Как работает майнинг биткоина. Что такое алгоритм PoW простыми словами

Рассказываем, как устроен алгоритм добычи первой криптовалюты, какие у него преимущества и недостатки, и какие существуют альтернативы

Майнинг криптовалюты — это процесс, который заключается в решении сложных математических задач для подтверждения транзакций и создания новых цифровых монет. Одним из наиболее широко используемых алгоритмов майнинга является Proof of Work (PoW), который обеспечивает безопасный и децентрализованный механизм подтверждения транзакций в сети биткоина или другой криптовалюте, работающей на PoW. В статье рассмотрим, как устроен алгоритм PoW, его преимущества и недостатки, а также некоторые популярные альтернативы, включая его различные вариации, используемые в таких монетах, как Raven и Ergo.

Что такое алгоритм Proof of Work (PoW) простыми словами

Алгоритм Proof of Work (PoW) — это механизм консенсуса, применяемый в майнинге криптовалюты. Проще говоря, он требует от майнеров решения сложных математических задач для проверки и записи транзакций в блокчейн. Каждый блок транзакций содержит уникальную задачу, и тот майнер, который решит ее первым, получает возможность добавить блок в общую цепочку и получить вознаграждение в виде новых монет. Сложность задачи возрастает по мере того, как в работе сети участвует все больше майнеров.

Преимущества PoW

Одним из преимуществ алгоритма PoW является то, что он защищает блокчейн от DDoS-атак, которые пытаются перегрузить сеть фальшивым трафиком. Кроме того, размер вознаграждения за майнингв виде комиссий относительно невелик, что способствует справедливому распределению монет между майнерами. Награда за найденный блок вдвое уменьшается примерно раз в четыре года, этот процесс называется «халвинг» или «уполовинивание».

Минусы и недостатки PoW

Несмотря на то, что PoW — широко используемый и безопасный алгоритм, у него есть ряд недостатков, о которых стоит знать.

• Атака 51%. Один субъект, контролирующий более 50% вычислительной мощности сети, может взять под контроль блокчейн, что делает его уязвимым для атак.
• Ограничения для графических процессоров. Алгоритм PoW неэффективен для майнинга с помощью видеокарт и требует специализированного оборудования, что может ограничить круг желающих присоединиться к добыче криптовалюты.
• Полезность результатов вычислений. Алгоритм PoW использует значительное количество энергии и вычислительной мощности для решения задач, которые не имеют практического применения за пределами майнинга.
• Крупные майнинговые фермы. Крупные майнинговые фермы со значительной вычислительной мощностью имеют непропорционально большое преимущество в майнинге и могут в дальнейшем монополизировать получение доходов.

Майнинг по алгоритму Proof-of-Work (PoW)

Майнеры используют вычислительные мощности для решения математической задачи, относящейся к каждому блоку транзакций. Эта задача может быть решена только путем перебора различных входных данных до тех пор, пока не будет найдено нужное значение. Первый майнер, решивший задачу, передает решение в сеть, а другие майнеры проверяют его, прежде чем добавить блок в цепочку.

Чтобы добавить блок в блокчейн с алгоритмом PoW, майнер должен первым найти достоверный хеш этого блока, применяя для этого вычислительные ресурсы своего устройства. Машины, созданные специально для выполнения этой функции (ASIC), способны вычислять триллионы уникальных хешей каждую секунду.

Шансы добавить блок в качестве одиночного майнера определяются количеством хешей, которые устройство майнера вычисляет в секунду, по отношению к общему количеству хешей, которые каждую секунду вычисляют все машины в сети. Как правило, блоки добываются крупными пулами, объединяющие мощности тысяч устройств участвующих в пуле пользователей. Крупнейшими из них являются Foundry, AntPool и собственный пул биржи Binance.

Альтернативы PoW

Cуществует несколько других алгоритмов работы криптовалют, которые также набрали популярность благодаря своим потенциальным преимуществам перед PoW.

• Proof of Stake (PoS). В этом алгоритме шанс майнера подтвердить блок зависит от количества монет, которыми он владеет. Этот алгоритм устраняет необходимость в мощных вычислительных ресурсах, необходимых для PoW, что делает его более энергоэффективным. Примерами являются Ethereum (ETH), Cardano (ADA) и Binance Coin (BNB).
• Directed Acyclic Graph (DAG). Этот алгоритм используется в IOTA (MIOTA) и позволяет подтверждать транзакции без необходимости майнерам решать сложные математические задачи. Он основан на структуре Tangle, которая представляет собой сеть отдельных транзакций, которые подтверждаются последующими транзакциями.
• Delegated Proof of Stake (DPoS). Это похоже на PoS, но вместо того, чтобы все держатели монет участвовали в подтверждении блока, они избирают делегатов для выполнения этой задачи. Примерами криптовалют, использующих этот алгоритм, являются EOS (EOS) и Tron (TRX).
• Proof of Capacity (PoC). Этот алгоритм требует от майнеров наличия свободного места на жестком диске, которое они используют для решения математических уравнений. Chia (XCH) — криптовалюта, использующая этот алгоритм и стремящаяся быть более экологичной, чем криптовалюты на основе PoW.

Существуют и другие вариации алгоритма PoW, такие как X16R, который использует монета Ravencoin, или Autolykos у монеты Ergo. Они также созданы для устранения ограничений традиционного алгоритма PoW и повышение эффективности майнинга.

Proof of Work — это фундаментальный алгоритм, который широко используется для защиты блокчейна, позволяя майнерам решать сложные математические задачи и зарабатывать вознаграждение в криптовалюте. Несмотря на преимущества, главным из которых является его проверенная годами надежность, у него есть и минусы, включая возможность атак 51% и концентрацию власти в руках крупных майнинговых ферм.

По мере развития технологии можно ожидать появления дальнейших инноваций и альтернатив PoW, которые обладают различными преимуществами и недостатками. В конечном итоге выбор алгоритма будет зависеть от множества факторов, включая конкретные потребности и цели сети и ее пользователей.