Proof of work что это простыми словами

Как работают Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-stake (PoS), алгоритмы достижения консенсуса в блокчейне

Работа сети основана на решении сложных математических задач и возможности легко доказать, что решение получено.

Навигация по материалу:

Какую математическую задачу решает PoW?

Это одна из проблем, требующих значительной вычислительной мощности. Таких проблем много:

В случае с PoW используется хэширование.

По мере роста сети проблемы становятся все серьезнее, и алгоритмы хеширования требуют все большей вычислительной мощности, так что сложность задачи — актуальная проблема.

Как работает блокчейн и транзакции?

От этого механизма зависит точность и скорость блокчейна. При этом проблема не должна быть слишком сложной — в этом случае генерация блока займет много времени, а значит, в сети «зависнет» много незавершенных транзакций. Если проблема не может быть решена за предсказуемое время, создание блоков станет счастливой случайностью.

Если же проблема решается слишком просто, это делает систему уязвимой для злоупотреблений, спама и DoS-атак.

Решение должно быть легко проверяемо, в противном случае не все узлы смогут понять, правильно ли был проведен расчет, а значит, им придется доверять другим узлам, что не согласуется с одним из важнейших принципов блокчейна — полной прозрачностью.

Реализация Proof-of-Work в сети блокчейна

Если майнер сумел решить задачу, формируется новый блок — в нем размещается очередной комплект транзакций, и они считаются подтвержденными.

Какие алгоритмы используют доказательство выполнения работы PoW?

Преимущества принципа Proof-of-Work

Основные его преимущества — защита от DoS-атак и низкое влияние доли криптовалюты в собственности у майнера на возможности добычи.

PoW накладывает определенные ограничения на действия участников, поскольку для решения задачи требуются значительные усилия. Эффективная атака также требует больших вычислительных мощностей и продолжительных вычислений, поэтому она возможна, но невыгодна на фоне высоких затрат.

Неважно, сколько денег у вас в кошельке — важно иметь большие вычислительные возможности для решения задач и формирования новых блоков, а значит, держатели больших капиталов не могут принимать решения за всю сеть.

Недостатки алгоритма PoS

Для сложных расчетов требуется специализированное и дорогое компьютерное оборудование. Расходы неуправляемо растут, и майнинг становится возможен только для больших групп майнеров. Кроме того, специализированные компьютеры потребляют массу энергии, что увеличивает затраты. Следствием из этого становится постепенное повышение централизации системы, поскольку это выгодно. И именно это происходит в случае с биткоином.

Майнеры выполняют работу по созданию блоков, попутно потребляя огромное количество энергии, но вычисления, которые они делают, совершенно бесполезны сами по себе. Да, они гарантируют безопасность в сети, но их результаты нельзя использовать в бизнесе или в науке.

Что такое атака 51% и какова ее угроза?

Атака 51% или атака большинства возможна в ситуации, когда пользователь или группа пользователей контролируют большую часть мощностей сети — это дает им возможность контролировать происходящие в сети события. Так, они могут монополизировать создание новых блоков и получать все вознаграждение, поскольку в их власти помешать другим майнерам завершать блоки.

Кроме того, они могут отменять транзакции.

Предположим, Алиса послала Бобу деньги через блокчейн. Алиса участвует в атаке 51%, а Боб — нет. Их транзакция помещается в блок, но атакующие не дают переводу состояться. Происходит раздвоение блокчейна.

Далее атакующие майнеры присоединяются к одной из веток, и, поскольку у них больше вычислительной мощности, их цепочка содержит больше блоков.

Сеть устроена так, что принимается более длинная цепочка, а короткая отклоняется, а значит, сделка между Алисой и Бобом не состоялась, и Боб не получил деньги.

Вот таким образом злоумышленники могут отменять транзакции.

Атака 51% вряд ли может быть выгодной. Она требует огромных вычислительных ресурсов, а как только факт становится известен, сеть считается скомпрометированной и из нее начинают уходить пользователи, что с неизбежностью приводит к снижению цены криптовалюты.

Принцип работы Proof-of-stake

PoS работает по другому. Вместо решения криптографической задачи транзакции валидируются путем «заморозки» некоторого количества монет майнеров в качестве обеспечения. Монеты заморожены до тех пор, пока не будет достигнута «договоренность» валидности транзакций. После достижения конценцуса в сети транзакции добавляются в блокчейн, а монеты держатся замороженными еще некоторое время с целью защиты от атаки на сеть и избежания «двойной траты».

Когда монеты разморожены майнеров, они получают свои монеты обратно плюс небольшую комиссию за запись транзакций в блокчейн. Такой алгоритм предназначен для того, чтобы отбить охоту у злоумышленников валидировать поддельные транзакции из-за риска потерять «залог».

Отличия между Proof-of-Stake и Proof-of-Work

Очевидное преимущество Proof-of-Stake перед Proof-of-Work заключается в том, что его выполнение не требует от майнеров гигантского расхода электроэнергии, что делает его намного более эффективным. Но это не единственное его достоинство. Он также позволяет реализовать системы управления нового поколения, например, предоставив участникам сети возможность принять участие в выборе между хард- и софт-форками.

