Munka bizonyítása: a kriptográfia összes algoritmusának előfutára. Mit jelent matematikai probléma

Munka igazolása A két legnépszerűbb konszenzusos algoritmus egyike, amelyre a kriptovaluta projektek épülnek. BAN BEN ezt az áttekintést elmondjuk, mi a Munkabizonyítás, milyen tulajdonságai vannak, és összehasonlító elemzést fogunk végezni fő versenytársával - A tét igazolása algoritmus.

Mi a Munka Bizonyítása - az eredettől a lényegig

Az első ötlet, amely a Munkabizonyítás kifejezésnek tulajdonítható, 1993-ban jelent meg Cynthia Dwork és Moni Naor munkájában, amelynek címe: "Árképzés feldolgozással, avagy a levélszemét elleni küzdelem, a kriptológia fejlődése" címmel. A munka készítői felvetették azt az elképzelést, hogy a megosztott erőforrásokhoz való hozzáféréshez a felhasználónak bizonyos összetett számításokat kell végrehajtania, amelyek megvédik ezt az erőforrást a hálózati résztvevők túlzott használatától. 4 évvel később elindult a Hashcash projekt, amelyet a spam-ellenes rendszernek szenteltek. A rendszer javasolta az inverzió egy részének kivonását e-mail erőforrások felhasználásával. Egy adott fejléc kiszámításához 252 számítás szükséges minden beküldéshez. Amikor szabványos levelek küldésére volt szükség, nem keletkeztek akadályok, de az újraszámlálás nagyon nehéz feladattá vált a spam küldésében. És nem kell sok idő a kiszámított kód helyességének ellenőrzésére, mivel egy speciális típusú SHA-1 számítást használnak előre elkészített címkével.
Két év múlva Munkaigazolás (PoW) kifejezés már hivatalosan is használták, és először hivatalosan Jacobbson és Jewels cikkében szerepelt a protokollok témájában. Egy idő után megszokták a Munkabizonyítás (PoW) elvét konstrukció Bitcoin hálózatok - a protokoll lehetővé tette a konszenzus elérését. Satoshi Nakamoto, a Bitcoin fejlesztője kissé módosította az eredeti verziót Munka igazolása, hozzáadva egy változó összetettségű mechanizmust, amely csökkentette vagy növelte a szükséges nullák számát a bitcoin hálózat felhasználóinak teljes kapacitásához képest. Az SHA-256 funkció biztosította a rendszer teljes működését.

Meghatározás Munka igazolásaÉrthető nyelven az alábbiak adhatók meg: a protokoll garantálja a csomópont vagy csomópont ellenőrzési képességét a bányász számításainak elvégzése céljából, amely maga a csomópont, amely új blokkokat vezet be a hálózatba. Ezzel egyidejűleg megkísérlik keresni a blokkfej fejlécének kivonatát, amely tartalmazza az előző blokkot és az abban szereplő műveletek összértékét, amely meghatározza a Munkabiztosítás (PoW) bányászatának nehézségi fokát. .

A Munkabizonyítás megkülönböztető jellemzői: hogyan működik mindez

Mi az a munka bizonyítása (PoW)? Először is, ez egy hatékony algoritmus, amely hatékonyan védi az elosztott rendszert a hackertámadásoktól, a csalárd tevékenységektől és az egyéb jogosulatlan hozzáféréstől.

Hogy, hogyan működik a Munkabizonyítás, a következő pontokban lehet megállapítani:

1. Időigényes számítások kötelező elvégzése;
2. Az eredmények gyors és egyszerű ellenőrzése.

Munkabizonyítás funkció kezdetben az ezt a technológiát számítási teljesítményre tervezték, nem élő felhasználók számára. A Munkabizonyítás módszer jelentős számítási erőforrások felhasználásával jár, de biztosítja a feladat teljesítését a határidő lejártával, a kapott eredmény egyszerűsített ellenőrzésével, minimális időigényű kiadásokkal.

