PoW — это вторая половина технологии блокчейн, которая в сочетании с криптографическими хэш-функциями гарантировала безопасность блокчейнов Биткоина.
По сути, PoW — это механизм, который замедляет создание новых блоков, требуя, чтобы перед созданием блока была проделана работа/усилие. PoW требует решения математической головоломки или вычисления для каждого нового блока, добавляемого в цепочку.
Сама головоломка произвольна, но требование выполнять достаточную «работу» (сжигать электрическую энергию) — это способ отбить у людей охоту пытаться испортить блокчейн: вам пришлось бы потратить/приложить больше усилий, чем это могло бы быть оправдано.
Этот процесс проверки работоспособности регулируется таким образом, чтобы гарантировать, что блоки создаются в течение среднего периода времени, называемого временем блокировки. Для Биткоина требуется около 10 минут, что является серьезным препятствием для масштабирования.
10 минут — среднее время подтверждения добавления нового блока в блокчейн Биткоина.
Существует награда для того, кто решит проблему, чтобы стимулировать ее реализацию. Как мы уже видели в случае с Биткоином, вознаграждение в настоящее время установлено на уровне 6,25 Биткоина и будет действовать как минимум до 2024 года.
Этот механизм означает, что у майнеров есть экономический стимул добавлять новые блоки, внося необходимый уровень работы. Это также останавливает компьютеры, просто генерирующие кучу новых хэшей и проверяющие цепочку с неверными данными в блоках.
Биткоин использует Proof-of-Work в качестве своего механизма консенсуса, но есть много других, наиболее популярными из которых являются Proof-of-Stake (PoS) и Delegated-Proof-of-Stake (DPoS).
Эти механизмы немного сложнее и направлены на то, чтобы стать более эффективным способом обеспечения надежной защиты блокчейнов, но без необходимости в работе, которая, по сути, сводится к вычислительной мощности и энергопотреблению. По сути, это попытки решить трилемму блокчейна — обеспечить масштабируемость, безопасность и децентрализацию.
PoS — это, по сути, участие в игре путем внесения средств для участия, в то время как DPoS — это то же самое, за исключением того, что вы можете делегировать полномочия, которые ваша ставка дает в отношении консенсуса блокчейна, какому-либо другому участнику.
Как достигается консенсус?
Итак, у нас есть наши криптографические хэш-функции, которые связывают блоки данных в цепочку. Также есть наш механизм проверки работоспособности, который стимулирует добавление новых блоков в цепочку и помогает защитить от плохих участников, требуя вычислительного доказательства для каждого блока.
Последний способ обеспечения безопасности блокчейна — это его распространение.
Блокчейн работает в так называемой одноранговой сети (P2P), упомянутой в цитате Сатоши выше.
Вместо того, чтобы быть централизованными и управляться одним субъектом, таким как правительство, сети P2P состоят из распределенной сети компьютеров, все из которых следуют одному и тому же набору правил (протоколу). Таким образом, каждый из этих компьютеров, подключенных к блокчейну, имеет доступ к полной записи (или цепочке), но ведет себя предсказуемым образом.
Каждый раз, когда в цепочку добавляется новый блок, у каждого есть возможность проверить точность данных этого блока. Любой компьютер, который подключается и запускает блокчейн, называется узлом.
Чтобы блок был добавлен в цепочку, по крайней мере, 51% (большинство) всех узлов должны согласиться с тем, что он точен. Другими словами, что доказательство работы было решено и все хэш-функции совпадают. Это называется достижением консенсуса — созданием общего соглашения об истине в нашем волшебном решении для нашего доверия. И все это без какой-либо центральной власти.
Чтобы успешно повредить блокчейн, вам необходимо:
● вмешаться во все блоки в цепочке;
● повторить проверку работы для каждого блока;
● взять под свой контроль более 50% P2P-сети.
