Konsensusalgoritmer er en iboende del af alle blockchain-baserede teknologier, da der ikke er nogen myndighedsenhed, der skal validere netværkets transaktioner. Konsensusalgoritmer er her for at give den decentrale fejlsikrede funktion af netværket. Vi kan ikke undervurdere betydningen af ​​den konsensusalgoritme, der anvendes til hvert enkelt blockchain-baseret projekt. Bitcoin bruger Proof of Work, som også er en original konsensusalgoritme til Ethereum blockchain. Folk diskuterer, om denne konsensusalgoritme er værd at bruge, eller om det er bedre at bruge andre muligheder.

Den tidlige historie om bevis for arbejde

Det første eksempel på algoritmen tæt på Proof of Work blev introduceret i 1993 af Cynthia Dward og Moni Naor, der kom med en anti-spam-løsning i det videnskabelige papir kaldet "Om hukommelsesbundne funktioner til bekæmpelse af spam". Metoden beskrevet i dette papir antager, at det kræves, at den ukendte afsender af meddelelsen bruger lidt tid af sin CPU-styrke (f.eks. 10 sekunder) for at bevise, at afsenderen ikke er en spammer.

Ifølge Dward og Naor, spammere, der skal bruge 10 sekunder på CPU-tid, ville kun kunne sende op til 8 tusind spam-beskeder om dagen i stedet for et ubegrænset antal spam-beskeder, de er i stand til at sende i dag. Det er ikke en hård ting at kontrollere en funktion bag bevis for arbejde, men computing er en reel hovedpine for spam-afsendere.

Prøv nu Handel med op til 125X gearing på Binance Prøv nu

Begrebet Bevis for arbejde blev opfundet i 1999. Det fremkom i den kaldte artikel "Beviser for arbejde og protokol til brød budding" (forfatterne Markus Jakobsson og Ari Juels). Selve forestillingen om bevis for arbejde antager, at "beviser" skal give den "verifikator" med bevis for det krævede computerarbejde, der er udført på det fastsatte tidspunkt. Konceptet syntes at være ganske interessant, men det blev ikke bragt til live, før oprettelsen af ​​Bitcoin, der stærkt er afhængig af Proof of Work for at skabe et netværk styret af distribueret konsensus uden tillid involveret.

Bitcoin og bevis for arbejde

Et bevis på arbejde er en konsensusalgoritme, der kræver en kostbar og tidsbesparende proces med produktion af et stykke data, hvor rigtigheden let kan kontrolleres. Hashcash-bevis for arbejdssystem blev oprettet som frelse fra spam-bots, men endte med at være en hæfteklammer til Bitcoin-netværket.

Mens folk sender mønter til hinanden, reflekterer hovedbogen disse oplysninger i form af transaktionsblokke. Valideringen af ​​disse transaktioner kræver deltagelse af nogle arbejdstagere eller arbejdere, der udfører minedrift.

Folk, der er ivrige efter at validere transaktioner (kendt som "minearbejdere") skal udføre arbejdsproceduren for at nå deres mål. En arbejdstager er en knude. Vanskeligheden ved dette arbejde (opgaver) er fleksibel, så den nye blok skal genereres hvert 10. minut. Da antallet af minearbejdere er utroligt stort, og tidsforløbet på 10 minutter er relativt kort, er det ekstremt svært at forudsige, hvilken arbejdstager (minearbejder) der er den, der genererer en ny blok (bekræfter alle transaktionerne i blokken).

Mekanismen for bevis for arbejde

For at generere en ny blokminer bør give den korrekte hash til transaktionsblokken. For at gøre det skal minearbejderen finde ud af nonce og hash-funktion, hvor en nonce er et tilfældigt tal, der kun bruges en gang (Bitcoin-netværket bruger heltal mellem nul og 4.294.967.296 som nonce), og hash er en streng på 64 symboler (en blanding af cifre og bogstaver), der indeholder de krypterede data.