Munkabizonyítás vs. Tétbizonyítás: Algoritmusok összehasonlítása

Munkabizonyítás (PoW) Az angol nyelvről lefordított munka igazolása bizonyos mértékben hozzájárul a kriptopénzek hajlamához a kettős kiadásokra. Ugyanakkor a Proof-of-Work (PoW) csökkenti ezt a mutatót, mivel a megerősített tranzakciók mennyisége a hálózaton belül növekszik, ami azt jelzi, hogy egy hacker rendelkezésére áll a számítási teljesítmény mennyisége. A Proof-of-Work (PoW) kriptovaluták használatának garanciájaként csökken a kettős költekezés kockázata, és a felhasználók a tranzakció meghatározott számú megerősítésére számítanak, és védelmi rendszereket is alkalmaznak a gyors fizetések kockázati mutatóinak csökkentésére.
Nehéz lehet azonnal megérteni, hogy ez Munkabiztosítás, de egyszerű szavakkal Ha párhuzamot vonunk fő versenytársa, a PoS között, meg kell jegyezni, hogy ezek az algoritmusok hajlamosak lehetnek hasonló támadásokra, de az eredmény más. Számukra a fő veszélyt a DoS, vagyis a szolgáltatás megtagadása, és a Sybill támadás, vagy a Sybil támadás jelenti. Az első támadás célja a rendszer normális működésének megszakítása, amelyet túlcsorduló hálózati csomópontok érnek el. Például egy hacker hatalmas áron képes elárasztani egy hálózatot olcsó műveletekkel - emlékezzünk a 2 évvel ezelőtti, a Bitcoin hálózat elleni áradásra. A Sybil támadásának használata során a hálózatot aláássa egy hatalmas számú hibásan működő csomópont létrehozása.
Algoritmus fogékonyság szintje Munka igazolásaés versenytársa ezeknek a támadásoknak nemcsak a hálózaton belüli tárgyalások típusától, hanem a részletességtől is függ hálózati protokoll... Ugyanakkor nincs belső jellemzői ettől egy adott protokoll kevésbé lesz fogékony a támadásokra.

Egy másik támadás, amely a felhasználókat aggódhat a kriptográfiai eszközeik miatt, az önző bányászat, vagy önző bányászat. Mikor Munka bizonyító bányászat, ebben a támadásban blokkokat tesznek közzé szelektíven, ami arra kényszeríti a felhasználókat, hogy pazarolják számítási erőforrásaikat. A Proof-of-Work (PoW) fejlesztők aggódnak emiatt, mert ellentétben rivális PoS-szal, amelyet nem terhelnek drága források, itt más a helyzet. Azonban a fejlesztők egyike sem erősítette meg az ilyen típusú támadások hatékonyságát, és egyesek szerint súlyos hibákat követtek el a feltételezésben.
A munka bizonyításának (PoW) meghatározása a támadásokkal szembeni ellenállás szempontjából a hálózat teljes számítási teljesítménye alapján. De a tétbizonyítás esetében nincs megfelelője az „egészségi állapotnak”, mivel ha a pénznem egyenletesen oszlik el a hálózatban, akkor a támadás a villáján alapszik, és ha a felhasználók jelentős részesedéssel rendelkeznek, akkor a tranzakcióknál alkalmazott cenzúra kockázata.

A Munkabizonyítás (PoW) előnyei és hátrányai

A Munkabizonyítás fő hátránya, ami miatt az alternatív algoritmusok fejlesztésével kapcsolatos minden rendetlenség felmerült, a folyamat hatalmas energiafogyasztása képviseli. Az energiaforrások teljes költsége időnként meghaladja az ipari vállalkozások költségeit. Ennek a terméknek a védelmében azonban, amely egyébként az első volt a maga nemében, és csak ezért érdemel figyelmet, el kell mondani, hogy az algoritmus magas színvonalú védelem erőforrások és források a hálózaton belül. De pontosan a minőségből adódik Biztonság attól függ, hogy a felhasználó képes-e pénzeszközeivel az esetleges lopástól való félelem nélkül rendelkezni.

A Munkabizonyítás és a Tétbizonyítás konszenzusos algoritmusok, amelyeket a hálózat új blokkjainak érvényesítésére, valamint tranzakciók hozzáadására használnak. Ennek megfelelően ezen rendszerek működési elve közvetlenül érinti azokat a bányászokat, akik 24/7 módban visszafejtik a blokkokat. Mi a különbség a két algoritmus között, és melyik a jövedelmezőbb a bányászat szempontjából? Vizsgáljuk meg a munka elveit, valamint készítsünk összehasonlító leírást.

Munka bizonyítása: hogyan működik

A Proof-of-Work, vagyis a PoW, ahogy rövidített formában nevezik, az angolról "munka bizonyítékának" fordításra kerül. Valójában maga az algoritmus neve tartalmazza annak működési elvét. Ez lehetővé teszi a hálózat számára, hogy ellenőrizze, hogy a bányász valóban elvégezte-e a kriptopénzek alapjául szolgáló SHA-256 vagy Scrypt függvény kiszámításának összes munkáját.

A PoW lényege a következő:

• A bányásznak meg kell oldania egy összetett problémát, amelyre csak elég nagy teljesítményű számítógépek képesek.
• A megoldás során kapott eredményt könnyen ellenőrizni kell.

Ha a work-proof algoritmusról beszélünk, különösen a kriptovaluták kontextusában, akkor ez lehetővé teszi a csomópontok számára (hogy megtudják, melyek a csomópontok és hogyan működnek), ellenőrizzék a bányászok munkáját, valamint megbízhatóságukat. számítások.