Мало того, что это практически невозможно сделать, поскольку сложность растет по мере увеличения числа узлов, это не имеет экономического смысла. Таким образом, блокчейн — это безопасный и децентрализованный способ хранения данных, причем эти качества улучшаются по мере роста блокчейнов.
Примеры использования блокчейна
Теперь, когда мы разобрались с тем, как работают блокчейны, давайте рассмотрим некоторые приложения технологии блокчейн.
Самое известное приложение и то, для чего изначально была изобретена технология, — это новая форма денег, свободная от центрального контроля, которую мы теперь знаем как криптовалюту, первым и самым известным примером которой является Биткоин.
Храня все данные о транзакциях Биткоина в блокчейне, Сатоши Накамото создал первую в мире цифровую и децентрализованную версию надежных денег.
С тех пор блокчейн был применен во многих других областях, не связанных с валютой. Другим известным примером является Эфириум.
В 2013 году программист Виталик Бутерин предложил использовать технологию блокчейн для создания того, что он назвал смарт-контрактами в белой книге.
В 2015 году был запущен блокчейн Эфириум для построения этих контрактов поверх, в комплекте с языком программирования (Solidity) и собственной валютой (Ether).
Биткоин дал нам программируемые и децентрализованные деньги, а Эфириум дает нам программируемые и децентрализованные контракты.
На основе этого было создано множество приложений и зарождаются новые отрасли промышленности. В настоящее время наиболее заметным из них является децентрализованное финансирование или DeFi — экспериментальная форма финансирования, в которой смарт-контракты (и, следовательно, блокчейны) используются в качестве посредников вместо брокерских контор, бирж или банков.
Самое слабое звено
Блокчейн Биткоина жертвует масштабируемостью ради безопасности и децентрализации.
В отличие от этого, централизованные и безопасные системы, такие как Visa, могут обрабатывать десятки тысяч транзакций в секунду, но страдают от двойной траты и проблемы доверия. Функции PoW позволяют доверять без полномочий, но не могут обеспечить этот результат.
В настоящее время Биткоин обрабатывает около 5 транзакций в секунду, а Эфириум — около 15, что делает работу медленной и непрактичной.
Сообщество Эфириум в настоящее время усердно работает над исправлением этого с помощью Эфириум 2.0. Основная цель этой разработки с открытым исходным кодом — улучшить скорость транзакций с 15 в секунду до десятков тысяч с помощью метода, известного как шардинг.
На данный момент важно помнить, что технология блокчейн находится в зачаточном состоянии, и хотя технология многообещающая, сообщество все еще находится в процессе ее разработки и масштабного применения.
Многие проекты описывают себя как блокчейны, но не могут продемонстрировать характеристики, описанные здесь, потому что они не могут быть достигнуты «из коробки», а проблема принципала-агента всегда означает, что там, где кто-то может осуществлять контроль, есть хороший шанс, что они это сделают, и необязательно в интересах пользователя.
Блокчейн стал модным словом, которое иногда используется для придания правдоподобия, как это было во времена доткомов, и бессмысленных ссылок на то, что это «онлайн-бизнес».
Блокчейны и будущее
Теперь у вас должно быть базовое представление о том, как технология блокчейн работает в дикой природе и почему она является такой революционной идеей.
Блокчейны — это радикально новый способ создания доверия в цифровую эпоху без необходимости в центральном органе власти.
Чтобы понять, какое влияние однажды могут оказать блокчейны, может быть полезно оглянуться назад на создание технологии.
Что бы вы ни думали о шумихе вокруг технологии блокчейн, нет никаких сомнений в том, что она была разработана с целью изменить то, как устроен мир к лучшему, сосредоточившись на том, что заставляет его вращаться — деньгах.
Теперь, когда вы знаете немного больше о том, что он делает и как он это делает, я надеюсь, вы сможете увидеть, что блокчейн может стать катализатором изменений во многих других сферах, где доверие и злоупотребление им разрушили цивилизацию.