Blokke i blockchain har individuelle hashes (sådan hash kaldes "id"). Hver hash oprettes som et resultat af en vellykket verifikation af blokken. For at bekræfte den næste blok tilføjer minearbejderen den seneste hash til den aktuelle blok, hvilket skaber en enorm tekstblok. Derefter føjes en nonce (et tilfældigt tal) til slutningen af ​​tekstblokken. Denne tekst består af den forrige blokhash, de nye transaktioner, der venter på verifikation, og nonce. Det er her, beregningen starter. Under beregningerne ændrer arbejdstageren det tilfældige tal indtil det øjeblik, hvor det korrekte antal nuller foran en streng er defineret.

Vanskeligheden ved denne opgave bør ikke undervurderes. Som det blev nævnt før, er vanskeligheden indstillet til det niveau, at uanset antallet af minearbejdere og styrken af ​​deres udstyr løses hvert problem kun en gang hvert 10. minut. For at gøre dette skal computeren generere millioner af mulige hashes hvert sekund.

For at kontrollere, om en node har udført det krævede arbejde korrekt, har den brug for en streng, der vises som et resultat af validering og et nonce-nummer. Anvendelse af funktionen på disse to værdier giver antallet af nuller foran strengen. Hvis dette nummer er korrekt, blev arbejdet udført godt. Hvis nogen har dårlige intentioner og prøver at tilføje nogle ugyldige data til kæden, stoppes dette af de andre deltagere i minedrift. I hele skalaen på 10 år beskyttede denne ordning med succes Bitcoin-blockchain. Hvad der gør SHA-256-algoritmen speciel, er at ingen kan ændre selv en enkelt bit information i hemmeligheden. Derfor kaldes denne hovedbog uforanderlig.

Ulemper ved bevis for arbejde

Vi kan ikke være enige om, at det utrolige forbrug af elektricitet, der kræves af PoW, kun er spild af ressourcer (mange modstandere af PoW gør sådanne påstande), da vi allerede har forklaret, at denne konsensusalgoritme er yderst effektiv, når det kommer til at beskytte blockchain. Ikke desto mindre kan vi ikke ignorere det faktum, at Proof of Work bruger gigantiske mængder energi for at gætte antallet af nuller, mens de validerer transaktioner. I øjeblikket, Bitcoin-netværket bruger tre gange mindre energi end det traditionelle pengesystem, men hvis vi forestiller os, at Bitcoin får masseadoption, vil energiforbruget stige drastisk. Under alle omstændigheder erstatter Bitcoin ikke de traditionelle banker, så forbruget stiger takket være Bitcoin.

Det andet problem er, at enkeltpersoner, der bruger deres CPU-, GPU- eller ASIC-enheder til minedrift, har for lidt chance for at finde en ny blok og få en belønning, da de er nødt til at konkurrere med minedriftspuljerne ved hjælp af dusinvis af tusinder af enheder til minedrift. Omkring halvdelen af ​​minedriften sker i den relativt lille gruppe af minedrift. Der er en risiko for, at hvis ejerne af disse puljer beslutter at forene og styre Bitcoin-blockchain ved hjælp af deres hashkraft, kunne de gøre det. En myndighed, der har over 50% af hashkraft, kan faktisk styre blockchain. Sådanne indtrængen er kendt som 51% angreb.

En anden bemærkelsesværdig kendsgerning er, at 70% af hashkraft kommer fra Kina, fordi dette land har billig elektricitet. Det giver dette land en fordel i Bitcoin-minedrift og nedsætter decentraliseringsniveauet.

Konklusion

Proof of Work formår faktisk at beskytte netværket fra dårlige aktører, selvom omkostningerne ved denne konsensusalgoritme får os til at tænke på de andre mulige måder at validere transaktioner på og holde netværket korrekt og problemfrit. Ikke underligt, at der allerede findes flere andre konsensusalgoritmer til forskellige blockchain-projekter. Den mest fremhævede konkurrent til PoW er Proof of Stake.