1. Personal FinanceInvestingCryptocurrency Mining and Proof of Work Algorithms

Av Peter Kent

Det er mye å ta hensyn til når du først begynner å gruve cryptocurrency. En stor del av gruvedrift innebærer konsensus. Konsensus er prosessen for å sikre alles kopi av transaksjonsdataene samsvarer med - at hver kopi av blockchain inneholder de samme dataene. Ulike konsensusmetoder kan brukes til cryptocurrency mining, men for tiden er den primære metoden kjent som Proof of Work (PoW).

Imidlertid har denne metoden mindre sikre og pålitelige alternativer. Når markedet for cryptocurrency og blockchain vokser (det ekspanderer raskt hele tiden), er det mulig at et annet system kan ende opp med å bli den "som styrer dem alle."

Proof of Work er den mest sikre, pålitelige, men energikrevende av alle konsensus-systemene, uten tvil den beste merittlisten. Etter å ha eksistert siden fødselen av Bitcoin, har PoW bidratt til å opprettholde en ubrutt kjede av transaksjoner siden januar 2009!

Proof of Work foregår imidlertid cryptchain-blockchains. Proof of Work ble opprinnelig utviklet som en ide for en prosess for å motvirke søppelpost.

Det essensielle konseptet med Proof of Work er at for å bruke en bestemt tjeneste - for å sende en e-post for eksempel eller legge til transaksjoner i en blockchain - må man vise at det har blitt utført en form for arbeid.

Målet er å påføre den beskjedne kostnaden (med tanke på datakraften som kreves for å kjøre Proof of Work-algoritmen) til personen som ønsker å bruke tjenesten en gang, men å gjøre det veldig dyrt for noen å bruke tjenesten tusenvis eller millioner av ganger. Dette gjør det koste uoverkommelig å angripe eller forstyrre Proof of Work-systemer.

Konseptet med å bruke PoW som en mottiltak går tilbake til rundt 1993, og siden har det kommet frem mange forskjellige ideer for måter å bruke PoW på. I forbindelse med cryptocururrency forhindrer Proof of Work ondsinnede gruvearbeidere fra å tette opp nettverket ved å sende inn nye blokker som aldri kan bekreftes. Hvis det ikke var nødvendig med noe arbeid for å sende inn en ny blokk, kunne noen gjentatte ganger spam falske transaksjoner inne i nye blokker og potensielt slipe cryptocurrency-nettverket.

For øvrig har Proof of Work en parallell i virkelige valutaer. For at noe skal fungere som penger, må det være i begrenset tilbud, så enten er det noe det rett og slett ikke er mye av - for eksempel gull - eller så må det opprettes gjennom en prosess som krever betydelig innsats.

Hva med havskjell, da? Havskjell har blitt brukt av forskjellige kulturer som penger. Tenk på wampum, sjøskallpenger brukt av indianere i øst på kontinentet langt ut på 1700-tallet. “Skjell,” sier du, “hvor mye arbeid tar det å hente skjell fra kysten?” Ah, men det var mer enn det.

Wampum ble laget av veldig spesifikke skjell (Channeled whelk og quahog eller poquahock muslingskjell), funnet i et veldig spesifikt område (langs Long Island Sound og Narragansett Bay).

Videre kunne du ikke bare ta deg en hvalpe og kjøpe middag med den. Du måtte bearbeide skjellene. Skjellene ble skåret ned; for eksempel var det den indre spiralen, columella, av den kanaliserte hvalken, som ble brukt. Deretter boret håndverkerne (det var for det meste kvinner som gjorde wampum) hull gjennom skjellene ved hjelp av trebor, og skjellene ble deretter polert på en slipestein til de var glatte. De ble til slutt satt sammen ved hjelp av hjorteskinn eller forskjellige andre materialer. Dette arbeidet sørget for at tid og krefter måtte settes inn i "valutaen" slik at den kunne skaffe seg verdi.

En annen måte å se på dette konseptet er ikke at pengene “skaffer seg” verdi, men at de ikke kan skapes uten et betydelig innspill av arbeid, slik at markedet ikke kan bli oversvømmet med nye og rimelige versjoner av penger, devaluerer dem.

Selv de tidlige europeiske kolonistene brukte wampum. Det var ikke før de begynte å bruke mer avanserte produksjonsteknikker for å lage wampum, senke kostnadene for opprettelsen av denne valutaen og ødelegge knapphet på valutaen, at verdien krasjet, og wampum var ikke lenger levedyktig som en butikk av verdi og valuta.

Gruvearbeidere har ofte problemer med å få ideen om Proof of Work og hvordan den passer inn da de først ble involvert i cryptocurrency. I tilfelle noen lesere fortsatt prøver å forstå formålet med PoW, la oss si det på en annen måte. Hele poenget med arbeidet som gruvearbeiderne gjør (konkurrerer med hverandre for å vinne Proof of Work-konkurransen) er å sikre at det ikke er enkelt å legge til en blokk til blockchain.