В плане превосходства PoS над PoW, можно сказать, что для проведения атаки на сеть требуется огромное количество монет, что по сути приводит к ее нецелесообразности для владельца этих же монет, так как он(они) пострадает от этой атаки в первую очередь.

В то же время PoS побуждает к накоплению монет в одних руках, что может негативно сказаться на децентрализации сети. Если найдется майнер или группа майнеров, который(которые) сосредоточит в своих руках большую часть ресурсов сети, то он(они) сможет диктовать свои правила остальным участникам сети.

PoW и PoS это основные механизмы, которые используются для подтверждения выполненной работы в сетях криптовалют, однако есть и другие менее известные и распространенные.

Где выгоднее покупать криптовалюту? ТОП-5 бирж

Для безопасной и удобной покупки криптовалют с минимальной комиссией, мы подготовили рейтинг самых надежных и популярных криптовалютных бирж, которые поддерживают ввод и вывод средств в рублях, гривнах, долларах и евро.

Надежность площадки в первую очередь определяется объемом торгов и количеством пользователей. По всем ключевым метрикам, крупнейшей криптовалютной биржей в мире является Binance. Также Binance самая популярная криптобиржа в России и на территории СНГ, поскольку имеет наибольший оборот денежных средств и поддерживает переводы в рублях с банковских карт Visa/MasterCard и платёжных систем QIWI, Advcash, Payeer.

Специально для новичков мы подготовили подробный гайд: Как купить биткоин на криптобирже за рубли?

Рейтинг криптовалютных бирж :

Критерии по которым выставляется оценка в нашем рейтинге криптобирж :

Источник

Что такое Proof-of-Work и Proof-of-Stake?

Что такое Proof-of-Work и Proof-of-Stake?

В чем суть Proof-of-Work?

Proof-of-Work (PoW – дословно: доказательство работы) — алгоритм защиты распределенных систем от злоупотреблений (DoS-атак, спам-рассылок и т.д.), суть которого сводится к двум основным пунктам:

PoW-задачи изначально не предназначены для человека, их решение компьютером всегда достижимо в конечные сроки, однако требует больших вычислительных мощностей. При этом проверка полученного решения требует гораздо меньше ресурсов и времени.

Кто придумал термин Proof-of-Work?

Впервые концепция Proof-of- Work была описана в 1993 году в работе «Pricing via Processing, Or, Combatting Junk Mail, Advances in Cryptology» (авторы – Синтия Дворк и Мони Наор). И хотя сам термин в статье еще не использовался, авторы предложили следующую идею:

«Чтобы получить доступ к общему ресурсу, пользователь должен вычислить некоторую функцию: достаточно сложную, но посильную; так можно защитить ресурс от злоупотребления».

В 1997 году Адам Бэк запустил проект Hashcash, посвященный той же защите от спама. Задача формулировалась следующим образом: «Найти такое значение x, что хеш SHA(x) содержал бы N старших нулевых бит».

Система предлагала хеширование частичной инверсии при отправке по электронной почте. Для расчета соответствующего заголовка требуется около 2 52 хеш-вычислений, которые надо пересчитывать для каждой отправки. И если для отправки нескольких обычных писем дополнительные расчеты препятствий не создают, то отправку спама необходимость постоянного пересчета делает очень ресурсоемкой. При этом проверка корректности вычисленного кода осуществляется очень быстро: используется однократное вычисление SHA-1 с заранее подготовленной меткой.

В 1999 году появляется и сам термин Proof-of-Work – использован он был в статье «Proofs of Work and Bread Pudding Protocols» (авторы – Маркус Якобссон и Ари Джуелс) в журнале Communications and Multimedia Security.

Какое отношение Proof-of-Work имеет к криптовалютам?

В сети Bitcoin механизм PoW был использован как средство достижения консенсуса (единого мнения о том, какую версию блокчейна считать верной). При этом за основу создатель первой криптовалюты Сатоши Накамото взял идею упомянутого выше проекта Hashcash, добавив к ней механизм изменяющейся сложности — уменьшение или увеличение N (требуемого числа нулей) в зависимости от суммарной мощности участников сети. Вычисляемой функцией стала SHA-256.

Если говорить простыми словами, механизм PoW обеспечивает способность узла сети (ноды) проверить, что майнер (в роли которого выступает узел, добавляющий новый блок в блокчейн) фактически выполнил расчеты. Данный процесс включает в себя попытку найти хеш заголовка блока (часть блокчейна, которая содержит ссылку на предыдущий блок и суммированное значение транзакций, в него включенных), который будет по своему значению соответствовать текущему уровню сложности.

Действительно ли сложность вычисления «сложная»?

Эти вычисления могут производиться только в интерактивном режиме, и сложность устанавливается на таком уровне, что она действительно оказывается сложной. В то же время проверка результатов вычислений остается простой. Узлы всегда могут удостовериться, что майнер нашел корректное значение, однако, поскольку процесс нахождения блока весьма трудозатратен и случаен, невозможно с точностью предсказать какой именно майнер решит задачу и найдет блок.

