Atunci cand vorbim de criptomonede si blockchain, apare in discutie si tehnologia Proof-of-Work. Este vorba despre dovada muncii in lumea crypto si reprezinta o modalitate importanta de a valida statulul tranzactiilor cu monede virtuale si gestionarea activelor. Un sistem pionier in blockchain, Proof-of-Work inca se foloseste pentru securizarea anumitor criptomonede, ca de exemplu Bitcoin sau Ethereum. Haide sa descoperim mai multe despre aceasta tehnologie.
Ce este Proof-of-Work
Un sistem PoW (proof-of-work din eng. dovada de lucru) reprezinta o masura economica ce descurajeaza atacurile de tip denial of service ori alte tipuri de abuzuri, precum spam-ul, pe o retea sau un serviciu electronic. Proof-of-Work este algoritmul de consens original al blockchain, prin intermediul caruia minerii confirma si valideaza tranzactiile, dupa care introduc block-ul in blockchain.
Conceptul de dovada a muncii a fost inventat in anul 1993 de Cynthia Dwork si Moni Naor, dar termenul de “Proof-of-Work” sau “PoW” a fost dezvoltat si formalizat mai tarziu, in 1999, de Ari Juels si Markus Jakobsson. Tehnologia Proof-of-Work este folosita in domeniul crypto in special pentru minare si validarea tranzactiilor. Aceasta este un mecanism/algoritm descentralizat care utilizeaza un fel de puzzle matematic pentru a nu-i lasa pe cei ce folosesc network-ul sa creeze daune retelei. Mai exact, pentru fiecare tranzactie este nevoie de o anumita putere computationala ca aceasta sa fie validata. Algoritmul din spatele tehnologiei decide cat de dificil este acel puzzle deoarece daca dureaza prea mult sa fie rezolvat inseamna ca tranzactiile sunt oprite, iar in cazul in care solutia se obtine cu usurinta, reteaua este vulnerabila.
Cum functioneaza Proof-of-Work
Criptomonedele utilizeaza sisteme Proof-of-Work pe baza de algoritmi de hashing. Cele mai folosite monede virtuale au la baza SHA-256, algoritmul introdus de Bitcoin, dar si scrypt, cel mai utilizat algoritm. Minerii din retea, prin intermediul protocolului Proof-of-Work, verifica tranzactiile si adauga blocuri noi in reteaua blockchain, dar totodata asigura si securitatea retelei. Acestia folosesc computere cu putere de compilatie ridicata si un consum mare de energie pentru a putea rezolva cat mai repede probleme matematice complexe. Primul miner care reuseste sa obtina solutia si valideaza o tranzactie este rasplatit din retea cu moneda din sistemul pe care actioneaza.
Complexitatea puzzle-ului matematic creste o data cu numarul de tranzactii din retea si cu numarul de mineri, astfel ca apare o adevarata competitie intre mineri pentru a rezolva problemele. Castigatorul, cel care are o unitate de procesare foarte buna si circuite electronice speciale, ajunge sa actualizeze blockchain-ul, verifica cele mai recente tranzactii si este recompensat cu o cantitate predeterminata de criptomoneda. Primul blockchain care a folosit Proof-of-Work a fost Bitcoin, iar curand acestuia i-au urmat si alte retele, ca de exemplu Ethereum. Insa, in prezent, multe dintre blockchain-uri migreaza catre un mecanism de consens de tip Proof-of-Stake.
Descopera ce inseamna Staking sau Proof-of-Stake in lumea crypto
Ce rol are Proof-of-Work
Acest protocol este utilizat pentru a impiedica userii sa genereze criptomonede in exces sau sa le falsifice. De asemenea, Proof-of-Work impiedica double spending-ul, un risc asociat monedelor in forma digitala. Daca cineva ar putea sa cheltuiasca aceeasi criptomoneda de mai multe ori, aceasta ar deveni in totalitate inutila. In sistemele financiare centralizate, bancile sau bursa monitorizeaza cati bani detine fiecare individ, dar pentru sistemele descentralizate nu exista astfel de entitati. Prin urmare, este nevoie de Proof-of-Work ca sa fie impiedicat furtul sau falsul. Multumita PoW, tranzactiile cu criptomonede pot fi realizate peer-to-peer fara a implica parti terte.
Inainte de a transmite un mesaj pe retea, sistemul Proof-of-Work solicita rezolvarea unei probleme matematice complexe care cere putere computationala si un consum energetic considerabil. In consecinta, un atacator care ar putea incerca sa faca spam la retea prin trimiterea multor mesaje nu ar dispune de puterea de calcul necesara ca sa realizeze atacul. De altfel, o caracteristica esentiala a protocolului PoW este asimetria, respectiv munca trebuie sa fie relativ dificil de efectuat de catre solicitantul de servicii, dar usor de verificat de furnizorul de servicii. Acest lucru este cunoscut ca puzzle-ul clientului sau functie de cost de procesor.
