Proof of Work (PoW) — протокол, створений для захисту від атак, покликаних порушити роботу системи, і від небажаних електронних листів, які називають спамом. Свій початок Proof of Work бере зі статті 1993 року, написаної фахівцями з інформатики Синтією Дворк і Моні Наором. До 1999 року він закріпився в науковій літературі завдяки роботам дослідників Маркуса Якобссона та Арі Джуелса.
Коли PoW розвивався у девʼяностих, найпоширенішим його застосуванням був захист від спроб вивести компʼютерні системи з ладу, насамперед від DDoS-атак (атак на відмову в обслуговуванні). Так само протокол Proof of Work використовували проти спаму. А 31 жовтня 2008 року в білому папері Bitcoin, опублікованому людиною або групою під імʼям Сатоші Накамото, він постав у зовсім іншій ролі. Документ «Bitcoin: Peer-to-Peer Electronic Cash System», який представив світу першу криптовалюту, показав, як завдяки протоколу Proof of Work можуть існувати надійна платіжна система й криптовалюта.
Proof of Work, описаний у четвертому розділі згаданого документа, відповідає на питання, навіщо цей механізм закладено в основу Bitcoin.
Як працює Proof of Work
Bitcoin і багато інших криптовалют — це блокчейн-системи, які захищають мережі децентралізованих вузлів. Головне завдання таких систем — забезпечити життєздатність і безперервність мережі. У мережі є учасники, яких називають майнерами: їхня робота — додавати нові блоки до блокчейну. Додати блок можна, розвʼязавши складні математичні задачі. Оскільки зробити це дуже непросто, потрібні потужні процесори.
Перший майнер, який розвʼязує задачу й перевіряє транзакції в блоці, транслює операцію в мережу й отримує визначену мережею винагороду в криптовалюті та комісії за транзакції з цього блоку. Опубліковані в мережі й перевірені майнерами транзакції записуються в розподілений реєстр — блокчейн. Усі підключені до мережі користувачі можуть завантажити копію блокчейну й водночас самі перевіряти всі підтверджені блоки.
Які переваги й недоліки протоколу Proof of Work?
Proof of Work — найпоширеніший і найфундаментальніший протокол у криптоіндустрії — приніс радикальні зміни в технології та економіці, бо дав платіжній системі й валюті змогу працювати без центрального органу. Наприклад, обчислювальна потужність стала одним із ключових механізмів захисту даних у мережі. Завдяки Proof of Work, щоб атака на мережу Bitcoin вдалася, потрібно захопити щонайменше 51 відсоток обчислювальної потужності мережі. З огляду на масштаб мережі Bitcoin і її величезну обчислювальну потужність (хешрейт) сьогодні, така атака навряд чи має шанси на успіх. Обчислювальна потужність відображає кількість спроб, які процесори в мережі можуть зробити за секунду, і її можна вважати потужністю верифікації.
Хоча необхідність захопити більшість обчислювальної потужності, щоб перехопити контроль над мережею, вважають однією з найбільших переваг PoW через безпеку, яку вона дає, експерти висловлюють і побоювання: це може призвести до монополізації. Тож у певний момент величезна перевага перетворюється на один із найбільших недоліків протоколу PoW. Адже власники найбільшої частки процесорної потужності можуть мати й найбільшу вагу голосу в мережі. Принцип децентралізації — найважливіша риса мережі Bitcoin — вступає в суперечність із самими принципами мережі через ризик того, що сильний легко здобуде владу.
Імовірність того, що активні майнінг-пули Bitcoin захоплять 51% процесорної потужності мережі, дуже низька. Утім 2017 року майнінг-пул під управлінням виробника майнінгового обладнання Bitmain зумів дістатися 45% процесорної потужності мережі.
Оскільки система на протоколі PoW потребує великої обчислювальної потужності, вона призводить до дуже інтенсивного споживання енергії. А це означає і високі витрати, і безвідповідальне використання енергетичних ресурсів.