Ez a mechanizmus arra ösztönzi a bányászközösséget, hogy folyamatosan frissítse bányászati ​​berendezéseit, mivel a hálózat bonyolultsága folyamatosan növekszik, így a bitcoin hálózat teljes számítási teljesítménye már 2012-ben meghaladta a legmodernebb szuperszámítógép teljesítményét.

Meg kell jegyezni, hogy a korszerűsítés szükségessége a bányászok szempontjából nem annyira előny, mint hátrány. Végül is a berendezések folyamatos frissítése nagy pénzügyi költségeket igényel, ami egyes játékosokat kiszorít a piacról.

Tétbizonyítás: elvmunka

2012-ig a PoW volt az egyetlen algoritmus, amelyet a kriptovalutákban használtak, de a versenytárs a láthatáron van. Ez a Proof-of-Stake algoritmus, vagyis a PoS volt, ami angolul „tétellenőrzést” jelent. Munkájának felépítését tekintve alapvetően különbözik a tét igazolásától. Ha az első algoritmusban számítási teljesítményt használtak a hálózat prioritásának növelésére, akkor a PoS esetében a pénztárcában lévő érmék száma játssza a fő szerepet.

Vagyis annak növelése érdekében, hogy elsőként dekódolhasson egy blokkot, meg kell tartania a pénztárcájában a lehető legtöbb érmét abból a kriptovalutából, amelyet bányász. Egyrészt ez a megközelítés nagyon előnyös a bányászok számára, mert már nincs szükségük felszerelésük frissítésére, nagy mennyiségű villamos energia elköltésére, és a hálózat elleni támadás szinte lehetetlenné válik. De vannak hátrányai is. Például, ha az egyik felhasználónak vagy egy kombinált csoportnak sikerül a kezükbe koncentrálni az összes érme nagy részét, akkor képes lesz kezelni a hálózatot.

Munka és tét igazolása: Melyik oldalon áll a közösség?

A munka bizonyításának és a tét igazolásának algoritmusai (vagy a munka igazolása és a tét igazolása) régóta a bányászok közötti komoly viták alapját képezik. Egyesek szerint a munka igazolása igazságosabb, mások a tét igazolása. Lehetetlen határozott választ adni.

Ezenkívül manapság meglehetősen gyakran alkalmaznak hibrid verziót, amely mindkét algoritmust egyesíti. Érme kiadásakor a hálózat a Munkabiztosításon dolgozik, és amikor a kibocsátás véget ér, akkor a Karónyomtatáson. Ez elég logikus. Végül is az aktív részvétel a munka ellenőrzésének szakaszában lehetővé teszi elegendő számú érme felhalmozását annak érdekében, hogy "szervesen" ékelődjön be a részvények ellenőrzésének új szakaszába.

A PoS rendszer újdonsága és heves vitái ellenére a legtöbb fő kriptovaluta nem hajlandó elhagyni a Proof-of-Work algoritmust. Talán ez a jövőben is megtörténik, de most nem tartják be. A munka bizonyítása és a tét igazolása továbbra is versenytársak.

• Átruházás

Folytatjuk a Bytecoin.org hűvös cikkeinek fordítását. Ma - "A munka bizonyításának alternatívái, 1. rész: A tét igazolása", Ray Patterson.
Olvassa el a fordítást Rövid története A munka igazolásának alakulása a kriptovalutákban ": és.

A munka igazolásának kritikája

Mint mindannyian emlékszünk, a Munkabizonyítás még 1993-ban született egy kriptográfus családban; szülei karriert jósoltak számára a DoS és a spam elleni védekezésben. 2008-ban azonban csábító ajánlatot kapott egy bizonyos anonim japán akcentustól: hogy az elosztott időbélyeg-kiszolgáló alapjává váljon. A séma egyszerűnek tűnt: a hálózati csomópontok "szavaznak" a tranzakciótörténet verziójára, és a "ritka" hashek kiszámításába fektetik hatáskörüket. A szavazatok többségét elnyerő változatot más csomópontok elfogadják referenciaként.

Fontos szempont volt a nagy teljes hálózati kapacitás biztosítása: az esetleges támadók elleni védelem az erőforrások potenciális 51% -ával. A PoW eredeti koncepciója azonban kis feladatokat tartalmazott, amelyeket az ügyfélnek el kell végeznie a kiszolgáló erőforrásaihoz való hozzáférés érdekében. Egy ilyen DoS-védelmi modell szerint még a kis klienskapacitások sem fogják beavatkozni az erőforrás tisztességes felhasználásába, és nagyokra egyszerűen nem volt szükség. Ezért a bányászok motivációját a munkára egyszerűen: "természetben", bitcoinokat, azaz. valójában pénz.

