Что такое pow майнинг
Что такое Proof of work (PoW): обзор, майнинг, сравнение с PoS
В статье мы рассмотрим, как работает алгоритм Proof of Work (PoW) и для чего он нужен в децентрализованных блокчейнах.
Proof of Work, или PoW — это алгоритм консенсуса, который используют в сетях Bitcoin, Litecoin, Ethereum, Monero, ZCash и других криптовалют для проверки легитимности транзакций.
Что такое алгоритм консенсуса
Алгоритм консенсуса — это механизм, с помощью которого блокчейн проверяет подлинность и честность транзакций. Его главная задача — убрать из сделки третью сторону, которая берет на себя функцию гаранта этой сделки. Например, при покупке недвижимости, честность сделки обеспечивает нотариус и государственные органы, при переводе денег — банк или иная платежная система. За свои услуги нотариус, государство и банк берут определенную плату, что увеличивает стоимость сделки.
Когда Сатоси Накамото придумал концепцию криптовалюты Биткоин, он решил убрать из транзакций сторону гаранта, переложив его функцию на саму систему. Поскольку ни банк, ни нотариус, ни государство не давали 100% гарантий, но при этом повышали стоимость и продолжительность транзакции.
Для реализации своей задумки Сатоси Накамото использовал концепцию, придуманную Синтии Дворк и Мони Наор, которую они представили в 1993 году в научной статье «On Memory-Bound Functions For Fighting Spam». В ней описан элегантный механизм борьбы со спамом электронной почты: отсылающий письмо должен заплатить за его пересылку временем работы процессора своего устройства.
Оплата должна быть небольшой, чтобы обычные пользователи ее не ощущали, но достаточно значимой, чтобы приносить проблемы спамерам. Например, если плата — 10 секунд работы процессора, то на 10 000 писем спамер должен потратить около 28 часов.
Если я вас не знаю и вы хотите отправить мне сообщение, то вы должны доказать, что потратили, скажем, десять секунд процессорного времени только на меня и только на это сообщение — писали Дворк и Наор.
Тогда задумка Синтии Дворк и Мони Наор не прижилась, но идею подхватил Адам Блэк, запустивший в 1997 году систему Hashcash, которая использовала описанную концепцию для защиты от спама и DoS-атак. Hashcash популяризировал концепцию, и через 2 года она получила текущее название — Proof of Work. Его ввели Маркус Якобссон и Ари Джуэлс в работе «Proofs of Work and Bread Pudding Protocols».
Как Proof of Work работает в блокчейне
Впервые использование Proof of Work в блокчейне (распределительном децентрализованном реестре) описано в whitepaper Биткоина. PoW Сатоси Накамото предполагает использование вычислительных ресурсов компьютеров участников системы для валидации транзакций с использованием асимметричной схемы: работа должна быть умеренно сложной (но выполнимой) со стороны запрашивающей стороны, но легко проверяемой поставщиком услуг.
Для этого всех участников системы Биткоин разделили на две группы: майнеры и операторы полного узла.
Майнеры — это участники экосистемы, которые конкурируют между собой за решение математической головоломки, чтобы сгенерировать новый блок (подтвердить последние транзакции) и транслировать его в сеть блокчейна. Победивший майнер получает вознаграждение в виде новых монет (сейчас — 6.25 BTC за блок) и комиссий с подтвержденных транзакций.
Вероятность выигрыша зависит от соотношения вычислительной мощности устройства отдельного майнера к вычислительной мощности всей сети Биткоина. Это правило, как и награда за майнинг, введены, чтобы стимулировать участников к повышению мощности их устройств, что в свою очередь повышает безопасность блокчейна в целом: чем выше суммарная мощность системы, тем больше ресурсов нужно потратить для ее захвата или взлома, например, посредством Атаки-51%.
Операторы полного узла (полная нода) — это обычные пользователи, скачавшие дистрибутив блокчейна Биткоин (около 300 ГБ), который автоматически проверяет и распространяет транзакции и блоки в сети. Такие пользователи — ядро блокчейна, поскольку они являются серверами, обеспечивающими работоспособность системы.
Стать майнером и / или оператором полного узла может любой желающий. При этом один пользователь может выполнять обе эти роли параллельно.
Как майнить в блокчейнах с PoW
Купите оборудование. Добывать криптовалюту посредством майнинга можно на любом компьютере или смартфоне, но рентабельным этот процесс будет только на мощных специализированных устройствах, ASICs. Вот 5 таких устройств:
Proof-Of-Work (PoW) – самый популярный алгоритм для майнинга криптовалют
Каждый человек без исключения, который начинает изучать криптовалюты, сталкивается с такими понятиями, как Proof-Of-Work и Proof-Of-Stake. Если говорить кратко, то это алгоритмы консенсуса в блокчейне, использующиеся для подтверждения транзакций и создания блоков.
