Proof of Work (PoW), česky důkaz o práci, je protokol, který vznikl kvůli obraně proti útokům narušujícím chod systémů a proti nevyžádaným e-mailovým zprávám označovaným jako spam. Jeho počátky sahají k práci, kterou v roce 1993 publikovali odborníci na výpočetní techniku Cynthia Dworková a Moni Naor. Do odborné literatury se pak dostal v roce 1999 díky úsilí výzkumníků Markuse Jakobssona a Ariho Juelse.
V devadesátých letech, kdy se PoW rozvíjel, byl nejčastěji nasazován proti pokusům o vyřazení počítačových systémů z provozu, zejména proti útokům typu DDoS (odepření služby). Stejně tak se používal k blokování spamu. Zcela jinou podobu než dosud dostal 31. října 2008, kdy se objevil v bitcoinovém whitepaperu, který zveřejnil někdo — nebo někteří — pod jménem Satoshi Nakamoto. Dokument s názvem „Bitcoin: Peer-to-Peer Electronic Cash System", jenž představil první kryptoměnu, ukázal, jak může díky protokolu Proof of Work existovat spolehlivý platební systém i vlastní měna.
Proof of Work, kterému je věnována čtvrtá kapitola zmíněného dokumentu, odpovídá na otázky, proč je tento mechanismus součástí infrastruktury Bitcoinu.
Jak Proof of Work funguje
Bitcoin i řada dalších kryptoměn jsou blockchainové systémy chráněné sítěmi decentralizovaných uzlů. Hlavním úkolem těchto systémů je zajistit udržitelnost a nepřetržitý chod sítě. V síti působí provozovatelé zvaní těžaři, jejichž úkolem je přidávat do blockchainu nové bloky. Přidat blok lze jen vyřešením složitých matematických úloh. Protože jsou tyto úlohy velmi obtížné, je k jejich řešení zapotřebí výkonných procesorů.
Těžař, který úlohu vyřeší jako první a ověří transakce v bloku, výsledek rozešle do sítě a získá za to odměnu v kryptoměně stanovenou pravidly sítě spolu s poplatky zaplacenými za transakce v daném bloku. Transakce ověřené těžaři a zveřejněné v síti se zapisují do distribuované účetní knihy, které se říká blockchain. Všichni uživatelé připojení k síti si mohou stáhnout kopii blockchainu a zároveň si sami ověřit všechny potvrzené bloky.
Jaké jsou výhody a nevýhody protokolu Proof of Work?
Proof of Work je nejrozšířenější a nejzásadnější protokol v kryptoměnovém odvětví a přináší radikální změny v technologii i ekonomice tím, že umožňuje platebnímu systému a měně fungovat bez centrální autority. Výpočetní výkon je například jedním z klíčových mechanismů, které zajišťují bezpečnost dat v síti. Díky protokolu Proof of Work by útok na bitcoinovou síť uspěl jedině tehdy, pokud by útočník ovládl alespoň 51 procent jejího výpočetního výkonu. Vzhledem k dnešní velikosti bitcoinové sítě a jejímu obrovskému výpočetnímu výkonu (hashrate) je úspěch takového útoku krajně nepravděpodobný. Výpočetní výkon vyjadřuje počet pokusů, které procesory v síti zvládnou za jednu sekundu, a lze si jej představit jako ověřovací sílu.
Nutnost ovládnout většinu výpočetního výkonu, aby útočník síť převzal, je sice kvůli bezpečnosti považována za jednu z největších předností PoW, odborníci ale zároveň upozorňují, že může vést k monopolizaci. Tato obrovská výhoda se tak v určitém bodě mění v jednu z největších nevýhod protokolu. Procesory s největším podílem totiž mohou mít v síti i nejvyšší hlasovací sílu. Princip decentralizace, tedy nejdůležitější vlastnost bitcoinové sítě, se tím dostává do rozporu s pravidly sítě, protože silní hráči mohou snadno získat rozhodující vliv.
Je velmi nepravděpodobné, že by aktivní bitcoinové těžební pooly ovládly 51 % výpočetního výkonu sítě. V roce 2017 se však těžebnímu poolu spravovanému výrobcem těžebních zařízení Bitmain podařilo dosáhnout 45 % výpočetního výkonu sítě.
Protože systém založený na protokolu PoW vyžaduje vysoký výpočetní výkon, vede k velmi vysoké spotřebě energie. To může znamenat jak vysoké náklady, tak i nezodpovědné využívání energetických zdrojů.