Dôkaz o práci (Proof of Work – PoW) je kľúčový konsenzuálny mechanizmus v technológii blockchain. Vyžaduje si značný výpočtový výkon na overovanie transakcií, čím zabezpečuje bezpečnosť a integritu siete bez potreby dôvery v tretie strany. PoW, preslávený kryptomenou Bitcoin, je základom mnohých ďalších kryptomien, pretože umožňuje bezpečné spracovanie transakcií v režime peer-to-peer.
1. Ako dôkaz o práci validuje blockchainové transakcie
V niektorých blockchainoch dôkaz o práci preukazuje, že boli splnené všetky potrebné úlohy na navrhnutie (vytvorenie) nového bloku. Často ho nazývame „konsenzuálny mechanizmus„, pretože sieť dospeje k dohode (konsenzu) až potom, ako získa dôkaz, že práca prebehla poctivo (t. j. nedošlo k pokusom manipulovať s dátami).
Dôkaz o práci vzniká tak, že sa informácie v bloku opakovane posielajú cez hashing algoritmus a zároveň sa menia rôzne polia, až kým sa nedosiahne hexadecimálne číslo, ktoré je nižšie než sieťou predpísaný cieľ obtiažnosti (difficulty target). Tento výsledok slúži ako dôkaz, že program vynaložil výpočtové úsilie na tzv. „hashovanie“ bloku, až kým nesplnil zadané kritérium.
2. Dosiahnutie blockchainového konsenzu s dôkazom o práci
V nasledujúcich bodoch stručne načrtneme, ako prebieha proces dôkazu o práci v rámci Bitcoinu:
- Pracovník, nazývaný „miner“ či ťažiar, vytvorí dočasný súbor (blok). Ak tento blok získa víťazný „hash„, stane sa súčasťou blockchainu.
- Ťažobný program vytvorí blok a vloží doň vybraté transakcie. Následne neustále upravuje tzv. nonce a extra nonce (súčasť coinbase transakcie v Merkle strome) a odosiela blok do hashing algoritmu.
- Tento proces sa opakuje, až kým program nenájde riešenie – hodnotu rovnakú alebo nižšiu, ako je cieľ obtiažnosti. Cieľ obtiažnosti zabezpečuje, že je potrebné vykonať približne „X“ počet hashov za sekundu, kým sa riešenie objaví.
- Napríklad 6. júna 2024 mal blok č. 847 400 cieľ obtiažnosti 81,74T (81 740 000 000 000, t. j. 81,74 biliónov) pokusov za sekundu pri celkovom kombinovanom výkone celej siete.
- Víťazný hash pre tento blok bol: 0000000000000000000214e93fd01ddc589a0f79c127609413f045d201213973
Týmto hashom ťažiar preukázal sieti, že do ťaženia vložil potrebné úsilie. Blok bol pridaný do blockchainu a sieť začala proces dosiahnutia konsenzu.
Tieto údaje pochádzajú z verejne dostupných blockchain explorerov.
3. Zmeny v cieľovej obtiažnosti
Cieľ obtiažnosti sa približne každé dva týždne (každých 2016 blokov) upravuje tak, aby priemerný čas na vyťaženie bloku zostal okolo 10 minút. Hoci tu uvádzame len konkrétny príklad, obtiažnosť sa neustále mení.
4. Konsenzus
Konzistentný stav dohody (konsenzus) v blockchain sieti nastáva po tom, čo sa blok uzavrie a pridá do reťazca. Počas ťaženia nových blokov a hľadania ďalšieho víťazného hashu každý ťažiar overuje aj nové bloky, ktoré sa do reťazca pridajú. Následne rozhlasuje do celej siete, že blok, ktorý potvrdil, je platný.
Nové bloky využívajú hash hlavičky predchádzajúceho bloku, čím sa vytvára reťaz dôkazov, ktorý speje ku konsenzu. Tieto dôkazy sa označujú ako konsenzuálne mechanizmy, pretože predstavujú základný spôsob, ako sieť dosahuje zhodu.
5. Čo treba zvážiť pri ťažbe na dôkaze o práci
Ťažba na princípe dôkazu o práci je súťažná; mnohí ťažiari sa usilujú o zisk. Vzhľadom na to, že kryptomena, ktorá sa dá ťažiť, má trhovú hodnotu, objavili sa firmy s obrovskými ťažobnými operáciami, ktoré vo väčšine prípadov predstihli individuálnych ťažiarov.
Napríklad, k 6. júnu 2024 bolo v rámci Bitcoin siete najviac ťažobnej sily (hash rate) v rukách Foundry USA – asi 150,44 EH/s z celkových 634 EH/s (~23,73 %).
Bitcoin a ďalšie kryptomeny s dôkazom o práci boli spočiatku navrhnuté pre bežných používateľov a domáce prevádzkovanie uzlov. No postupom času boli jednotlivci v ťažbe väčšinou vytlačení firmami, ktoré majú centralizované ťažobné operácie s cieľom maximalizácie zisku.
6. Aký je rozdiel medzi dôkazom o práci a dôkazom o podiele?
Dva najpopulárnejšie konsenzuálne mechanizmy sú dôkaz o práci (Proof of Work – PoW) a dôkaz o podiele (Proof of Stake – PoS). Hlavný konkurent Bitcoinu – Ethereum – bežal na dôkaze o práci do septembra 2022, keď prešiel na systém dôkazu o podiele.
- Pri PoW musia uzly v sieti preukázať, že „spálili“ určité množstvo výpočtovej energie a zabezpečili tak decentralizovaný konsenzus a ochranu siete pred manipuláciou.
- Pri PoS sa vyžaduje kolaterál vo forme stakovaných kryptomien, aby sa účastník stal dôveryhodnou súčasťou siete.
7. Prečo potrebujeme dôkaz o práci?
Súčasné finančné systémy sú založené na dôvere, no v oblasti financií sa už neraz ukázalo, že niektorí ľudia sa nedajú považovať za spoľahlivých. Ak však existuje mechanizmus, ktorý vyžaduje preukázanie vynaloženej práce, dôvera v poctivosť účastníkov sa nahrádza strojovou logikou. Samotný kód nie je podplatiteľný – ak je naprogramovaný s dobrým úmyslom a nie je možné ho spätne pozmeniť, môže nahradiť potrebu dôverovať neznámym ľuďom.
8. Zhrnutie
Dôkaz o práci (PoW) je základný blockchainový konsenzuálny mechanizmus, ktorý overuje transakcie a chráni sieť prostredníctvom decentralizovaného procesu. Ťažiari pri ňom musia riešiť kryptografické hádanky, aby sieť bola schopná bezpečných peer-to-peer transakcií. Na príklade Bitcoinu vidíme, že PoW súčasne vedie k silnému konkurenčnému prostrediu v ťažbe a poskytuje ťažiarom odmeny a transakčné poplatky za vynaložené úsilie.
Pridaj komentár