Hvis det er for enkelt, er blockchain sårbar. Dårlige skuespillere kan kontinuerlig angripe blockchain ved å oversvømme systemet med dårlige blokker. Tanken med Proof of Work er å gjøre det vanskelig å legge en blokk, i likhet med at hele ideen om arbeidskrevende håndarbeidende skjell til wampum var å sikre at wampum-økonomien ikke kunne bli oversvømmet med billig wampum.

Proof of Work-applikasjoner

En Proof of Work-algoritme tvinger gruvearbeideren til å gjøre noe arbeid - å bruke beregningsmakt - før han sender en blokk til blockchain. Algoritmen fungerer som sikkerhet for et cryptocurrency ved å gjøre uønskede handlinger kostbare og sikre det tiltenkte resultatet (tillegg av bare ekte, gyldige transaksjoner til blockchain) forekommer alltid.

Så hvilket arbeid må utføres? I hovedsak er gruvearbeideren pålagt å løse et matematisk puslespill av noe slag. Puslespillet må være komplisert nok til å ta noe regnekraft, men ikke så komplisert at det vil ta for lang tid å validere og bremse tilleggene til transaksjoner.

Arbeidet som utføres i Bitcoin's Proof of Work er bare å haske den forrige blokken med transaksjons overskrift (sammen med et tilfeldig antall, nonce) i håp om å finne en ny hasj som oppfyller den nødvendige vanskelighetsgrensen.

Det er en flip side til Proof of Work. Å finne svaret på puslespillet må være vanskelig, men å sjekke og verifisere arbeidet må være enkelt. Det vil si at når gåten er løst, må det være lett for andre gruvearbeidere å sjekke at puslespillet faktisk er løst riktig.

Når det gjelder bitcoin, når en gruvearbeider har løst puslespillet, blir den nye hasjen lagt til overskriften og blokken sendt til andre gruvearbeidere og noder for å bekrefte. Selv om det i utgangspunktet er vanskelig å velge en nonce som vil gi et godt resultat - et hasjnummer under målnivået - når nonce er funnet, er det veldig raskt og enkelt for andre gruvearbeidere å kjøre den samme hashberegningen for å bekrefte at puslespillet er løst. Arbeidet er utført, og da kan alle raskt sjekke den vinnende gruvearbeidet og avmelde den.

Merk forresten at cryptocururrency bruker Proof of Work vanligvis er de eneste som krever mer effektivt, spesialisert gruveutstyr. I Proof of Stake kan nesten hvilken som helst datamaskin fungere som en skaper, verifiserer og kjeder av nye blokker, så lenge den har en betydelig eierandel i den underliggende valutaen.

Proof of Work-eksempler

Bruken av Proof of Work er mye brukt i cryptocurrency verden. Den største og mest vellykkede cryptocurrency av dem alle, Bitcoin bruker den sammen med en rekke andre populære cryptocurrencies. Du kan trenge forskjellige gruveutstyr for disse cryptocururrencyene, siden hver har en litt annen hashing-algoritme, selv om de alle bruker Proof of Work. Her er noen eksempler på de mer vanlige PoW kryptokursene:

  • Bitcoin er for tiden kongen av cryptocurrency når det gjelder nettverks hashrate (det vil si antall hasj som behandles hvert sekund), markedets likviditet og over all adopsjon. Bitcoin har aldri vært topp cryptocurrency. Bitcoin var banebrytende Proof of Work og har gått sterkt i mer enn ti år på baksiden av dette konsensussystemet.

Mange andre kryptokurser har kopiert Bitcoin-koden som utgangspunkt og deretter modifisert den litt til eget bruk. De fleste av dem beholdt Proof of Work-komponenten, selv om de kan bruke en annen hashing-algoritme som krever et annet gruvedriftsoppsett enn den for Bitcoin. De fleste kapitalene i gruvedriftens verden er rettet mot Bitcoin, og gruvriggene som er brukt er spesialiserte i å forberede Sha256-hashing-algoritmen som er hjemmehørende i Bitcoin-konsensus. Bitcoin-spesifikke ASIC-er (Application Specific Integrated Circuits) er nå en stor prosentandel av systemet, og mange har base i Kina, med USA og Europa tett bundet på andreplass.