És ez mindent megváltoztatott. A kriptovaluták világában a PoW villamosenergia-szörnyeteggé vált a bányászat jövedelmezőségéért folytatott versenyben. Komoly állítások jelentek meg 2012 körül, amikor a Bitcoin hálózat teljes teljesítménye "megelőzte" a teljesítmény szempontjából a világ legerősebb szuperszámítógépét. - Energiapazarlás! - kiáltások hallatszottak minden oldalról. A védők félénk tiltakozásai az 51% -os támadások elleni védelemről és a banki terminálok energiavágyáról nem vettek tudomást, mivel a láthatáron már ott volt az első alternatíva - a tét igazolása.

A tét igazolása

Az ötlet a bitcointalk egyik bejegyzésében született még 2011-ben. Az első megvalósítás egy évvel később, 2012-ben látott napvilágot a PPCoin kriptovalutában (ma PeerCoin néven). A jövőben hasonló protokollok jelentek meg más projektekben, később róluk bővebben.

A PoS különböző inkarnációkkal rendelkezik, de egy általános gondolat: korlátozott erőforrás, amelyről szavazni kell, nemcsak a külvilág(elégetett vas és áram), de magában a rendszerben vannak a digitális érmék. Az érmék tulajdonosai - az érdekelt felek - a szavazás során természetesen nem költenek rá, hanem egy ideig blokkolják őket, és így a korlátozás megvalósul. Nyilvánvaló, hogy bár a számítógépet be kell kapcsolni a bányászathoz, nem kell komolyabb számításokat végrehajtania.

Hogyan működik a PPCoin

Tehát a bányász erőforrása az érme (természetesen el nem költött). Pontosabban a fel nem használt tranzakciók, amelyek mindegyike megfelel bizonyos számú érmének. A bányászat a következőképpen történik:

1. Kiválasztjuk a kimenetünket, amelyet legalább 30 napja kaptunk.
2. Kialakítjuk a Kernel struktúrát, amely tartalmazza: a kimenet determinisztikus adatait (a blokk idejét, amelyben megjelent, a blokkon belüli számát stb.), Az aktuális időt stb. nStakeModifier (az ál-véletlenszerű bitek periodikusan újraszámított blokkja).
3. Hash a kernelt, és hasonlítsa össze az eredményül kapott értéket az aktuális céllal, amely függ a jelenlegi hálózati bonyolultságtól (nagyobb komplexitás - kevesebb cél), az "életkor" (több életkor - több cél) kilépésétől és annak összegétől (több érme - több cél).
4. Ha a hash nagyobbnak bizonyult a célnál, akkor visszatérünk az 1. lépésre, és végezzük el a következő kimenetet.
5. Ha a kijárat "sikeresnek" bizonyult, akkor érme alapú tranzakciókban fordítjuk (elküldjük magunknak), hozzáadjuk a blokk jutalmat és jutalékokat a mellékelt tranzakciókból, és aláírjuk az egész blokkot a kulccsal, amely társult az elköltött kimenethez.
6. Voila, a blokk készen áll. Elkezdjük keresni a következőt.

Megjegyzések:

• A blokkellenőrzés determinisztikus: az aktuális időt a blokkfejlécből veszik, a kimeneti adatokat a blokkláncból veszik, az nStakeModifier szintén egyértelműen kiszámításra kerül minden blokkhoz.
• A kijáratnak "réginek" kell lennie, hogy a támadó a pénztárca között pénzt küldve ne kapjon "jó" kijáratot, ami azonnal lehetővé teszi számára a blokk megtalálását.
• Az nStakeModifier kiszámítása a legújabb blokkok alapján történik, ezért kiszámíthatatlan. Ez még kiszámíthatatlanabbá teszi a bányászatot (és ellenállóbb az esetleges támadásokkal szemben).
• A 2. pontban szereplő jelenlegi időbélyeg nagyban változhat: plusz vagy mínusz egy óra. Ezért valójában 7200 kivonat ellenőrizhető minden kimenetnél, nem csak egy.
• A cél „életkor” szorzójának felső határa 90 nap. Ellenkező esetben a támadó csak néhány NAGYON régi érmével képes nagy valószínűséggel egymás után több blokkot előállítani.

Alapvetően a PoS bányászati ​​folyamat ugyanaz a lottó, mint a PoW. A jegyért azonban nem kell saját kapacitással „fizetnie”: az opciók keresése a saját kimenetek nagyon korlátozott terében történik, és nem függ a CPU sebességétől. Az esélyeket csak az érmék teljes száma és a hálózat jelenlegi nehézsége befolyásolja.