PoW и PoS являются наиболее известными и в тоже время существенно отличающимися друг от друга. В этой статье мы расскажем, как работает Proof-Of-Work, чем он отличается от Proof-Of-Stake, а также о том, какие монеты можно майнить и какое оборудование необходимо.
Что такое алгоритм Proof-Of-Work
Proof-Of-Work (англ. «доказательство работы») – алгоритм функционирования криптовалют, основанный на доказательстве выполненной работы – майнеры решают задачу по формированию блока и подтверждают сделки между всеми участниками сети. Основным критерием является показатель мощность используемого компьютерного устройства.
При этом сложность сети (хешрейт) зависит от общего количества мощностей, пользователей и нагрузки на неё. Безопасность обеспечивается за счет того, что в хеше каждого блока содержится хеш предыдущего, из-за чего становится невозможно нарушить порядок создания.
Для выполнения этой работы необходима огромная вычислительная мощность, которая обеспечивается за счет большого количества участников. Однако это приводит и к определенным проблемам, например, к высоким затратам электроэнергии.
Но есть и другие трудности, связанные с Proof-Of-Work. По факту развития сети, растут и требования к вычислительной мощности. Этого требуют алгоритмы криптовалют. Именно по этой причине майнинг биткоина на слабом оборудовании стал абсолютно нерентабельным.
Основная цель Proof-Of-Work – защитить распределенную систему от различных атак, таких как DDos, спам, двойное расходование и так далее. Суть алгоритма сводится к полной прозрачности сети с возможностью просто и быстро проверить результат.
Если говорить проще, то алгоритм Proof-Of-Work обеспечивает способность сети убедиться в том, что майнер, добавляющий новый блок в блокчейн, правильно выполнил расчеты.
В этом видео простыми словами описано, что такое Proof-Of-Work:
Что такое Proof-Of-Work и как работаетОтличие PoW от PoS
Proof-Of-Stake в переводе с английского означает «подтверждение доли владение». В отличие от Proof-Of-Work, он не нуждается в огромном количестве мощностей. В PoS формирование блокчейна зависит от доли криптовалюты, принадлежащей майнеру. То есть, вероятность решить задачу прямо пропорциональна количеству токенов юзера. Соответственно, чем больше криптовалюты находится на счету, тем выше вероятность получить награду.
При этом в блокчейнах некоторых криптовалют, основанных на Proof-Of-Stake, награда за решение задачи отсутствует, а награду майнер получает за комиссии от транзакций.
И если понятие Proof-Of-Work появился в далеком 1999 году, как защита электронной почты от спама, то PoS имеет более молодую историю. Идея Доказательства доли владения появилась в 2011 году именно для криптовалют, как решение главной проблемы Proof-Of-Work – огромного потребления электроэнергии.
Основным же отличием PoW от PoS являются энергозатраты. В Proof-Of-Work для майнинга понадобится оборудование, что также включается в себя затраты на его обслуживание и электроэнергию. Во-втором достаточно купить криптовалюту и держать её на кошельке.
При майнинге на Proof-Of-Work вероятность генерации блока зависит от мощностей вашего оборудования или общих мощностей пула, к которому вы присоединитесь. В PoS доход зависит от количества криптовалюты. При этом, чем дольше вы ей владеете и не выводите, тем с каждым разом растет и шанс генерации блока.
Но и в PoS не все так просто. Если количество монет, отправленных на майнинг, будет оставаться неизменным, прибыль может и упасть.
Предположим, в заморозке находится 1% токенов от общего числа монет в майнинге, значит и награда будет равняться 1%. Но как только в игру зайдет крупный держатель («кит»), процент ваших монет от общего числа уменьшится и соответственно заработок тоже упадет.
Но вот при падении курса убытки понесут как PoW, так и PoS-майнеры, но с некоторой разницей. Майнеры Proof-Of-Work продолжат получать счета за электричество, при этом получая меньшее вознаграждение при пересчете на фитную валюту, а PoS-майнеры лишь потеряют стоимость стейка.
Конечно, можно подумать, что PoS значительно превосходит Proof-Of-Work из-за меньших издержек. Но и у него есть свои недостатки, в основном связанные с децентрализацией.
К примеру, криптовалюты на этом алгоритме защищены от атаки 51%, но вместо этого контроль над сетью могут захватить крупные держатели монет, на счету которых находится 51% всех токенов.