Для того, чтобы система признала блок валидным, необходимо, чтобы значение его хеша было меньшим по сравнению с текущей целью. Таким образом, каждый блок показывает, что была проделана определенная работа по его нахождению.

Каждый блок содержит хеш предыдущего блока, образуя цепь. Изменить блок невозможно – возможно лишь создать блок на той же высоте, который будет содержать в себе хеш предыдущего блока. Для проведения такого процесса необходимо проделать работу по нахождению всех предыдущих блоков. Высокая сложность этого процесса защищает блокчейн от несанкционированного доступа и двойных трат.

Как Proof-of-Work повлиял на майнинг?

Proof-of-Work биткоина породил целую индустрию майнинга и стал импульсом к разработке специализированного оборудования, поскольку вычислительные ресурсы, расходуемые на хеширование блоков, огромны и намного превышают мощности крупнейших суперкомпьютеров.

В то же время не обошлось и без пресловутой «обратной стороны медали»: достаточно быстро PoW превратился в монстра, пожирающего электричество в гонке за прибыльностью майнинга. В 2012 году суммарная мощность сети Bitcoin уже превышала по производительности самый мощный суперкомпьютер в мире, а на горизонте появилась и первая альтернатива – Proof-of-Stake.

Что такое Proof-of-Stake?

Альтернативный механизм консенсуса, впервые реализованный в 2012 году в криптовалюте PPCoin (сейчас известна под названием PeerCoin). Идея состоит в использовании «доли» (stake) в качестве ресурса, который определяет, какая именно нода получает право добычи следующего блока.

В подходе Proof-of-Stake ноды также пытаются хешировать данные в поисках результата меньше определенного значения, но сложность в данном случае распределяется пропорционально и в соответствии с балансом данного узла. Иными словами — в соответствии с количеством монет (токенов) на счету пользователя.

Таким образом, больше шансов сгенерировать следующий блок имеет узел с большим балансом. Схема выглядит достаточно привлекательно прежде всего из-за небольших требований к вычислительным ресурсам, а также потому, что не стоит вопрос «потраченных впустую» мощностей.

Какие приводятся аргументы за и против Proof-of-Stake?

Как правило, в пользу использования PoS приводятся следующие аргументы:

Аргументы, вызывающие опасения:

Дополнительно можно отметить проблему Nothing-at-Stake (пустой стэк), которая делает PoS-системы по своей природе нестабильными в глазах многих криптовалютных энтузиастов. Атакующий может попытаться сделать форк блокчейна, т. е. создать более длинную альтернативную цепочку посредством расходования «несуществующих» ресурсов. Более того, его могут поддержать другие майнеры, поскольку они также не расходуют «подлинные» ресурсы. Посредством форка атакующий может отклонять определенные транзакции и осуществлять атаку «двойной траты».

На чьей стороне чаша весов?

Споры между сторонниками Pow и PoS длятся уже долгое время, но природа этих споров больше теоретическая. Практика показывает, что роль разработчика в вопросах обеспечения безопасности по-прежнему очень высока.

В то же время многие считают наиболее безопасным решением гибридный вариант PoS- и PoW-систем. Такой подход уже активно практикуется — у многих криптовалют существует этап PoW, когда валюта выпускается через классический майнинг, и этап PoS, наступающий после завершения эмиссии.

Тем не менее, несмотря на то, что PoS-системы всегда будут более легкими для имплементации и в целом такими же надежными с точки зрения безопасности, большинство серьезных криптовалют, скорее всего, не станут отказываться от PoW.

Где еще можно почитать про Proof-of-Work и Proof-of-Stake?

Какие еще механизмы доказательств есть в криптовалютах?

Proof-of-Work и Proof-of-Stake можно считать двумя наиболее популярными алгоритмами консенсуса в мире криптовалют, однако помимо них, существует еще целый ряд механизмов, имеющих собственные тонкости и особенности.

Их список может оказаться достаточно большим, поэтому перечислим несколько наиболее известных:

Источник

Proof of Work — доказательство проделанной работы

Если вы думаете, что «это глупый и слишком упрощенный способ мышления о современных системах правосудия», ничего страшного; многое из того, что следует далее, как раз и заключается в тонкости этого упрощенного взгляда на современность.

Угроза опаснее, чем ее исполнение

Этот афоризм уходит своими корнями в шахматный мир (насколько я знаю); он каким-то образом одновременно и очевиден, и утончен. Простите, что отвлекаюсь, но он напоминает мне о возможном создателе этого выражения, противоречивой фигуре в истории шахмат — Ароне Нимцовиче. В одной его (апокрифической?) истории он указывает на своего соперника-гроссмейстера и громко заявляет: «Почему я должен проиграть этому идиоту?!». Но вернемся к делу: Нимцович написал один из самых известных ранних трактатов; он был посвящен шахматной стратегии под названием «Моя система».

