В данной статье мы собираемся подробнее рассказать Вам о том, как сеть Биткойн зависит от набора правил, называемого алгоритмом консенсуса Proof of Work.

Proof of Work — это согласованный алгоритм блокчейна Биткойн. Он называется «Proof of Work», потому что требует некоторой работы — обычно компьютерной обработки — от участвующих узлов (майнеров) в сети Биткойн.

Алгоритм консенсуса — это процесс в информатике, направленный на достижение общего согласия в отношении данных между распределенными процессами или системами

В двух словах, алгоритм консенсуса — это набор правил, управляющих сетью блокчейн. Это соглашение о правилах конкретного блокчейна и о том, как пользователи могут участвовать в сети.

Конкретно в случае Proof of Work система действует по принципу равномерного поощрения майнеров в соответствии с мощностями их вычислительных машин.

Что такое майнеры?

Не обращая внимания на пулы для майнинга, это особая группа пользователей биткойнов, называемых майнерами, которые выполняют проверку транзакций в блокчейне. Майнеры скачали полную цепочку биткойнов и решили запускать ее на мощных компьютерах.

Эти пользователи (узлы) в сети Биткойн называются «майнерами», потому что они проверяют и доказывают точность транзакции в процессе, называемом майнингом. — аналогично вычислению сложной математической задачи. На протяжении всего этого процесса майнеры получают стимул действовать таким образом, чтобы приносить пользу всем в сообществе Биткойн, потому что честность окупается.

После того, как запрос на запись и завершение транзакции распространяется в цепочку блоков, обычно это транзакции с самой высокой комиссией, и выбираются предлагаемой для перехода в следующий блок в цепочке блоков.

Чтобы достичь консенсуса по действительному блоку в цепочке блоков, алгоритм Биткойн предоставляет сложность как параметр, который должен быть соблюден, чтобы блок был действительным. Эта «сложность» регулярно изменяется сетью Биткойн в зависимости от вычислительной мощности майнеров. Сложность может быть уменьшена или увеличена для поддержания постоянной скорости добавления новых блоков.

Сложность сети Биткойн регулярно изменяется в зависимости от вычислительной мощности майнеров

Вновь созданный хэш проверяется на текущую сложность. Хэш-значение всегда должно содержать определенное количество нулевых битов. Если хэш соответствует критериям сложности, он транслируется другим майнерам в сети. Если это не так, выбирается и хэшируется другой одноразовый номер. Майнеры генерируют множество хэшей с разными одноразовыми номерами, пока не найдут тот, который соответствует необходимым критериям. Этот повторяющийся процесс известен как «майнинг», и теперь Вы знаете, почему он требует так много энергии.

Таким образом, первый майнер, который находит действительный хэш, проверяет блок на новый блок и получает вознаграждение за блок в биткойнах. В настоящее время вознаграждение за блок биткойнов составляет 12,5 BTC, а новый блок добывается примерно каждые десять минут.

Каждый раз, когда появляется новый блок, появляется новый шанс получить вознаграждение для другого майнера. По этой причине проверка транзакций в цепочке блоков биткойнов похожа на нескончаемую золотую лихорадку, когда тысячи майнеров по всему миру одновременно занимаются майнингом, чтобы первыми обнаружить блок.

Консенсус в блокчейне

Истинным блокчейном Биткойна всегда признается самая длинная из существующих блокчейнов Биткойн. Если спор о правилах обработки и проверки транзакций возникает среди большинства участников майнеров, работающих в сети, такое обсуждение может в конечном итоге привести к созданию независимой цепочки блокчейна, так называемой вилки.

Однако в большинстве случаев у майнеров нет реальной причины нарушать правила из-за огромных затрат как времени, так и денег, необходимых для непрерывной добычи.

Сеть Биткойн и, как следствие, алгоритм консенсуса Proof of Work избавили пользователей от необходимости доверять традиционному банку. Вместо того, чтобы хранить транзакции в одном центральном месте, например в банке, транзакции происходят в общедоступной сети, доступной для всеобщего обозрения. После завершения транзакцию невозможно отменить или изменить.

Когда какое-либо количество биткойнов переходит от одного человека к другому, это считается транзакцией, которую сеть должна учесть.

Недостатки Proof of Work

Как процесс, Proof of Work всегда был медленным с точки зрения скорости обработки транзакций. Самым распространенным показателем количества транзакций Биткойна в секунду было семь транзакций, что очень мало по сравнению с предполагаемыми 1700 транзакциями в сети VISA.

Кроме того, для процесса майнинга в блокчейне Биткойн требуется огромное количество энергии. В Германии, например, майнинг всего 1 (одного) биткойна в 2018 году стоил в среднем более 12 000 евро. По этой причине майнеры пытаются повысить свои шансы, присоединяясь к майнинговым пулам. В некоторых случаях сервисы облачного майнинга могут быть единственным жизнеспособным вариантом для участия обычного пользователя в свете задействованного ресурсоемкого процесса.

Еще одним недостатком процесса Proof of Work является то, что более крупные майнинговые пулы имеют большую вычислительную мощность при доступе и, следовательно, больше шансов добыть действительные блоки, что ставит отдельных майнеров в невыгодное положение.

Преимущества Proof of Work

Proof of Work является наиболее хорошо зарекомендовавшим себя и проверенным временем против атак, с точки зрения относительного появления технологии Биткойн и блокчейн. Высокая стоимость также является фактором, укрепляющим консенсус и удерживающим участников сети от выделения ресурсов альтернативным цепочкам. Следовательно, велики шансы, что алгоритм Proof of Work будет постоянно улучшаться разработчиками для устранения его недостатков.