Ennek köszönhetően a következő nyereséget kapjuk:

1. Energiát takarítunk meg. Itt nem lehet vitatkozni, bár a PoW-hez használhat "hasznos munkát" (lásd Primecoin) vagy ASIC-rezisztens funkciókat (Cuckoo Cycle, CryptoNigh, Ethash stb.), Amelyek korlátoznák a személyi számítógépek bányászati ​​területét.
2. Nincs végtelen „fegyverkezési verseny”: most a teljes hash arányt nem Moore uralma és a termodinamika törvényei korlátozzák, hanem az összes érme száma a résztvevők pénztárcájában. Másrészt egy ilyen modellben nehéz megérteni, hogy az erőforrások nagy százaléka jó kezekben van-e?
3. A támadás drágább lesz. Ha meg akarom vásárolni az érmék 51% -át, a piac gyors áremelkedéssel reagál. Emellett mi értelme támadnom egy hálózat ellen, ha minden erőforrásomat ennek a hálózatnak a virtuális érmeibe fektetem?

Minden nagyszerűnek tűnik: a fizikai munkát valójában valamilyen virtuális erőforrással helyettesítettük. De nem ez a probléma?

A tét igazolásának kritikája

Válaszolj a kérdésre: mennyit költenek a pénzre? Ha valaki hozzád fordul, és felajánlja, hogy vásárol tőled magánkulcsokat, amelyekből már régen elköltötted minden pénzedet, milyen áron fogsz megállapodni? Mivel ezek a kulcsok már nem érnek semmit, és senkinek nincs szükségük rá, feltételezem, hogy bármilyen ajánlat megfelel Önnek: ez pénz a semmiből!

Most képzelje el, hogy a múltban egy pillanatra kiderült, hogy az összes érme 50% -a (vagy több) azon kulcsokon volt, amelyeket a támadó most vásárolt. Az egyszerűség kedvéért feltételezhetjük, hogy X pillanat a második blokk létrehozása utáni idő, és valaki megvásárolta mindkét blokk kulcsát, azaz. ha visszatér a múltba, akkor a teljes pénzkészlet 100% -át birtokolta volna.

Valójában nem kell fizikailag visszatérnie a múltba. Ezentúl ezekkel a régi érmékkel bányászva "átírhatja a blokklánc teljes történetét"! Sőt, díjat kap mindegyikért új blokk, és növeli a tőkéjét. Nem is kell tranzakciókat létrehoznia (bár csak pénzt tud átutalni magának).

Egy bizonyos ponton alternatív láncolata utoléri a valódit, sőt a blokkok számát tekintve is felülmúlja. Az egész hálózat át fog kapcsolni rá, mert nincs közöttük szintaktikai különbség. De a fő különbség az lesz, hogy az egyikben az érmék több mint fele továbbra is a támadóé lesz. Tehát miután eladta a "halott lelket", könnyen elveszítheti az "élő" embereket.

Egy ilyen konkrét támadás ellen természetesen lehet küzdeni. A PeerCoin például a rendszeres ellenőrzőpontok gyakorlatát használja: a fejlesztői kulccsal aláírt blokkokat, amelyek „mélyebbé” tilos a blokklánc újjáépítése. De ez egy privát megoldás, amely nem szabadul meg többetól gyakori probléma- Nincs tét.

A probléma az, hogy a bányászat - szavazás - semmibe sem kerül, nem igényel semmilyen fizikai költséget. Ha például valamikor két blokk azonos magasságban jelenik meg (láncvilla), akkor egyszerre bányászhatja a lánc mindkét változatát. PoW-vel ez nyilvánvaló okokból elvileg lehetetlen: az A lánc minden ellenőrzött hashja a B lánc ellenőrizetlen hash-ja. A PoS lehetővé teszi az összes "párhuzamos világ" egyszerre és bármilyen magasságban (vagyis a múltban is) történő iterációt. ).

A PoS-ben sokkal könnyebb végrehajtani egy dupla kiadású támadást. Elég, ha mindig kibányászom a következő blokk két változatát: az egyik egy tranzakcióval történik, amely átutalja a pénzét az eladónak (aki nem várja meg N megerősítést), a másik pedig egy olyan tranzakcióval, amely átadja neked azokat. Ha megtörténik, hogy mindkét blokkot megtalálja, akkor az elsőt elküldi az eladónak (és megkapja az árut), a másodikat pedig mindenki másnak. A lánc második verziója valószínűleg folytatódik, és a pénz visszatér Önnek.

A PoS problémája az, hogy nyereséges Önnek több alternatív ágat egyszerre bányászni. Egyszerűen megteheti ingyen, nem nulla esélyekkel a sikerre, ami azt jelenti, hogy növeli várható jövedelmét. A PoW nem enged meg ilyen csínytevéseket, és ezért csak egy ágban bányászol (amelyben - ez a te választásod). Ennek eredményeként a PoW modellben előbb-utóbb konszenzus érhető el, de a tiszta PoS-ben a konvergencia már nem lehetséges.

Ha érdekli ez a probléma, akkor a részletek megtalálhatók

Mi az a munkabiztosítás és a tétbiztosítás?