В этой книге он популяризировал (среди многих других менее спорных вещей) идею чрезмерной защиты — так, например, пешка расположена на клетке е5, и он считал хорошей стратегией защиту ее конем на f3, ладьей на е1 и слоном на g3 и т. д. и т. п. Многие игроки — лучшие гроссмейстеры — сегодня находят эту идею немного забавной. Меня интересует то, что когда они высмеивают эту идею, то, по сути, отказываются принимать во внимание содержащийся в ней элемент истины, а именно: если N > 1 фигур защищают ключевую клетку, это значит, что любой из них может двигаться, не жертвуя защитой этого поля. Другими словами, сохраняется возможность перемещения любой фигуры (в отличие от сценариев с единственным защитником, который, следовательно, не может покинуть пост).

Идея фразы «угроза опаснее ее исполнения», которая поначалу звучит парадоксально, обладает определенными сходствами. Противнику сложнее противостоять потенциальной возможности, чем реальности, главным образом потому, что противнику, возможно, придется бороться со многими потенциальными сценариями, а не с тем единственным, который в итоге будет актуализирован.

Это может проявляться и психологически — нагонять страх на противника зачастую является очень эффективной стратегией по сравнению с непосредственным нападением. Но важно понимать, что это не просто игры разума. Это вопрос экономики и вопрос абстракции. Как и в развитии количественных дисциплин (от ранней математики до современного компьютерного программирования, да и львиной доли современной науки), развитие абстракций позволяет экономить, максимально эффективно используя ресурсы, и даже открывать совершенно новые, ранее недоступные измерения.

Виртуализация насилия

Они — масса сырого физического материала, требующего большого количества питательных веществ с неоднозначной полезностью (очень неэффективно!). Это лишь квази-абстракция по сравнению с рогами, предназначенными для убийства — они могут служить инструментом убийства других оленей, но, видимо, это очень редкое явление. Они эволюционировали таким образом, чтобы другие олени могли с легкостью их визуально оценить, а их сложная геометрия позволяет проводить сражения («сцепились рогами»), которые являются скорее оценкой способности убивать, чем попыткой сделать это. Конечно, есть много других примеров, которые являются более очевидными абстракциями. Примеры, представленные далее могут быть предназначены не для нанесения насилия, а являться атрибутами, демонстрирующими высокий уровень общей физической подготовки, что само по себе является абстракцией от «способности собирать большое количество ресурсов». Павлин — самый известный и яркий пример, хотя точные механизмы, относящиеся к данному примеру, могут и не быть научно доказанным фактом.

Я предоставлю биологам возможность порассуждать на эту тему; уверен, что они смогут расширить этот список бóльшим количеством не самых очевидных примеров…

Довольно интересное обобщение одного из взглядов на эти явления — концепция гандикапа (о которой я почему-то не слышал до того, как написал бóльшую часть этого эссе, и как вы вскоре поймете, мне очень жаль, что я не знал о существовании этой гипотезы ранее!).

Кроме того, два примера, с которыми мы ознакомились выше, указывают на две стороны данного явления: показать доминирование через демонстрацию способности побеждать битву, даже не участвуя в ней; показать превосходную пригодность, демонстрируя способность собирать ресурсы, не собирая их на самом деле. Эти явления явно не критично отличаются друг от друга.

Современное человеческое общество схоже

Даже в современном обществе мы также можем наблюдать оба типа “абстракции”. Наиболее очевидна виртуализация жесткой конкуренции в спорте:

(Пожалуй не случайно в большей степени спортсмены находятся практически на вершине брачной иерархии, по крайней мере, для некоторых женщин!). Но чтобы не быть слишком абстрактными, не будем забывать, что в целом демонстрация способности к насилию — это тоже важная особенность человеческого общества, даже на уровне государств-наций:

И как только мы начинаем думать о человеческом поведении таким образом, мы начинаем замечать это повсюду. Возьмем к примеру обручальное кольцо и зададимся вопросом, откуда взялась эта традиция:

Тут мы уже не сильно отличаемся от павлинов… даже если это не самое корректное сравнение, оно имеет место быть. Давайте проведем более тщательную аналогию между павлином, изображенном на фото выше и обручальным кольцом. Итак, оба:

внешне весьма обворожительны;

(визуально) очень выделяются среди “обычных вещей” в окружающем мире;

быстро и легко, без пояснений, всеми узнаваемы;

своим внешним видом сигнализируют о том, что обладатель того либо другого является значимой частью (культурного или генетического) вида.

Менее очевидным, на мой взгляд, является то, что постоянство этих атрибутов не стоит во главе угла. Иногда они крайне деликатны и хрупки (вспомните, к примеру, цветы; вспомните спорт, связанный с определенным риском травм, которые могут привести к неспособности повторить былые достижения), это практически и есть суть — для получателя сигнала большее значение имеет то, что сигнал было сложно произвести.

Гораздо меньшее значение имеет «субстрат», т.е. то, из чего «состоит» сигнал.

