Proof of Work (Pow) - הוכחת עבודה מהי ומה שימושה
הקדמה
Proof of Work – הוכחת עבודה (המקוצרת בדרך כלל ל- PoW) היא מנגנון למניעת הוצאות כפולות.
רוב המטבעות הקריפטוגרפיים הגדולים משתמשים בזה כאלגוריתם הקונצנזוס שלהם (מנגנון הסכמה כללית ברשת הבלוקציין).
זה בדיוק מה שאנחנו מכנים שיטה לאבטחת ספר החשבונות של המטבע הקריפטוגרפי.
הוכחת עבודה הייתה האלגוריתם הקונצנזוס הראשון שצץ ועד היום נותר הדומיננטי.
הוא הוצג על ידי סאטושי נקאמוטו בנייר הביטקוין של 2008,
אבל הטכנולוגיה עצמה נוצרה הרבה לפני כן.
הוכחת עבודה הייתה האלגוריתם הקונצנזוס הראשון שצץ ועד היום נותר הדומיננטי.
הוא הוצג על ידי סאטושי נקאמוטו בנייר הביטקוין של 2008,
אבל הטכנולוגיה עצמה נוצרה הרבה לפני כן.
מהי הוצאה כפולה (Double Spending) ?
הוצאה כפולה מתרחשת כאשר אותם כספים מוציאים יותר מפעם אחת.
המונח משמש כמעט אך ורק בהקשר של כסף דיגיטלי אחרי הכל, היית מתקשה להוציא את אותו מזומן פיזי פעמיים.
כשאתם משלמים על קפה היום אתם משלמים במזומן ואז ככל הנראה נועלים אותו בקופה.
אתה לא יכול ללכת לבית הקפה שמעבר לכביש ולשלם עבור קפה נוסף באותו חשבון.
בתוכניות מזומנים דיגיטליות יש אפשרות שתוכל. בוודאי שכפלתם בעבר קובץ מחשב,
אתה פשוט מעתיק ומדביק אותו ואפשרי לשלוח את אותו קובץ בדוא"ל לעשרה, עשרים, חמישים אנשים וכו'.
מכיוון שכסף דיגיטלי הוא רק נתונים, עליכם למנוע מאנשים להעתיק ולבזבז את אותן יחידות במקומות שונים. אחרת, המטבע שלך יתמוטט תוך זמן קצר.
מדוע Proof of Work נחוצה?
אם קראת את המדריך שלנו לטכנולוגיית בלוקצ'יין, תדע שמשתמשים משדרים עסקאות לרשת. עסקאות אלה אינן נחשבות בתוקף באופן מיידי. זה קורה רק כשהם מתווספים לבלוקצ'יין.
הבלוקצ'יין הוא מסד נתונים גדול שכל משתמש יכול לראות, כך שהוא יכול לבדוק אם הוצאו כספים בעבר.
דמיין לעצמך את זה ככה:
לך ושלושה חברים יש פנקס.
בכל פעם שאחד מכם רוצה לבצע העברה של כל היחידות בהן אתם משתמשים, אתם כותבים אותה.
דנה משלמת לעידו חמש יחידות, עידו משלם למשה שתי יחידות וכו '.
יש כאן מורכבות נוספת – בכל פעם שאתה מבצע עסקה, אתה מתייחס לעסקה שממנה הגיעו הכספים.
לכן, אם עידו היה משלם למשה בשתי יחידות, הערך היה נראה כך: עידו משלם למשה שתי יחידות מהעסקה הקודמת עם דנה.
עכשיו, יש לנו דרך לעקוב אחר היחידות.
אם עידו ינסה לבצע עסקה נוספת באמצעות אותן יחידות שהוא פשוט שלח למשה, כולם יידעו מיד.
הקבוצה לא תאפשר להוסיף את העסקה לפנקס.
עכשיו זה יכול לעבוד טוב בקבוצה קטנה.
כולם מכירים זה את זה, אז הם בטח יסכימו על מי מהחברים להוסיף עסקאות לפנקס.
מה אם נרצה קבוצה של 10,000 משתתפים?
הרעיון של הפנקס לא מתרחב טוב, מכיוון שאיש אינו רוצה לסמוך על זר שינהל אותו.
כאן נכנסת הוכחת עבודה. זה מבטיח שמשתמשים לא מוציאים כסף שאין להם את הזכות להוציא.
באמצעות שילוב של "תורת המשחקים" והצפנה.
אלגוריתם PoW מאפשר לכל אחד לעדכן את הבלוקצ'יין על פי כללי המערכת.