A munka bizonyítása és a tét igazolása a kriptovaluták egyik legismertebb konszenzus algoritmusa. Felépítésükben eltérő munkabizonyítási mechanizmusokat kínálnak.

Mi a munkabizonyítás lényege?

A Proof-of-Work (PoW - szó szerint: a munka igazolása) egy olyan algoritmus, amely megvédi az elosztott rendszereket a visszaélésekkel szemben (DoS támadások, spam levelek stb.), Amelynek lényege két fő pontra oszlik:

1. bizonyos meglehetősen összetett és hosszadalmas feladat végrehajtásának szükségessége;
2. az eredmény gyors és könnyű ellenőrzésének képessége.

A PoW feladatok eredetileg nem az emberek számára készültek, számítógéppel történő megoldásuk mindig véges időkeretben valósítható meg, azonban sok számítási teljesítményt igényel. Ugyanakkor a kapott megoldás igazolása sokkal kevesebb erőforrást és időt igényel.

Ki találta ki a Munkabizonyítás kifejezést?

A Munkabizonyítás fogalmát először 1993-ban írták le: Árképzés a feldolgozással, Vagy a levélszemét elleni küzdelemben, A kriptológia fejlődésében (Cynthia Dwork és Moni Naor). Bár magát a kifejezést még nem használták a cikkben, a szerzők a következő ötletet javasolták:

"Hozzáférni közös erőforrás, a felhasználónak ki kell számolnia valamilyen függvényt: meglehetősen összetett, de megvalósítható; így védheti meg az erőforrást a visszaélések ellen. "

1997-ben elindította a Hashcash projektet, amelynek ugyanaz a spam védelem a célja. A feladatot a következőképpen fogalmazták meg: "Keressen olyan x értéket, hogy az SHA (x) hash tartalmazza az N legjelentősebb nulla bitet."

A rendszer részleges inverzió kivonatolását kínálta, amikor továbbította email... A megfelelő fejléc kiszámításához körülbelül 2 52 hash-számítás szükséges, amelyeket minden egyes beküldésnél újra kell számolni. És ha a további számítások nem jelentenek akadályokat több hétköznapi levél elküldésében, a folyamatos újraszámítás szükségessége a spam küldését nagyon erőforrás-igényesvé teszi. Ebben az esetben a kiszámított kód helyességét nagyon gyorsan ellenőrzik: egyetlen SHA-1 számítást használnak egy korábban elkészített címkével.

1999-ben megjelent maga a Proof-of-Work kifejezés is - ezt használták a Communications and Multimedia Security folyóiratban a „Munka bizonyítékai és a kenyérsütés protokolljai” (szerzők - Markus Jacobsson és Ari Juels) cikkben.

Mi köze a Munka Bizonyításának a kriptovalutákhoz?

A Bitcoin hálózatban a PoW mechanizmust használták a konszenzus elérésének eszközeként (konszenzus a blokklánc melyik verzióját tekintik helyesnek). Ugyanakkor az első kriptovaluta, Satoshi Nakamoto készítője a fent említett Hashcash-projekt ötletét vette alapul, hozzáadva a változó összetettségű mechanizmust - az N csökkenését vagy növekedését (a szükséges nullák száma) ), a hálózati résztvevők teljes teljesítményétől függően. A kiszámított függvény most SHA-256.

Egyszerűbben fogalmazva: a PoW mechanizmus biztosítja a hálózati csomópont (csomópont) képességét annak ellenőrzésére, hogy a bányász (amely az a csomópont, amely új blokkot ad hozzá a blokklánchoz) valóban elvégezte a számításokat. Ez a folyamat magában foglal egy kísérletet egy blokkfejléc-hash (a blokklánc azon része, amely tartalmaz linket az előző blokkhoz és az abban foglalt tranzakciók összesített értékét) kifejezésre, amely értéke megegyezik az aktuális bonyolultsági szinttel.

"Nehéz" a számítás bonyolultsága?

Ezeket a számításokat csak interaktív módon lehet elvégezni, és a bonyolultság oda van állítva, hogy valóban nehéznek bizonyuljon. Ugyanakkor a számítási eredmények ellenőrzése továbbra is egyszerű. A csomópontok mindig megbizonyosodhatnak arról, hogy a bányász megtalálta-e a helyes értéket, azonban mivel a blokk megtalálásának folyamata nagyon fáradságos és véletlenszerű, lehetetlen pontosan megjósolni, hogy melyik bányász oldja meg a problémát, és megtalálja a blokkot.

Annak érdekében, hogy a rendszer egy blokkot érvényesnek ismerjen el, hash értékének kisebbnek kell lennie, mint az aktuális cél. Így minden blokk azt mutatja, hogy némi munkát végeztek annak megtalálásában.