Это лишь один из шагов к пониманию «принципа гандикапа»:

Представьте себя маленькой птичкой в джунглях — чтобы найти партнеров по спариванию в этой чрезвычайно шумной обстановке, вы ищете небольшой сигнал — пятнышко яркого цвета в столь пестрой обстановке. Вы хотите, чтобы сигнал был однозначным — синий на фоне зеленого, желтого, коричневого, красного окружения — и сложным для воспроизведения. Вы не хотите сравнивать его с чем-либо другим с целью убедиться в его подлинности (это тот же цвет, что и там, в противоположной части джунглей? хм!). В подобной ситуации вас не волнует семантика, вас не волнует, что «означает» сигнал, за исключением того, что он в некотором смысле предварительно согласован (возможно, генетически? см. последний буллет?). Для постороннего этот сигнал может показаться странным или нелепым, но это не имеет значения.

Суд, банк и абстракция денег

Это прослеживается и в архитектуре; конечно же, есть очень веская причина, по которой исторически банки строились из чрезвычайно прочных материалов и по сей день ассоциируются с дороговизной постройки. Изначально они были хранилищами, в которых концентрировались немалые объемы физического богатства, и должны были быть хорошо защищены от прямого нападения.

Сегодня это — очередная абстракция уже упомянутого типа; если организация вложила столько денег в строительство столь внушительного здания или сверкающего небоскреба, вряд ли они украдут мои жалкие сбережения! Здания судов также представляют собой абстракцию власти государства, как и правительственные учреждения (это особенно очевидно в таких авторитарных государствах, как Китай, где правительственные здания в маленьких городах выглядят почти абсурдно (Лусянь является типичным примером):

…безусловно, по сути, верно, даже если вы решите поспорить о тех или иных деталях. Аналогичным образом и суды «подкреплены людьми с оружием».

Но я думаю, что важно сделать шаг назад и задуматься о том, какую роль деньги играют в обществе — их целью всегда является именно абстракция. Они решают проблему » двойного совпадения желаний «, создавая совершенно новый класс товара, в котором никто изначально не нуждался. Это контринтуитивно с точки зрения большинства математических случаев — чтобы решить проблему, включающую 2 или 3 элемента, нужно добавить еще один, поверхностно усложнив все, но внезапно все «встает на свои места» благодаря новой, более симметричной структуре. Например, если полиномиальное уравнение запутанно и даже нерешаемо (см. Галуа ) в случае с вещественными числами, усложнив его при помощи нового выдуманного решения x^2=-1, вы вдруг обнаружите, что все само собой сходится (см. основная теорема алгебры ). Деньги делают нечто подобное, потому что мы заменяем проблему ценообразования O(N^2) проблемой ценообразования O(N) — т.е. вы не должны оценивать все относительно всего, вы можете оценивать все относительно денег. Естественно, это еще не все, ведь не всякий товар справится с ролью денег, поэтому деньги сами по себе не являются чистой абстракцией; их целью является абстракция. Их роль как абстракции заключается в том, чтобы уменьшить когнитивную нагрузку, связанную с необходимостью формировать отношения между товарами и услугами, от нерабочей системы к чему-то разумному. Приведу … не абстрактный … пример: за несколько дней до появления чего-то подобного деньгам, чтобы обменять хлеб на обувь, я (пекарь) должен был познакомиться с Фредом сапожником и установить с ним долгосрочные полу-доверительные отношения. Так что, даже если деньги окружены социальными явлениями, они сами по себе не являются социальными — именно из-за ограничений, продиктованных формированием социальных групп нам и нужны деньги. Напоминание биткоинерам: «все то доверие, необходимое для того, чтобы это сработало» — та самая фраза, которую вы должны были усвоить.

Опредмечивание и информация

Глагол «опредметить» довольно необычен, но мне кажется, что он очень уместен и недостаточно часто употребляется в этом контексте. Чтобы избавить вас от суеты поиска:

Переходный глагол, означающий рассматривать или относиться (к абстракции) так, будто она имеет конкретную или материальную форму. Превратить в предмет; сделать реальным или материальным; рассматривать как вещь.

Я думаю, что данный термин часто используется чуть ли не с целью унижения (отношение к чему-то как к реальному в то время, как этого на самом деле не существует), но я предпочитаю альтернативный, положительный вариант, приведенный выше. Возможно, мое применение данного термина и причудливо, но я придерживаюсь его, потому что не вижу лучших способов передать смысл.

Мне вспоминается беседа с другом детства, который был увлечен компьютерами даже в начале 80-х, когда их даже отыскать было сложно; он спросил меня «существует ли что-либо, что компьютеры не смогли бы скопировать, используя бинарную графику?» — он имел в виду музыку, изображения и т.д. Споры о том, что собой представляют «виртуальные» единицы по сравнению с реальными, разумеется, продолжаются и по сей день.

Термин «виртуальная валюта», так полюбившийся некоторым законодательным органам и другими софистами, актуален, но я не смогу всецело пояснить суть до тех пор, пока мы не дойдем до конца этого эссе. В качестве отправной точки важно признать, что расчеты не являются бесполезными.