כיצד פועלת Proof of Work?
הפנקס שלנו למעלה הוא הבלוקצ'יין.
אבל אנחנו לא מוסיפים עסקאות אחת אחת – במקום זאת אנו מחברים אותן לבלוקים.
אנו מודיעים על העסקאות לרשת ואז משתמשים שיוצרים בלוקים יכללו אותן בבלוקים מועמדים.
העסקאות ייחשבו תקפות רק לאחר שהבלוקים המועמדים יהפכו לבלוקים מאושרים, כלומר יתווספו לבלוקצ'יין.
הוספת בלוק אינה זולה למרות זאת. הוכחת עבודה דורשת כורה (miner) (המשתמש שיוצר את הבלוק) ישתמש בכמה מהמשאבים שלהם לצורך ההרשאה. משאב זה הוא כוח מחשוב, המשמש לערבב את נתוני הבלוק עד שיימצא פתרון לפאזל.
חישוב נתוני הבלוק פירושו שאתה מעביר אותם דרך פונקציית hashing כדי ליצור hash של בלוק.
בלוק Hash עובד כמו "טביעת אצבע" – זה זהות עבור נתוני הקלט שלך והוא ייחודי לכל בלוק.
כמעט בלתי אפשרי להפוך בלוק hash כדי לקבל את נתוני הקלט.
עם זאת, בידיעת קלט, זה טריוויאלי שתאשר שהhash נכון.
אתה רק צריך להגיש את הקלט דרך הפונקציה ולבדוק אם הפלט זהה.
בהוכחת עבודה עליך לספק נתונים שה- hash שלהם תואם לתנאים מסוימים. אבל אתה לא יודע להגיע לשם. האפשרות היחידה שלך היא להעביר את הנתונים שלך באמצעות פונקציית hash ולבדוק אם הם תואמים את התנאים.
אם לא, תצטרך לשנות את הנתונים שלך מעט כדי לקבל hash אחר. שינוי אפילו תו אחד בנתונים שלך יביא לתוצאה אחרת לגמרי, כך שאין שום דרך לחזות מהי פלט.
כתוצאה מכך, אם אתה רוצה ליצור בלוק, אתה משחק משחק ניחוש.
בדרך כלל אתה לוקח מידע על כל העסקאות שברצונך להוסיף וכמה נתונים חשובים אחרים, ואז מגיש את הכל ביחד.
אך מכיוון שמערך הנתונים שלך לא ישתנה, עליך להוסיף פיסת מידע משתנה. אחרת, תמיד תקבל את אותו hash כמו הפלט.
נתונים משתנים אלה הם מה שאנו מכנים nonce.
זה מספר שתשתנה בכל ניסיון, כך שאתה מקבל hash אחר בכל פעם. וזה מה שאנחנו מכנים כרייה.
לסיכום, כרייה היא תהליך של איסוף נתונים של בלוקצ'יין וחשיפתם יחד עם מטען עד שתמצא hash מסוים. אם אתה מוצא hash העונה על התנאים שנקבעו בפרוטוקול, תקבל את הזכות לשדר את הבלוק החדש לרשת.
בשלב זה, המשתתפים האחרים ברשת מעדכנים את רשתות הבלוק שלהם כך שיכללו את הבלוק החדש.
עבור מטבעות קריפטוגרפיים גדולים כיום, התנאים מאתגרים להפליא.
ככל שקצב הhash ברשת גבוה יותר, קשה יותר למצוא hash תקף. זה נעשה כדי להבטיח שבלוקים לא יימצאו מהר מדי.
כפי שאתה יכול לדמיין, ניסיון לנחש כמויות אדירות של חשיפות יכול להיות יקר. אתה מבזבז מחזורי חישוב וחשמל. אך הפרוטוקול יתגמל אותך עם מטבע קריפטוגרפי אם תמצא hash תקף.
בואו נסכם את מה שאנו יודעים עד כה:
- זה יקר לכרות.
- אתה מתוגמל אם אתה מייצר בלוק תקף.
- כשאתה מכיר קלט, משתמש יכול לבדוק בקלות את הhash שלו – משתמשים שאינם בכרייה יכולים לוודא שחסימה תקפה מבלי להוציא כוח חישוב רב.
בינתיים הכל טוב. אבל מה אם תנסה לרמות? מה ימנע ממך להכניס כמות של עסקאות מרמה לבלוק ולהפיק hash תקף?
