereum zużywa 113 terawatogodzin w ciągu roku. To ilość równa a rocznemu zapotrzebowaniu całej Holandii na energię. Pojedyncza transakcja na Ethereum może pochłonąć tyle energii, ile przeciętne amerykańskie gospodarstwo domowe zużywa w ciągu tygodnia. W przypadku Bitcoina, statystyki są jeszcze bardziej zatrważające.
Nie ma wątpliwości Proof of Work jest energochłonnym rozwiązaniem. Z tego właśnie względu kryptowaluty takie jak Ethereum wybierają Proof of Stake.
W momencie gdy użytkownik przejmie kontrolę nad ponad 51% mocy wydobywczej danej kryptowaluty, tymczasowo przestają obowiązywać go zasady w ramach sieci. Może na przykład wydawać walutę podwójnie i blokować transakcje.
Proof of work ma umożliwiać tworzenie walut bez angażowania centralnej jednostki. W praktyce jednak system jest do pewnego stopnia scentralizowany, biorąc pod uwagę, że niemal 50% mocy wydobywczej skupia się w zaledwie trzech kopalniach (mining pools). Społeczność krypto dokłada starań, aby rozwiązać ten problem, choć nie jest to łatwe.
Decentralizacja naraża kryptowaluty na spore koszty. Proof of Work napędza rywalizację między wydobywcami, próbującymi rozwiązać problem kryptograficzny jako pierwsi. Wymaga to ogromnych mocy obliczeniowych.
W obliczu kryzysu klimatycznego, takie praktyki budzą kontrowersje. To częściowo z tego względu Chiny zdelegalizowały wydobywanie kryptowalut, a Kosowo czy Kazachstan próbują zniechęcić użytkowników do takich działań m.in. poprzez ograniczanie energii elektrycznej.
Proof of Stake, zaprezentowany 11 lipca 2011 roku podczas BitcoinTalk forum, jest obecnie najbardziej obiecującą alternatywą dla PoW. Od początku był pomyślany jako zabezpieczenie dla Ethereum. Model PoS zastępuje wydobywców „walidatorami”. Zamiast inwestować w konsumujące ogromne ilości energii kopalnie kryptowalut, walidatorzy inwestują w natywne coiny systemowe i zdobywają nagrody w przypadku dodania bloku.
Jak można zostać walidatorem? Podstawowy warunek to zablokowanie 32 ether. Jeśli nie masz takiej sumy, możesz dołączyć do puli stakingowej, której użytkownicy wspólnie stają się walidatorami. Algorytm wybiera walidatorów z puli, bazując na funduszach, które zablokowali. Im więcej postawisz, tym większa szansa, że wygrasz.
Jeśli zostaniesz wybrany, a twój blok zostanie zaakceptowany przez grupę losowo wybranych przez algorytm walidatorów, zyskujesz nowego ethera. Jeśli zatwierdzisz nieprawidłowe transakcje lub bloki, wszystkie środki zostaną ci zabrane.
Wydajność Proof of Stake z pewnością wystawi na próbę popularność Proof of Work. To, czy inne kryptowaluty zaimplementują ten mechanizm, wciąż pozostaje jednak pod znakiem zapytania.
Wzrost popularności kryptowalut generuje zapotrzebowanie na nowe, bardziej wydajne metody przetwarzania transakcji. Jedną z nich jest właśnie Proof of Work, który umożliwia weryfikację transakcji na sieci blockchainowej w niewymagający uzyskania konsensusu w kwestii zaufania sposób.
Jego zabezpieczenia utrudniają przejęcie kontroli nad łańcuchem bloków. Dzięki rozproszeniu mocy obliczeniowej wśród licznych urządzeń i użytkowników, zdecentralizowana sieć nie jest podatna na kontrolę żadnej pojedynczej jednostki.
Proof of Work odgrywa ogromną rolę na obecnej scenie krypto. Wraz z popularyzacją Proof of Stake okaże się jednak, które kryptowaluty przy nim pozostaną. Jesteśmy ogromnie ciekawi tej transformacji!