Minden blokk tartalmazza az előző blokk hashját, láncot alkotva. A blokk megváltoztatása lehetetlen - csak azonos magasságú blokkot lehet létrehozni, amely tartalmazza az előző blokk hashját. Egy ilyen folyamat végrehajtásához meg kell tenni a munkát az összes előző blokk megtalálásához. Ennek a folyamatnak a nagy összetettsége megvédi a blokkláncot az illetéktelen hozzáféréstől és a kettős kiadásoktól.

Hogyan befolyásolta a munka bizonyítása a bányászatot?

A Bitcoin Proof-of-Work egy egész bányaipart generált és lendületet adott a speciális hardverek fejlesztésének, mivel a hash-blokkokra fordított számítási erőforrások hatalmasak és messze meghaladják a legnagyobb szuperszámítógépek kapacitását.

Ugyanakkor nem volt mentes a hírhedt „ hátoldalérmek ": PoW gyorsan szörnyeteggé vált, amely a bányászat jövedelmezőségéért folytatott versenyben áramot fogyaszt. 2012-ben a Bitcoin hálózat teljes kapacitása már meghaladta a világ legerősebb szuperszámítógépének teljesítményét, és a láthatáron megjelent az első alternatíva, a Proof-of Stake.

Mi a tét igazolása?

Alternatív konszenzusos mechanizmus, amelyet először 2012-ben hajtottak végre a PPCoin kriptovalutában (ma PeerCoin néven). Az ötlet az, hogy a tétet erőforrásként használja, amely meghatározza, melyik csomópont kap jogot a következő blokk bányászására.

A tét igazolása megközelítésben a csomópontok is megpróbálnak adatokat kivonni, ha egy bizonyos értéknél kisebb eredményt keresnek, de a bonyolultság ebben az esetben arányosan és az adott csomópont egyensúlyának megfelelően oszlik el. Más szavakkal, a felhasználó számláján lévő érmék (tokenek) száma szerint.

Így egy nagy egyensúlyú csomópontnak nagyobb esélye van a következő blokk előállítására. A rendszer meglehetősen vonzónak tűnik, elsősorban a számítási erőforrások kis követelményei miatt, és azért is, mert nincs szó "elpazarolt" kapacitásról.

Mik az előnyei és hátrányai a tétbizonyításnak?

A PoS használata mellett általában a következő érvek szólnak:

• A támadáshoz jelentős pénzeszközökre van szükség, ami pénzügyi szempontból megvalósíthatatlanná teszi.
• Ugyanakkor, ha egy támadónak nagy számú zseton áll a rendelkezésére, ő maga is szenvedni fog a támadástól, mivel ez megzavarja a kriptopénz stabilitását.

Aggódó érvek:

• A PoS további motivációt kínál az alapok ugyanazon kezekben történő felhalmozásához, ami negatívan befolyásolhatja a hálózat decentralizációját.
• Ha egy olyan kis csoport jön létre, amely elég nagy összegeket gyűjt, akkor a többi résztvevőre rákényszerítheti a hálózat működtetésére vonatkozó saját szabályait.

Ezenkívül meg lehet jegyezni a Nincs téten problémát, ami a PoS rendszereket eredendően instabillá teszi sok kriptovaluta-rajongó szemében. A támadó megpróbálhatja elágazni a blokkláncból, vagyis „nem létező” erőforrások felhasználásával hosszabb alternatív láncot hozhat létre. Sőt, ezt más bányászok is támogathatják, mivel ők sem fogyasztanak "valódi" erőforrásokat. Villán keresztül a támadó elutasíthat bizonyos tranzakciókat, és kettős kiadási támadást hajthat végre.

Kinek az oldalán van a mérleg?

A Pow és a PoS támogatói közötti viták hosszú ideje folynak, de ezeknek a vitáknak a természete inkább elméleti jellegű. A gyakorlat azt mutatja, hogy a fejlesztő szerepe a biztonsági kérdésekben még mindig nagyon magas.

Ugyanakkor sokan a legbiztonságosabb megoldásnak a PoS és a PoW rendszerek hibrid változatát tekintik. Ezt a megközelítést már aktívan gyakorolják - sok kriptovalutának van PoW szakasza, amikor a valutát klasszikus bányászat útján bocsátják ki, és PoS szakasza van, amely a kibocsátás befejezése után következik be.

Bár a PoS rendszerek mindig könnyebben megvalósíthatók, és általában ugyanolyan robusztusak a biztonság szempontjából, a legtöbb komoly kriptovaluta valószínűleg ragaszkodik a PoW-hoz.

Egy időben a ForkLog a BitFury Group által írt whitepaper adaptált fordítása, amely összehasonlítja a PoW és PoS rendszerek védelmének alapelveivel végzett munkát.