Алгоритмы хеширования, работающих с PoW
Первой криптовалютой, работающей на Proof-Of-Work (да и вообще первой), стал Bitcoin. В нем применен алгоритм хеширования SHA-256. Однако уже после первого форка и создания криптовалюты Litecoin в 2013 году, появился новый алгоритм – Scrypt.
В того момента прогресс не останавливался ни на минуту, а разработчики искали более эффективное решение для криптовалют, что породило довольно много решений, основанных на Proof-Of-Work.
Суть этого алгоритма заключалась в том, что для начала минимальной добычи майнеру необходимо сразу шесть чипов ASIC. Таким образом, количество пользователей уменьшается, но в тоже время суммарные мощности не падают. Six-Hash был реализован в криптовалюте Quark.
Позже этот алгоритм породил такие модернизации, как X11 (DASH), X13 (Bitcoin Diamond, Stratis, Navcoin), X14 (BERNcash), X15 (Kobocoin), и X17 (Verge). Исходя из названия понятно, что в них сочеталось ещё большее количество алгоритмов. Но изначально серьёзного требования к оборудованию не было – имелась возможность майнить даже на CPU. Одной из самых популярных монет на таких алгоритмах является DASH, но к сегодняшнему дню их насчитываются сотни.
Далее идут различные варианты алгоритма Scrypt – Scrypt-N (Vertcoin), Scrypt-jane, CryptoNote (Monero) и так далее. В них разработчики попытались уменьшить вероятность «атаки 51%», увеличить производительность GPU, а также добавили другие полезные функции.
Оборудование для майнинга на Proof-Of-Work
Самыми перспективными криптовалютами на алгоритме Proof-Of-Work в настоящее время являются
Майнинг на Proof-Of-Work может осуществляться тремя способами – через видеокарту, процессор или ASIC. При этом в случае с топовыми криптовалютами, такими как BTC, ETH и LTC, добыча на CPU более неактуальна, а чтобы GPU могли тягаться с интегральными схемами, необходимо собирать ферму из нескольких карт. Конечно, есть ещё майнинг на смартфоне, но он абсолютно нерентабельный.
Если рассматривать конкретно добычу Bitcoin, то тут правильным решением будет покупка ASIC, поскольку даже самые серьёзные фермы на GPU не могут тягаться с асиками.
В среднем они показывают мощность от 12 до 14 тысяч Gh/s с энергопотреблением около 1350 Ватт. Чтобы добиться таких показателей на GPU понадобится не один десяток видеокарт, что существенно дороже покупки ASIC.
Что же касается других криптовалют, то майнинг на GPU до сих пор актуален. Но в любом случае самым выгодным решением является сборка фермы. И тут покупкой только карт для майнинга не обойтись. Понадобится система с несколькими PCI-слотами, количество которых пропорционально количеству GPU, материнская плата, мощный блок питания, хорошая система охлаждения и корпус.
Более новые модели стоят дороже, из-за чего время окупаемости существенно возрастает. Именно поэтому при создании ферм следует исходить из параметров цена/суммарный хешрейт.
Так или иначе, при создании фермы главной остается материнская плата, в которой нас интересует количество PCI-слотов, блок питания и стабильный доступ в интернет. Ни процессор, ни оперативная память, ни жесткий диск, не играют здесь ключевой роли.
На этапе сборки необходимо определиться, какую криптовалюту или на каком алгоритме, вы собираетесь добывать. Несмотря на то, что в теории на видеокарте можно добывать любую монету, отличия все же есть. Например, для майнинга Ethereum и токенов на алгоритме Ethash больше подходят GPU от AMD, а если речь идет о Zcash, то правильным выбором будут карты от Nvidia.
При этом выборе очень помогают калькуляторы для майнинга. С помощью таких сервисов можно наглядно посмотреть, какую криптовалюту лучше добывать на определенной видеокарте.
Немаловажным также является показатель энергопотребления и стоимости электроэнергии. Чем больше майнинг ферма, тем больше расход электричества. Соответственно, при конечном расчете примерного дохода нужно точно знать этот параметр расхода.
Биткоин – это основная криптовалюта, которую можно майнить на Proof-Of-Work.
Лучшие пулы для майнинга на Proof-Of-Work
Как было сказано выше, основной проблемой Proof-Of-Work является постоянно растущая сложность сети. Именно поэтому так называемый соло-майнинг чаще всего приносит маленький доход. Поэтому майнеры стали объединяться в пулы для майнинга, кооперируя собственные мощности.
Таким образом, блоки генерируются значительно быстрее, а вознаграждение делится поровну в зависимости от объема выполненной работы. Именно такой вид майнинга на сегодняшний день является более эффективным.
