Co je důkaz práce (PoW)?
Proof of work (PoW) popisuje systém, který vyžaduje nikoli zanedbatelné, ale proveditelné množství úsilí, aby odradil lehkovážné nebo zlovolné využívání výpočetního výkonu, jako je posílání spamových e-mailů nebo spouštění útoků na odepření služby. Koncept byl následně upraven pro zajištění digitálních peněz Halem Finneym v roce 2004 prostřednictvím myšlenky „znovu použitelného důkazu práce“ pomocí hashovacího algoritmu SHA-256.
Po svém zavedení v roce 2009 se Bitcoin stal první široce přijatou aplikací Finneyho PoW nápadu (Finney byl také příjemcem první bitcoinové transakce). Důkaz práce tvoří základ i mnoha dalších kryptoměn, což umožňuje bezpečný, decentralizovaný konsenzus.
Klíčové způsoby
Pochopení důkazu práce
Toto vysvětlení se zaměří na důkaz práce, jak funguje v bitcoinové síti. Bitcoin je digitální měna, která je podepřena jakousi distribuovanou účetní knihou známou jako „blockchain“. Tato účetní kniha obsahuje záznam všech bitcoinových transakcí, uspořádaných v postupných „blocích“, takže žádný uživatel nesmí utratit některý ze svých podílů dvakrát. Aby se předešlo manipulaci, je účetní kniha veřejná, neboli „distribuovaná“; pozměněná verze by byla rychle odmítnuta ostatními uživateli.
Způsob, jakým uživatelé odhalují manipulace v praxi, je pomocí hashů, dlouhých řetězců čísel, které slouží jako důkaz práce. Když daný soubor dat projde hašovací funkcí (bitcoin používá SHA-256), vygeneruje vždy jen jeden hash. Vzhledem k „lavinovému efektu“ však i nepatrná změna jakékoliv části původních dat vygeneruje naprosto nerozpoznatelný hash. Ať je velikost původního souboru dat jakákoli, hash vygenerovaný danou funkcí bude mít stejnou délku. Hash je jednosměrná funkce: nelze jej použít k získání původních dat, pouze ke kontrole, zda data, která vygenerovala hash, odpovídají původním datům.
Vygenerovat libovolný hash pro sadu bitcoinových transakcí by bylo pro moderní počítač triviální, takže aby se proces proměnil v „práci“, bitcoinová síť nastaví určitou úroveň „obtížnosti“. Toto nastavení se upraví tak, že se nový blok „vytěží“ – přidá se do blockchainu generováním platného hashe – přibližně každých 10 minut. Obtížnosti nastavení se dosáhne vytvořením „cíle“ pro hash: čím nižší cíl, tím menší sada platných hashů a tím těžší je jej vygenerovat. V praxi to znamená hash, který začíná velmi dlouhým řetězcem nul.
Důkaz práce byl původně vytvořen jako navrhované řešení rostoucího problému spamových e-mailů.
Zvláštní úvahy
Vzhledem k tomu, že daná sada dat může generovat pouze jeden hash, jak se horníci ujistí, že vygenerují hash pod cílem? Změní vstup přidáním celého čísla, zvaného nonce („číslo použité jednou“). Jakmile je platný hash nalezen, je vysílán do sítě a blok je přidán do blockchainu.
Těžba je soutěžní proces, ale je to spíše loterie než závod. V průměru někdo vygeneruje přijatelný doklad o práci každých deset minut, ale kdo to bude, to je jen dohad. Horníci se sdružují, aby zvýšili své šance na těžbu bloků, což generuje transakční poplatky a po omezenou dobu i odměnu v podobě nově vytvořených bitcoinů.
Důkaz práce nesmírně ztěžuje změnu jakéhokoli aspektu blockchainu, protože taková změna by vyžadovala opětovné vytěžení všech následných bloků. Rovněž ztěžuje uživateli nebo skupině uživatelů monopolizaci výpočetního výkonu sítě, protože stroje a výkon potřebný k dokončení hašovacích funkcí jsou drahé.
Pokud část těžební sítě začne přijímat alternativní doklad o provedení práce, je označována jako „hard fork“.
Příklad důkazu práce
Důkaz práce vyžaduje, aby počítač náhodně zapojil hashovací funkce, dokud nepřijde na výstup se správným minimálním množstvím úvodních nul. Například hash pro blok #660000, vytěžený 4. prosince 2020 je 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6. Odměna za tento úspěšný hash byla 6,25 BTC.
Tento blok bude vždy obsahovat 745 transakcí, které zahrnují něco málo přes 1 666 bitcoinů, stejně jako hlavičku předchozího bloku. Pokud by se někdo pokusil změnit transakční částku třeba jen o 0,000001 bitcoinu, výsledný hash by byl k nepoznání a síť by pokus o podvod odmítla.
Otázky a odpovědi týkající se prokázání práce
Co znamená důkaz práce?
PoW vyžaduje, aby uzly v síti poskytly důkaz, že vynaložily výpočetní výkon (tj. práci), aby dosáhly konsensu decentralizovaným způsobem a zabránily špatným aktérům předhonit síť.
Jak potvrzení o práci potvrdí krypto transakci?
Samotná práce je libovolná. U Bitcoinu zahrnuje iterace hashovacích algoritmů SHA-256. „Vítěz“ kola hashování však agreguje a zaznamenává transakce z mempoolu do dalšího bloku. Protože je „vítěz“ náhodně vybrán úměrně odvedené práci, motivuje to všechny v síti, aby jednali čestně a zaznamenávali pouze pravdivé transakce.
Proč kryptoměny potřebují důkaz práce?
Využívá Bitcoin důkaz práce?
Ano. Používá algoritmus PoW založený na hashovací funkci SHA-256 pro ověřování a potvrzování transakcí a také pro vydávání nových bitcoinů do oběhu.