Любые вычисления требуют реальной работы, какой бы незначительной она ни была (я понятия не имею, сколько джоулей нужно вашему мозгу, чтобы превратить 3+8 в 11, но точно не ноль). Хотя это и заставляет вычисления выглядеть непригодными к созданию сигналов, необходимо лишь немного пораскинуть мозгами, чтобы увидеть огромное преимущество такого рода работы по созданию сигналов: они предельно однозначны.

История криптографических хеш-функций немного отличается от заключенного в скобки выше, но в попытке избежать повтора курса “крипто для чайников” (вам сюда ), давайте просто скажем, что они разделяют основную суть: быть очень простыми в одном направлении и «трудно обратимыми» только в том смысле, что вы не можете легко найти другой вход, соответствующий тому самому выходу.

непредсказуема на выходе, учитывая ее входные данные;

не только непредсказуемой по своему выходу, но и фактически (детерминировано) случайной;

требовательной к тому, чтобы на выходе была особая форма с низкой энтропией.

(странная фраза ‘детерминировано случайный’ происходит от того, что это является полноценной функцией: даже если выход ‘выглядит случайным’, вы все равно получите один и тот же выход для одного и того же входа; всегда).

Если подумать, то наша H*, в основе которой лежит криптографическая хеш-функция H, удовлетворит первые два пункта выше только благодаря свойствам H. Но, добавив, последнее требование, мы получим, в общем, что-то очень похожее на первые четыре пункта выше в разделе о «современном человеческом обществе»; именно из-за этого дополнительного требования «низкой энтропии». (Для не физиков: представьте «низкую энтропию» как «высокую степень структуры или симметрии», имеющую хоть какое-то отношение к красоте или эстетике).

Таким образом, в итоге, требование низкой энтропии на выходе из хеш-функции приводит к дорогостоящему сигналу, который очень однозначен и легко проверяется — даже если содержание этого сигнала само по себе совершенно бессмысленно.

Именно эту функцию и выполняет алгоритм Биткоина Proof of Work:

Большинство читателей, вероятно, уже знают, но для полноты картины сообщу: странно, что в этих длинных шестнадцатеричных строках есть «много ведущих нулей», что на самом деле просто указывает на то, что значение этого целого числа намного меньше максимального возможного значения, и вероятность подбора подобного числа крайне низка. Суть в том, что этот вывод H* требует триллионов (на самом деле гораздо больше, но не суть) вычислений лежащих в основе хеш-функции (SHA256) H, с подавляюще высокой вероятностью.

Доказательство наличия рабочих хешей очевидно дорого (технически это только статистически верно, но в подавляющем большинстве случаев применяется закон больших чисел). Они не просто аналогичны ранее упомянутым примерам из природы и человеческого общества (наподобие выдающихся зданий или обручальных колец), но и намного лучше, потому что стоимость проверки их валидности намного ниже стоимости их производства (учтите стоимость оценки бриллианта в кольце, поразмыслите о крайней субъективности оценки военной мощи нации и о возможных масштабах сопутствующих затрат).

Оговорка: реальная энергетическая стоимость хешей Proof of Work в реальном мире является переменной, которую на самом деле непросто измерить. Это лишь оттягивает PoW несколько назад, как бы приравнивая его к некоторым другим упомянутым примерам; если взглянуть в целом, то он значительно превосходит другие сигналы, по крайней мере, если представить, что PoW функционирует в глобальном масштабе, как это происходит сегодня в случае с Биткоином (так что стоимость подвержена значительным рыночным силам).

Что заменяет Proof of Work?

Раз мы разобрались с возможными биологическими и техническими диверсиями, давайте вернемся к идее судов, справедливости и насилия.

Хотя система, подобная Биткоину, не может заменить большинство общественных структур, она пытается изменить саму функцию создания денег (это спорно, но большинство согласно с этой точкой зрения) и их перевода (бесспорно; в противном случае она бессмысленна). Для того чтобы добиться успеха в последнем, Биткоину необходимо разрешить конфликты, которые неизбежны в конкурентной среде. Для этого необходим арбитр, настолько нейтральный, насколько это возможно (при этом многие часто забывают, что эта модель не приводит волшебным образом к «идеальной справедливости», если ее правильно не контекстуализировать: майнеры могут формировать блоки как им заблагорассудится, поэтому не забывайте, что вы находитесь на Диком Западе, и ваш платеж может быть заменен другим), а функция PoW обеспечивает справедливость, основанную на объективном, легко проверяемом, очень дорогостоящем сигнале.

Давайте еще раз вернемся к нашему списку свойств «хороших сигналов»:

дорогостоящие в производстве;

(визуально) значительно отличаются от обычных «предметов» в окружающей среде;

очень быстро и легко распознаются любым наблюдающим, без необходимости в дополнительном оборудовании;

сообщают о том, что создатель является частью группы (генетической или культурной).