לשם נכנסת הצפנת מפתח ציבורי. לא נעמיק במאמר זה, אלא נבדוק מהי קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי ? במבט מקיף עליו
בקיצור, אנו משתמשים בטריקים קריפטוגרפיים מסודרים המאפשרים לכל משתמש לאמת אם למישהו יש זכות להעביר את הכספים שהם מנסים להוציא.
כשאתה יוצר עסקה אתה חותם עליה. כל אחד ברשת יכול להשוות את החתימה שלך למפתח הציבורי שלך, ולבדוק אם הם תואמים.
הם גם יבדקו אם אתה באמת יכול להוציא את הכספים שלך וכי סכום התשומות שלך גבוה מסכום התפוקות שלך (כלומר, שאתה לא מוציא יותר ממה שיש לך).
כל בלוק הכולל עסקה לא חוקית תידחה אוטומטית על ידי הרשת.
יהיה לך יקר אפילו לנסות לרמות. תבזבז את המשאבים שלך בלי שום תגמול.
שם טמון היופי של הוכחת עבודה: זה יקר לרמות, אבל משתלם לפעול בכנות. כל כורה רציונלי יבקש החזר השקעה, כך שניתן לצפות מהם להתנהג באופן שמבטיח הכנסות.
Proof of Work מול Proof of Stake
ישנם אלגוריתמים רבים של קונצנזוס, אך אחד המשומשים ביותר הוא Proof of Stake (PoS).
הרעיון מתוארך לשנת 2011 והוטמע בכמה פרוטוקולים קטנים יותר.
אבל היא עדיין לא ראתה אימוץ באף אחת מבלוקים הגדולים.
במערכות Proof of stake, הכורים (Miners) מוחלפים במחשלים ("Forged").
אין כרייה מעורבת ואין מרוץ לנחש hashes.
במקום זאת, משתמשים נבחרים באופן אקראי – אם הם נבחרים, עליהם להציע (או "forged") בלוק. אם הבלוק תקף, הם יקבלו תגמול המורכב מהעמלות מעסקאות הבלוק.
לא ניתן לבחור כל משתמש – הפרוטוקול בוחר אותם על סמך מספר גורמים.
כדי להיות זכאים, על המשתתפים לנעול "stake", שהוא סכום קבוע מראש של המטבע המקורי של הבלוקצ'יין.
stake עובד כמו ערבות: כמו שהנאשמים מעלים סכום כסף גדול כדי להרתיע אותם מדילוג על משפט,
מאמתים נועלים "stake" כדי לנטרל רמאות. אם הם ינהגו בחוסר יושר, ה"Stake" (או חלק ממנו) ילקח.
לא ניתן לבחור כל משתמש – הפרוטוקול בוחר אותם על סמך מספר גורמים.
כדי להיות זכאים, על המשתתפים לנעול "stake", שהוא סכום קבוע מראש של המטבע המקורי של הבלוקצ'יין.
stake עובד כמו ערבות: כמו שהנאשמים מעלים סכום כסף גדול כדי להרתיע אותם מדילוג על משפט,
מאמתים נועלים "stake" כדי לנטרל רמאות. אם הם ינהגו בחוסר יושר, ה"Stake" (או חלק ממנו) ילקח.
לProof of Stake יש יתרונות מסוימים לעומת Proof of Work.
הבולט ביותר הוא טביעת הרגל הפחמנית הקטנה יותר – מכיוון שאין צורך בחוות כרייה בעלות עוצמה גבוהה ב- PoS, החשמל הנצרך הוא רק חלק קטן מזה שנצרך ב- PoW.
עם זאת, אין לו שום מקום לרקורד של PoW. למרות שזה יכול להיתפס כבזבזני, כרייה היא האלגוריתם היחיד שהוכיח את עצמו בקנה מידה גדול.
בתוך קצת יותר מעשור הוא הבטיח עסקאות בשווי טריליוני דולרים.
כדי לומר בוודאות האם PoS יכול להתחרות בביטחונו, יש לבדוק כראוי את הStakes.
לסיכום
Proof of Work הייתה הפיתרון המקורי לבעיית ההוצאה הכפולה והוכיחה כאמינה ובטוחה.
הביטקוין הוכיח שאיננו זקוקים לגופים ריכוזיים בכדי למנוע את הוצאתם של אותם כספים פעמיים.
בעזרת שימוש חכם בקריפטוגרפיה, פונקציות hash ותורת המשחקים, משתתפים בסביבה מבוזרת יכולים להסכים על מצב מסד נתונים פיננסי.
