Czym jest algorytm konsensusu PoW w kryptowalutach?

Aby system blockchain działał płynnie i pozostawał wierny swojej zdecentralizowanej naturze, musi on funkcjonować w harmonii, co jest możliwe tylko dzięki mechanizmom konsensusu. W prostych słowach, konsensus to zgoda wszystkich uczestników sieci co do jej obecnego stanu. Jest to mechanizm, który pozwala zdecentralizowanym połączeniom osiągnąć wzajemne zrozumienie co do zwalidowanych transakcji i dodania ich do bloku.

W dzisiejszym artykule opowiemy o pierwszym mechanizmie konsensusu, Proof-of-Work (PoW): dowiesz się, jak działa i dlaczego odgrywa tak ważną rolę w utrzymaniu zdecentralizowanego świata kryptowalut. Pokażemy również przykłady monet, które działają na mechanizmie PoW.

Jak działa algorytm PoW?

Proof-of-Work to mechanizm konsensusu, który pozwala górnikom (weryfikatorom) potwierdzać transakcje i dodawać je do bloku, rozwiązując skomplikowane zadania matematyczne, oraz zdobywać nagrody za swoje wysiłki. Pierwszym, który użył tej technologii, był Satoshi Nakamoto, gdy opracowywał whitepaper dla Bitcoina. Jednak, mówiąc o pochodzeniu PoW, naukowcy Cynthia Dwork i Moni Naor opracowali go w 1993 roku.

Wprowadzenie Proof-of-Work rozwiązało problem podwójnego wydawania (double-spending), w którym te same pieniądze są wydawane więcej niż raz. PoW wprowadza nowe bodźce ekonomiczne w algorytmie, które stały się podstawą rozwoju przemysłu wydobywczego. Wymaga to od uczestników sieci, znanych jako górnicy, wykonania skomplikowanego zadania, które udowadnia, że poświęcili zasoby (czas i energię) na dodanie nowego bloku do blockchaina. Stąd nazwa: to dowód, że wykonano prawdziwą pracę.

Aby lepiej zrozumieć techniczną stronę działania mechanizmu PoW, warto znać pojęcie nonce — losowej liczby, którą górnicy próbują odgadnąć. Odgrywa ona kluczową rolę w generowaniu ważnego hasha, który spełnia wymagania sieci i pozwala na dodanie nowego bloku do łańcucha.

Proces znajdowania pasującego nonce nazywa się kopaniem (miningiem). Kiedy jeden z górników znajdzie ważny nonce, transmituje blok do innych uczestników. Jeśli blok zostanie zatwierdzony, zostaje dodany do łańcucha — a górnik otrzymuje nagrodę.

Cel algorytmu Proof-of-Work

Celem algorytmu Proof-of-Work jest zapewnienie konsensusu między węzłami, które początkowo sobie nie ufają. Oznacza to osiągnięcie jednolitego porozumienia, które transakcje są uznawane za ważne i który blockchain jest uznawany za główny. W tym celu łańcuch powinien być na najwyższym poziomie w wyniku potwierdzonych bloków, po czym inne gałęzie stają się jego rozwidleniami.

Takie podejście praktycznie uniemożliwia fałszowanie danych lub „podwójne wydawanie” bez kontrolowania większości mocy obliczeniowej sieci, co zapewnia bezpieczeństwo sieci. Aby przepisać historię transakcji i ukraść pieniądze, atakujący musiałby kontrolować ponad 50% całkowitej mocy przetwarzania sieci, co jest niemożliwe z powodu procesu wydobywania. Dzięki temu możesz być pewny, że Twoje środki są bezpieczne, ponieważ algorytm PoW zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa przed oszustwami.

PoS vs. PoW

Mechanizmy konsensusu Proof-of-Work (PoW) i Proof-of-Stake (PoS) są często porównywane w świecie decentralizacji. Te algorytmy mają różne podejścia do utrzymania stabilnej sieci: PoW wymaga, aby węzły sieci dostarczały dowód, że wykorzystały moc obliczeniową (czyli wykonały pracę), aby osiągnąć konsensus w sposób zdecentralizowany.

Z kolei Proof-of-Stake wymaga od uczestników, aby zadeklarowali kryptowaluty jako zabezpieczenie, aby stać się zaufanym członkiem sieci. To zmniejsza potrzebę zasobów obliczeniowych i pozwala na szybsze osiągnięcie konsensusu. Jednak PoS jest znacząco gorszy od swojego rywala pod względem bezpieczeństwa.

Dla lepszego porównania przygotowaliśmy tabelę z głównymi cechami:

Popularne kryptowaluty PoW

Aby zobaczyć, jak działa ten algorytm w praktyce i jak buduje procesy w sieci, zapoznaj się z listą kilku monet, które działają na mechanizmie konsensusu Proof-of-Work:

• Bitcoin (BTC): pierwsza kryptowaluta na algorytmie Proof-of-Work, SHA-256. Tak jak w każdej innej sieci, PoW zapewnia wysokie bezpieczeństwo, ale wymaga ogromnego zużycia energii. Pod względem szybkości, bloki są tworzone co 10 minut, a w okresach dużego obciążenia może to trwać dłużej, co ogranicza szybkość transakcji. Mimo to, Bitcoin pozostaje punktem odniesienia dla decentralizacji i bezpieczeństwa, zasługując na miano „cyfrowego złota” rynku kryptowalut.

• Dogecoin (DOGE): pierwsza moneta meme, która działa na algorytmie Scrypt, umożliwiając szybkie tworzenie bloków (1 minuta) w sieci. Koszty energii są niższe niż w BTC, ale kopanie może odbywać się również przez pule, co obniża barierę wejścia. Nagroda dla górników jest stała i wynosi 10 000 DOGE.

• Litecoin (LTC): „srebro” w porównaniu do „złota” Bitcoina. LTC działa również na PoW i algorytmie Scrypt, co zapewnia szybsze prędkości i pozwala na tworzenie bloków co 2,5 minuty. Szybsze i tańsze transakcje w porównaniu do BTC to także duża zaleta.

• Kaspa (KAS): innowacyjna moneta PoW z protokołem GHOSTDAG i algorytmem kHeavyHash. Zapewnia wysoką prędkość (dziesiątki bloków na sekundę) przy niższych kosztach energii. Dzięki swojej technologicznej zaawansowanej strukturze i nowemu podejściu, moneta charakteryzuje się równoległym przetwarzaniem bloków i wsparciem dla kopania GPU.

Jak widać, algorytm Proof-of-Work pozostaje fundamentem bezpieczeństwa i decentralizacji w wielu głównych kryptowalutach, mimo wysokich kosztów energetycznych. Udowodnił swoją niezawodność przez lata i wciąż jest używany tam, gdzie odporność sieci jest priorytetem. Jednak wraz z rosnącym zainteresowaniem bardziej energooszczędnymi rozwiązaniami, przyszłość może należeć do hybrydowych lub alternatywnych modeli konsensusu.

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny? Napisz w komentarzach i bądź z blogiem Cryptomus, aby rozwijać swoją edukację w kryptowalutach!