Aplicatii ale sistemului Proof-of-Work
Algoritmi de Proof-of-Work au fost implementati sau propusi in mai multe sisteme, ca de exemplu:
- Hashcash – se foloseste ca metoda de prevenire a spam-ului din casuta de email, prin solicitarea dovezii de lucru din continutul mesajului, inclusiv adresa destinatarului, la fiecare email. In acest mod, mesajele legitime vor fi capabile sa lucreze ca sa genereze dovada de lucru foarte usor, dar spam-ul in masa va avea probleme in a face asta pentru ca s-ar cere resurse computationale uriase.
- Criptomonede – dovezile de lucru Hashcash se folosesc pentru generarea de block-uri Bitcoin. Proof-of-Work care sunt legate de data fiecarui block in parte sunt solicitate pentru ca acesta sa fie acceptat. Dificultatea procesului se ajusteaza la fiecare 10 minute pentru a limita rata cu care block-urile noi pot fi generate de retea. Pentru ca este o probabilitate foarte scazuta a generarii cu succes, acest lucru face imprevizibil care calculator din retea va fi capabil sa creeze urmatorul block. Fiecare block include hash-ul block-ului precedent, ceea ce inseamna ca are un intreg lant de block-uri care impreuna contin o cantitate mare de munca. Schimbarea unui block are nevoie de regenerarea tuturor succesorilor si refacerea muncii, de aceea blockchain-ul este protejat de manipulare.
Care sunt avantajele Proof-of-Work
PoW este diferit de CAPTCHA, pe care oamenii il rezolva usor, dar calculatoarele relativ greu. Exista insa si sisteme similare Proof-of-Work, iar aici mentionam Proof-of-Space, care le cere clientilor sa arate ca au suficient spatiu de stocare, Proof-of-Bandwidith, care solicita dovada latimii bandei sau Proof-of-Ownership, prin care clientii trebuie sa demonstreze ca detin anumite date. Care sunt totusi avantajele Proof-of-Work?
In general, PoW are cateva beneficii importante, in special cand vine vorba de Bitcoin. Acest mecanism de consens poate fi o modalitate buna de a pastra securizat un blockchain descentralizat. Practic, pentru fraudarea tranzactiilor ar fi necesara coruperea a 51% din nodurile care compun reteaua. In plus, tot ceea ce conteaza pentru validarea tranzactiilor sau formarea unui nou block este puterea computationala, deci indiferent cat de multe monede virtuale ai in wallet, nu-ti vor fi de ajutor ca sa minezi mai mult ori mai repede.
Pe masura ce valoarea unei criptomonede creste, tot mai multi mineri vor dori sa adere la retea. Asa inseamna ca blockchain-ul va deveni mai sigur si mai puternic. Implicit, reteaua necesita noduri mai multe si mai puternice pentru verificarea tranzactiilor si devine foarte putin probabil ca o entitate rau-intentionata sa poata deturna tranzactiile in blockchain.
Care sunt dezavantajele Proof-of-Work
Fara indoiala, unul dintre dezavantajele principale ale Proof-of-Work este consumul energetic ridicat. Anumite studii arata ca, pentru acest mecanism de consens, Bitcoin consuma la fel de multa energie ca o tara cum este Elvetia. Complexitatea problemelor matematice creste pe masura ce se ridica numarul de tranzactii si cel al minerilor, astfel ca e nevoie de mai multa energie consumata. Dupa un timp, poate fi dificil pentru mineri sa-si permita un sistem de minat ori chiar costul energiei. Asemenea limitari au legatura cu scalabilitatea si viteza retelei, facand dezvoltatorii de blockchain sa caute alte metode alternative pentru a asigura verificarea tranzactiilor intr-o retea de tip blockchain.
O problema ar putea fi si riscul a ceea ce se numeste 51% Attack, adica posibilitatea ca cineva sa stranga acest procent din hashrate-ul de mining si fie sa aiba puterea de a incalca regulile pentru moment, fie pentru double spending ori blocarea tranzactiilor.
Intrucat blockchain-urile functioneaza descentralizat, fara o autoritate centrala, este necesar un mecanism de consens ca acestea sa isi desfasoare activitatea corect. Exista mai multe consensus mechanisms, insa Proof-of-Work este primul care s-a folosit vreodata si cel care a facut din Bitcoin prima criptomoneda de succes.