Konsenzuální algoritmy jsou nedílnou součástí všech technologií založených na blockchainu, protože neexistuje žádná autoritní jednotka, která by měla ověřovat transakce v síti. Konsenzuální algoritmy jsou zde k zajištění decentralizovaného bezproblémového fungování sítě. Nemůžeme podceňovat význam konsensuálního algoritmu použitého pro každý konkrétní projekt založený na blockchainu. Bitcoin využívá Proof of Work, což je také originální konsenzuální algoritmus pro blockchain Ethereum. Lidé debatují, zda tento konsenzuální algoritmus stojí za použití, nebo je lepší použít jiné možnosti.

Raná historie dokladu o práci

První příklad algoritmu blízkého Proof of Work představili v roce 1993 Cynthia Dward a Moni Naor, kteří přišli s antispamovým řešením ve vědecké práci s názvem "Funkce vázané na paměť pro boj proti spamu". Metoda popsaná v tomto článku předpokládá, že neznámý odesílatel zprávy musí strávit nějaký čas výkonem svého CPU (např. 10 sekund), aby dokázal, že odesílatel není spammer.

Podle Dwarda a Naora, spammeři, kteří by museli strávit 10 sekund času CPU, by mohli posílat denně až 8 tisíc nevyžádaných zpráv namísto neomezeného počtu nevyžádaných zpráv, které jsou dnes schopni odesílat. Není těžké zkontrolovat funkci za důkazem práce, ale výpočet je pro odesílatele spamu skutečnou bolestí hlavy.

Vyzkoušet Obchodujte až s 125násobnou pákou na Binance Vyzkoušet

Termín Proof of Work byl vytvořen v roce 1999. Vyskytl se v článku s názvem "Důkazy o práci a protokoly o pudinkování chleba" (autoři Markus Jakobsson a Ari Juels). Samotný pojem Důkaz práce předpokládá, že: "prover" musí poskytnout "ověřovatel" s doklady o požadované práci s počítačem provedenou ve stanovenou dobu. Koncept se zdál být docela zajímavý, ale k životu byl přiveden až po vytvoření bitcoinu, který se silně spoléhá na Proof of Work za účelem vytvoření sítě řízené distribuovaným konsensem bez důvěry.

Bitcoin a doklad o práci

Důkazem práce je konsensuální algoritmus vyžadující nákladný a časově nenáročný proces výroby části dat, u kterého lze bez námahy kontrolovat správnost. Systém Hashcash proof of work byl vytvořen jako záchrana před spamovými roboty, ale nakonec byl základem bitcoinové sítě.

Zatímco si lidé navzájem posílají mince, účetní kniha odráží tyto informace ve formě bloků transakcí. Ověření těchto transakcí vyžaduje účast některých pracovníků nebo pracovníků provádějících těžbu.

Lidé toužící ověřit transakce (známé jako "horníci"), aby dosáhli svého cíle, musí provést postup kontroly pracovní síly. Jeden pracovník je jeden uzel. Obtížnost této práce (úkolů) je flexibilní, takže nový blok musí být generován každých 10 minut. Jelikož je počet těžařů neuvěřitelně obrovský a časová prodleva 10 minut je relativně krátká, je extrémně těžké předpovědět, který pracovník (horník) bude ten, kdo vygeneruje nový blok (ověření všech transakcí v bloku).

Mechanismus prokazování práce

Za účelem generování nového bloku miner by měl poskytnout správný hash pro blok transakcí. Za tímto účelem by měl miner zjistit funkci nonce a hash, kde nonce je náhodné číslo, které se používá pouze jednou (bitcoinová síť používá jako nonce celá čísla mezi nulou a 4 294 967 296) a hash je řetězec 64 symbolů (kombinace číslice a písmena) obsahující šifrovaná data.

Bloky v blockchainu mají individuální hash (takový hash se nazývá "id"). Každý hash je vytvořen jako výsledek úspěšného ověření bloku. Pro ověření dalšího bloku přidá horník k aktuálnímu bloku nejnovější hash a vytvoří obrovský blok textu. Potom se na konec bloku textu přidá nonce (náhodné číslo). Tento text se skládá z předchozího hash bloku, nových transakcí čekajících na ověření a nonce. Tam začíná výpočet. Během výpočtů pracovník změní náhodné číslo až do okamžiku, kdy je definován správný počet nul před řetězcem.

Obtížnost tohoto úkolu by se neměla podceňovat. Jak již bylo zmíněno dříve, obtížnost je nastavena na úroveň, že bez ohledu na počet těžařů a výkon jejich zařízení je každý problém vyřešen pouze jednou za 10 minut. K tomu musí počítač každou sekundu generovat miliony možných hashů.

Chcete-li zkontrolovat, zda některý uzel provedl požadovanou práci správně, bude jeden potřebovat řetězec, který se objevil jako výsledek ověření a nonce číslo. Použitím funkce na tyto dvě hodnoty získáte počet nul před řetězcem. V případě, že je toto číslo správné, byla práce provedena dobře. Pokud má někdo špatné úmysly a pokusí se do řetězce přidat nějaká neplatná data, ostatní účastníci těžby to zastaví. Po dobu 10 let toto schéma úspěšně střežilo bitcoinový blockchain. Speciální algoritmus SHA-256 je ten, že nikdo nemůže tajně změnit ani jeden bit informací v bloku. Proto se tato kniha nazývá neměnná.

Nevýhody dokladu o práci

Nemůžeme souhlasit s tím, že neuvěřitelná spotřeba elektřiny vyžadovaná PoW je jen plýtváním zdroji (mnoho odpůrců PoW to tvrdí), protože jsme již vysvětlili, že tento konsenzuální algoritmus je vysoce efektivní, pokud jde o ochranu blockchainu. Přesto nemůžeme ignorovat skutečnost, že Proof of Work utrácí gigantické množství energie za účelem odhadu počtu nul při ověřování transakcí. V současné době, bitcoinová síť spotřebovává třikrát méně energie než tradiční peněžní systém, ale pokud si představíme, že bitcoiny získají masové přijetí, spotřeba energie drasticky vzroste. Bitcoin každopádně nenahrazuje tradiční banky, takže spotřeba díky bitcoinu roste.

Dalším problémem je, že jednotlivci, kteří používají svá zařízení CPU, GPU nebo ASIC k těžbě, mají příliš malou šanci najít nový blok a získat odměnu, protože musí soutěžit s těžebními fondy využívajícími k těžbě desítky tisíc zařízení. Přibližně polovina těžby probíhá v relativně malé skupině těžebních skupin. Existuje riziko, že pokud se majitelé těchto fondů rozhodnou sjednotit a ovládnout bitcoinový blockchain pomocí své hashovací síly, mohli by to udělat. Blockchain může řídit orgán, který má více než 50% hashovací síly. Takové vniknutí je známé jako 51% útok.

Dalším významným faktem je, že 70% hašovací energie pochází z Číny, protože tato země má levnou elektřinu. Poskytuje této zemi výhodu v těžbě bitcoinů a snižuje úroveň decentralizace.

Závěr

Proof of Work ve skutečnosti dokáže chránit síť před špatnými aktéry, i když náklady na tento konsenzuální algoritmus nás nutí myslet na další možné způsoby, jak ověřit transakce a udržet síť správně a hladce fungující. Není divu, že pro různé blockchainové projekty již existuje několik dalších konsenzuálních algoritmů. Nejvýznamnějším konkurentem PoW je Proof of Stake.