BTC.com
Это один из самых мощных майнинг-пулов, принадлежащий разработчику ASIC – компании Bitmain и имеющий суммарный хешрейт 12 700 Ph/s. Сайт пула представляет собой форум со встроенным биткоин-кошельком. Одним из его главных плюсов является мощное сообщество.
Используемая система оплаты – PPS, в которой каждый майнер получает награду, пропорциональную его вкладу в решение задачи. На BTC.com можно добывать такие криптовалюты, как BTC, BCH, ETH, BTSV, ETC, Grin и другие. Пул взимает комиссию от 1,5 до 4%. Платежи проводятся на ежедневной основе.
AntPool
Также один из самых известных и популярных пулов для майнинга, позволяющий добывать самые популярные криптовалюты. Суммарный хешрейт пула составляет 8857 Ph/s.
AntPool открыли пять лет назад – в 2014 году, и за это время он успел заработать отличную репутацию. Этот пул имеет большое количество серверов по всему миру, что также делает его одним из самых больших. В отличие от вышеуказанного пула, здесь можно выбрать систему вознаграждения из четырех видов – PPS, PPS+, PPLNS и SOLO.
Сервис имеет высокий уровень защиты, обеспеченный за счет настройки рабочего IP-адреса, подключения AP, оповещения по email, двухфакторной аутентификации и блокировки кошелька. Команда AntPool также разработала свое приложение для смартфона.
F2P Pool
Пул, запущенный в 2013 году. Этот сервис также предлагает майнинг большей части топовых криптовалют. F2P Pool работает по системе вознаграждения PPS, взимая комиссию в 4%. Суммарный хешрейт составляет 9495 Ph/s.
Снять средства можно начиная с 0,001 BTC. Что же касается защиты, то некоторые пользователи критикуют сайт за то, что здесь отсутствует двухфакторная аутентификация.
Несмотря на это, сервис пользуется популярностью, поскольку имеет легкий в использовании интерфейс, который подойдет даже для новичков.
SlushPool
Старейший пул, запущенный в далеком 2010 году. Компания-основатель – Satoshi Labs – является разработчиком аппаратного кошелька Trezor. Общий хешрейт пула составляет 5467 Ph/s.
Одним из главных минусов пула является то, что добывать здесь предлагается только две криптовалюты – Bitcoin и Zcash. За каждую операцию SlushPool берет комиссию в 2%.
По уровню безопасности этот пул является одни из самых защищенных. SlushPool использует двухфакторную аутентификацию и блокировку кошелька. При этом на сайте можно проверить статическое подтверждение хешрейта. Участники майнинга в этом пуле имеют свой голос при голосовании по важным вопросам. Чем выше хешрейт, тем больший вес имеет майнер.
ViaBTC
Относительно молодой пул, созданный в 2016 году. Он предлагает майнинг самых популярных монет – BTC, ETH, LTC, BCH, ZEC, XMR, DASH и других. Сайт известен тем, что за три года на нем было добыто более 22 000 Bitcoin, а общий хешрейт составляет 5366 Ph/s.
Пользователь может выбрать систему оплаты между PPS и PPLNS, при этом в первом случае сервис взимает комиссию 4%, а во втором – 2%. Прибыль выплачивается на ежедневной основе в полночь по пекинскому времени. Минимальный порог выплаты составляет 0,0001 BTC.
Proof-Of-Work или нет?
Подводя итог всему вышесказанному, нужно отметить, что к настоящему моменту большая часть криптовалют, основанных на алгоритме Proof-Of-Work, для добычи требует огромных вычислительных мощностей.
POS пытается решить данную проблему, но до сих пор у него остаются и свои трудности, такие, например, как атака 51%. И если вы все же решитесь на майнинг с помощью GPU или ASIC, то без мощного оборудования не обойтись.
Proof-Of-Work широко применяется для добычи топовых криптовалют, но с ростом их популярности растет и сложности сетей. Именно поэтому разработчики пытаются придумать новые решения, основанные на Proof-Of-Work, но в то же время усовершенствованные.
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 :
| # | Биржа: | Cайт: | Оценка: |
|---|---|---|---|
| 1 | Binance (выбор редакции) | https://binance.com | 9.7 |
| 2 | Huobi | https://huobi.com | 7.4 |
| 3 | Exmo | https://exmo.me | 6.9 |
| 4 | OKEx | https://okex.com | 6.5 |
| 5 | Bybit | https://bybit.com | 6.3 |
Критерии по которым выставляется оценка в нашем рейтинге криптобирж :