На стоимости (пункт 1) был сделан значительный акцент, но помните о четвертом пункте: независимая, объективная и легкая проверка сигналов имеет первостепенное значение. В человеческой правовой системе все основывается на контексте — обратите внимание, например, на прецедентное право — явление считается верным, если оно отсылает к другому явлению. Это практично и логично, потому что внутренняя природа таких систем правосудия субъективна — договоры пишутся на человеческом языке, а этика, по крайней мере, по существу (если не полностью) является конвенцией — даже когда законы согласованы законодателями, вопрос толкования остается открытым… Так что в целом все, относящееся к праву, тоже субъективно.

(Внимание: личное мнение) Философия, стоящая в основе Биткоина, не обязательно является анархизмом в какой-либо конкретной форме, даже если многие анархисты поддерживают Биткоин. Философия заключается в том, чтобы просто сделать деньги независимыми от контроля человека, ведь денежная система может обрести независимость от человеческого контроля при наличии сильной криптографии и механизма сигнализирования Proof of Work.

Если вы согласны с тем, что это, по крайней мере, возможно, стоит задуматься о более глубоком смысле, заложенном в алгоритм Proof of Work и почему, и в какой степени он является значимой составляющей при создании подобной формы денег.

Итак, если у вас имеется такой независимый от контекста механизм «опредмечивания информации», то у вас есть способ выстроить фиксированную уникальную «временнýю шкалу истины» — последовательность транзакций, перемещающих деньги из пункта А в пункт Б, которую каждый, по сути, может с легкостью проверить, и которая, очевидно, дорогостояща для создания. Затраченная ценность представляет собой уровень защищенности средств каждого участника сети — поддержание динамично растущего реестра требует значительных энергозатрат, а не просто изменения мнения других участников или иных субъективных рамок (как в случае с правовыми системами, или системами голосования, или чем-либо, в основе чего лежат социальные соглашения).

Значит ли это, что Proof of Work заменит банкоматы и банковских кассиров, как некоторые утверждают? Надеюсь, это вызовет соответствующую реакцию. Сравнение стоимости PoW с подобными затратами невероятно ошибочно, не столько потому, что это абсолютно не связано, сколько потому, что это довольно тривиальная стоимость по сравнению с тем, что на самом деле имеет значение!

Сравнивайте стоимость банковских операции со стоимостью огромного небоскреба, построенного в Гонконге или на Манхэттене. Вы обретаете доверие за счет «веса” и «реальности», за счет вещей, которые нелегко скопировать, отменить или иным образом обратить. Вот почему, как уже упоминалось ранее, называть Биткоин «виртуальной валютой» попросту глупо.

«Какая валюта выглядит более виртуальной — та, чей запас можно удвоить в одночасье одним росчерком пера, или та, которая требует миллионы долларов электроэнергии для создания 25 новых единиц?»

Надеюсь, суть ясна; современная фиатная валюта является абсолютно виртуальной, независимо от того, напечатана она на бумаге или нет.

Продолжая эту мысль, могут ли вооруженные силы заменить PoW в качестве сигнала?

Оправданы ли все эти “излишние” расходы?

Дискуссия о том, является ли PoW расточительным, тесно связана с вопросом о том, какова его цель, о чём и шла речь в предыдущих разделах.

Пожалуйста, поймите, что многие и правда задают этот вопрос искренне, но по своей природе ожидают определенного ответа: они совсем не понимают для чего предназначен PoW (см. «сложные математические задачи», приведенные выше), и поэтому для них практически очевидно, что этот алгоритм слишком расточителен; они просто хотят в этом убедится. Если вы хотите получить толковый ответ, просто скажите следующее:

«Расточительны ли рога оленя? Расточителен ли хвост павлина? Если ты ответишь на эти вопросы, я отвечу на твои»

В любом случае, если вы согласны с предыдущим разделом («Что заменяет Proof of Work?»), то мы можем обсудить это подробнее. Самыми большими потребителями энергии обычно являются военные (что неудивительно); бюрократия в целом также выступает в качестве эффективного потребителя энергии. Сравнение энергопотребления Биткоина со всеми составляющими инфраструктуры, которые он может заменить вовсе нелегко (в третий раз вспомним фразу «все то доверие, необходимое для того, чтобы это заработало»: за доверие приходится платить энергией).

Добавляет ли ценности тот факт, что использование энергии биткоина более «взаимозаменяемо»? Я использую этот термин довольно свободно — я имею в виду, что биткоин может преобразовывать любую форму энергии вне зависимости от местоположения, что не характерно для большинства видов использования энергии в обществе, и энергия, за исключением нефти, печально известна своей плохой транспортабельностью. Я думаю, что это так, но я бы не стал преувеличивать. Точно так же верно и то, что Биткоин “отбирает” часть электроэнергии, созданной, к примеру, с помощью гидроэлектростанций. При этом, он стимулирует инновации в технологии преобразования энергии (см. недавние инициативы по использованию сжигаемого природного газа).