Milyen más bizonyítási mechanizmusok vannak a kriptovalutákban?

Listájuk meglehetősen nagy lehet, ezért íme néhány a leghíresebbek közül:

• Az aktivitás igazolása (az aktivitás igazolása) - egy standard hibrid séma, amely egyesíti a PoW-t és a PoS-t;
• A tét delegált igazolása egy általános kifejezés, amely leírja a tét konszenzusos protokolljainak alapvető igazolásának alakulását. A DPoS-t használják, és;
• Az égés igazolása (az égés bizonyítéka) - az "égés" az érmék elküldésével történik, olyan címre küldve, amelyről garantáltan nem lehet elkölteni. Azáltal, hogy ilyen módon megszabadul érmeitől, a felhasználó megkapja a jogot az egész életen át tartó bányászathoz, amelyet szintén sorsolásként rendeznek az égett érmék összes tulajdonosa között;
• A kapacitás igazolása a megabájt mint erőforrás népszerű ötletének megvalósítása. Jelentős mennyiségű lemezterületet kell elkülöníteni a bányászatba való bekapcsolódáshoz;
• A tárolás igazolása (a tárolás igazolása) - hasonló az előző elképzeléshez, amelyben az allokált helyet az összes résztvevő megosztott felhőtárhelyként használja.

A legtöbb modern kriptovaluta, köztük a Bitcoin és az Ethereum, a Proof-of-Work algoritmust használja blokklánc felépítéséhez. Röviden, a PoW folyamat a következőképpen írható le: a bányászok számítási teljesítményt és villamos energiát költenek, a helyes kivonat összegyűjtésével, ami a tranzakciók blokkjának érvényes aláírását jelenti. Nem nehéz kiszámolni a blokk szokásos kivonatát, de a blokklánc védelme érdekében a támadóktól a hash formája szándékosan bonyolult, például az első négy számjegyének nullának kell lennie. Ebben az esetben, ha a támadó módosítani akarja a tranzakciókat a blokkláncon belül, időt kell töltenie a helyes hash összeg kiszámításához. De mivel a blokkláncban minden egyes következő blokk az előzőhöz kapcsolódik, a hasheket át kell számolni a teljes lánc mentén. Ez ellenáll a blokkláncnak a hackeléssel szemben, és a bányászok jutalmat kapnak a kriptográfiai számításokért. A folyamat részletesebben ebben a videóban található:

Egyes kriptovaluták (Peercoin, Novacoin, Bitshares stb.) Azonban úgy döntöttek, hogy felhagynak a Munkabiztosítás koncepcióval.

A tétbiztosítás nyilvánvaló előnye a munkavégzéssel szemben, hogy nem igényel hatalmas energiafogyasztást a bányászoktól, ami sokkal hatékonyabbá teszi. De nem ez az egyetlen előnye. Lehetővé teszi a következő generációs irányítási rendszerek megvalósítását is, például lehetővé téve a hálózat tagjai számára, hogy részt vegyenek a kemény és a puha villák közötti választásban.

(Charles Hoskinson a Bitcoin magazinhoz)

Az Ethereum átmenetét a tét igazolására feltehetően 2017 végén jelentették be. Az Ethereum tervei mindig tartalmazzák a PoS modellre való áttérést a még nem teljes Casper protokoll használatával. A döntés azonban nem végleges: a Redditről folytatott megbeszélésen Vitalik Buterin 50% -nál, de kevesebb mint 80% -ként határozta meg a Casper 2017-es megvalósításának valószínűségét. De miért haboznak az Ethereum fejlesztői? Ha a PoW bebizonyította hatékonyságát a Bitcoin példájára irányuló támadások ellen, akkor a PoS számos biztonsági problémát tár fel.

És végül az Etherium Classic nem tervezi, hogy hamarosan átálljon a PoS-re:

Az ETC közösségben nagy egyetértés alakult ki abban, hogy nem szabad rohanni a nem ellenőrzött és potenciálisan veszélyes PoS-re. Fejlesztői csapatunk jelenleg azon a hírhedt „összetettségű bombán” „fűrészelésén” dolgozik, amelynek egy kemény villán keresztül kényszeríteni kell a PoS-re való váltást. Legalább meg kell várnunk, és meg kell néznünk (hosszú időn keresztül), hogyan történik egy ilyen áttérés az ETH-ra, megadva számukra azt a kétes megtiszteltetést, hogy tesztelnek egy teszteletlen koncepciót egy egymilliárd dollár alatti kapitalizációjú élő rendszeren. Ez több időt és adatot fog adni arra, hogy döntsünk egy hosszú távú ETC-konszenzus mechanizmusról: maradjunk-e a PoW-ban, lépjünk-e a PoS-re, vagy egy hibrid PoW / PoS-sémára, amely elméletileg jobban igazolható, mint a tiszta PoS.