Но эти аргументы скорее дополняют, чем выступают в качестве основы — они не будут и не должны убеждать скептика. Ключевой момент заключается в том, чтобы понять (а) что PoW на самом деле выполняет полезную функцию; если вы не видите этого и думаете, что это бессмысленно и глупо, то, конечно, даже 1 МВт, потраченный на использование данного алгоритма, будет катастрофой, и (б) что нет никакой пользы в оценке ситуации с точки зрения сокращения потребления энергии — в долгосрочной перспективе для человеческого рода это не будет иметь значения (осознать возможные масштабы развития криптовалют и финансов в частности и человечества в целом поможет данная серия эссе: [1 ] [2 ]).

Сигналы в джунглях против сигналов в лаборатории

Помните нашу маленькую птичку в поисках партнера в джунглях? Ее проблема была не в том, чтобы отличить сигнал с определенным значением, а в том, чтобы найти сигнал вообще, и чтобы он был «настоящим» в том смысле, в котором мы только что разобрались, и не было бы необходимости полагаться на дополнительные данные. Но здесь я хочу подчеркнуть слово «джунгли». По сути, в обществе большинство стремится получить любую возможную выгоду, любым способом. Это особенно верно в городской среде, а теперь и в интернете, где мы уже существенно превзошли число Данбара :

…а это значит, что разумным компромиссом для многих станет отказ от этических принципов с целью попытки обмана первого встречного незнакомца. В принципе, особенно когда речь идет о деньгах, стоит предполагать, что мы находимся в среде, которая:

Полна нерелевантной информации

Это относится к P2P сетям, к социальным сетям, к программным стекам, и, конечно же, к блокчейну, претендующему на звание средсва сбережения!

Люди обычно пытаются решить эти проблемы, возвращаясь к моделям, основанным на доверии. Они используют системы, которым доверяют, потому что знают их создателей (те, кто помнит ICO-бум 2017-го, не забудут уморительный шум вокруг лиц на веб-сайтах,

. включая добавление знаменитостей, ничего не знающих о криптовалютах в качестве участников проекта) или по какой-то причине надеются, что система каким-то образом поведет себя предсказуемо. Это все звучит прекрасно, но, по сути, в контексте Биткоина это сродни поднятию белого флага. Мы пытаемся построить систему, которая действительно может выжить в контексте двух вышеперечисленных пунктов, а не ту, что отступит из джунглей и продолжит свое существование в лабораторных условиях.

История богата на попытки создания системы, решающей проблему достижения консенсуса «в лаборатории», но участники данных экспериментов не думали столь радикально. Взгляните, например, на задачу византийских генералов — вопрос, изучением которого занимались задолго до появления криптовалют. Она рассматривает варианты развития событий в случае, если некоторые члены группы, пытаясь сохранить последовательность в каком-то состоянии, потерпят неудачу или откажутся следовать решению остальных участников. Любопытно то, что некоторые из самых ранних результатов в этой области заканчивались чем-то смутным по принципу «не более 1/3 нечестных лиц»; это, вероятно, происходит из-за того, что это порог, при котором на каждого нечестного участника приходится два честных. Помня о том, что мы рассматриваем распределенные системы, наличие двух хороших на одного плохого позволило бы достичь консенсуса.

Сильной стороной сети является простота ее структуры. Все узлы работают самостоятельно, иногда обмениваясь информацией. Нет необходимости в идентификации, поскольку сообщения не идут по какому-то определенному маршруту, а основаны на принципе «наименьших затрат». Узлы могут покидать сеть и вновь подключаться, принимая самую длинную цепочку блоков как подтверждение пропущенной истории транзакций.

Последнее высказывание указывает на то, что отсутствие необходимости в постоянном присутствии, является прямым результатом «опредмечивания информации». Вы не можете добиться подобного через кворум, потому что это возвращает вас к субъективному принятию решений. Правила Биткоина — просто «воля народа», и именно поэтому изменить их должно быть и очень просто, и чрезвычайно сложно. Тем не менее, история Биткоина не является «волей народа», она пишется дорогостоящим, и намеренно бессмысленным трудом.

Proof of Stake

Логика заключается в том, что мы можем повторить экономику PoW при использовании алгоритма PoS. В случае с PoW, недоброжелатель может получить штраф за создание блока, не следующего правилам консенсуса, но этот штраф имеет место в реальном мире: майнеры вынуждены тратить электричество и приобретать или арендовать специализированное оборудование. В PoS штрафы имеют место лишь внутри соответствующей сети.

В целом я не согласен с озвученной точкой зрения: нельзя воспроизводить экономику «опредмечивания информации» путем симуляции; потому что ценность остается внутри симуляции.

Вы, конечно, можете установить некую базовую истину за пределами симуляции; и использовать ее в качестве исходной точки.

В лучшем случае, современные попытки создать подобные системы — это просто совершенствование ранее существовавших механизмов поиска консенсуса. В худшем случае они будут деградировать в одном из двух направлений: либо в сторону запутанных PoW, либо (скорее) в сторону все более фиксированного набора собственников/”стейкеров” (см.: эффект Матфея ), которые получают возможность решать споры в свою пользу. Также примечательно и, возможно, показательно, что они предполагают наличие механизма изначального распределения прав собственности на монеты, в чем нет необходимости при использовании PoW.

Источник