  • Ether (på Ethereum-nettverket) er vanligvis den nest mest populære cryptocurrency, noen ganger den tredje, avhengig av dagen. Ethereum bruker sin egen hashingsalgoritme for Proof of Work kalt Ethash. Ikke bekymre deg for mye om hva Ethash er, ettersom Ethereum-utviklingsteamet har kontroversielle planer om å legge igjen Proof of Work og bruke Proof of Stake i fremtiden. Faktisk har de en vanskelig "bombe" bakt i Ethereum-koden. Når tiden går, blir det vanskeligere og vanskeligere å utvinne Ethereum via Proof of Work, noe som betyr at gruvearbeidere tjener mindre og mindre. (Til tross for denne bomben, da prisen på ETH til enhver tid var høy, var gruvedrift av Ether fremdeles veldig lukrativ.) Litecoin blir generelt sett på som sølvet til Bitcoin status som "digitalt gull." Litecoin fokuserer på raske betalinger (som betyr raskere blokkeringstid) og lave transaksjonsgebyrer. Den bruker en annen hashingsalgoritme fra Bitcoin, referert til som scrypt mining, slik at ingen crossover-gruvedrift (ved å bruke den samme gruve-riggen for flere kryptokurser) er mulig mellom de to. Annet enn det, men generelt sett, er hvordan Litecoin fungerer veldig sammenlignbart med Bitcoin, ettersom det egentlig var en kopi av koden. Akkurat som Bitcoin, har ASIC-er blitt designet for å spesifikt gruve Litecoin, noe som gir den mest lønnsomme tilnærmingen. Monero, en av de mer private (anonyme) kryptokursene, ble bygget for å tillate CPU- eller GPU-gruvedrift. Det vil si at du ikke trenger spesialisert utstyr; Monero-samfunnet gjør et poeng å holde ASIC-er utenfor, og oppdaterer gruvealgoritmen litt med noen få måneder, slik at produsenter ikke kan produsere ASIC-er. Det er alltid mulig å bygge en ASIC designet for å behandle en bestemt algoritme mer effektivt, men det er mulig å overskride endringene; det tar tid å designe, produsere og selge et nytt ASIC.

Ved å bytte til en annen PoW-algoritme hver så ofte, har Monero effektivt produsert brikke. Dette gjør at CPUer og GPUer forblir effektive på denne blockchain. Monero bruker en veldig kompleks kryptografisk mekanisme kalt ringsignaturer for å skjule transaksjonsbeløp knyttet til adresser, noe som gjør det veldig vanskelig å analysere transaksjonene. Dette skiller den fra de andre cryptocururrencyene i denne listen, som har lett søkbare offentlige transaksjonsposter på blockchain.

  • ZCash er også en mer privat (anonym) cryptocurrency. Den ble bygget ved hjelp av en klarert oppsettingseremoni, som ZCash kaller det, med offentlige kryptografiske parametere delt mellom forskjellige pålitelige parter. (Dette er kompliserte ting, men hvis du vil lese mer, sjekk ut ZCash-nettstedet). ZCash-blockchain gir mulighet for bruk av skjermede kryptografiske transaksjoner (kalt zk-SNARK) som er nesten umulige å spore.

Imidlertid er disse skjermede transaksjonene beregningsdyktige, og mange tilgjengelige ZCash-lommebøker i dag støtter ikke denne funksjonen fullt ut, i stedet er de avhengige av offentlig reviderte transaksjoner som er veldig lik Bitcoin. ZCash-bevisets arbeidsmekanisme blir referert til som imidlertid. I motsetning til Bitcoin, der hele blokkbelønningen går til den vinnende gruvearbeideren, deler ZCash blokkbelønningen; det er en gruvearbeideres belønning, men også en grunnleggerbelønning og en utviklerbelønning, for å kompensere teamet som opprettet og vedlikeholder ZCash-kodebasen og blockchain.

Upsides of Proof of Work

Den viktigste oppsiden med Proof of Work er at det fungerer! Ingen andre systemer for å oppnå og opprettholde enighet har like lang og upåklagelig registrering som Proof of Work. Spillteorien bak Proof of Work sikrer at hvis alle deltakere er rasjonelle og opptrer i sine egne økonomiske interesser, vil systemet fungere som tiltenkt, og så langt har det vært tilfelle.

Proof of Work forhindrer også spamming av nettverket fra ondsinnede gruvearbeidere. Energi- og utstyrskostnadene som kreves for å utføre det spesialiserte arbeidet, gjør angrep kostnadsforbudende og uholdbare.

En annen stor fordel for Proof of Work er maktbalansering. Kraft er spredt over et bredt spekter av gruvearbeidere, tusenvis i tilfelle av Bitcoin. Mengden cryptocurrency som eies av en bestemt gruvearbeider er uten betydning; det er datakraften som teller

Motsatt, med Proof of Stake-systemer, eier gruvearbeidere valuta - jo mer de eier, desto mer makt har de, slik at makt over systemet kan bli konsentrert i hendene på et lite antall stakers, spesielt for myntenes første mynttilbud, også kjent som forhåndsbestemte distribusjoner.

Dette er en annen fordel som de fleste Proof of Work-kryptokurser har: rettferdig distribusjon. For å ha funnet en blokk og fått den påfølgende blokkbelønningen, må en gruvearbeider ha gitt tilstrekkelig arbeid og støttet nettverket i henhold til regelsettet. Dette, ifølge cryptocurrency spillteori, gir et viktig insentiv. Proof of Work-mekanismer, under denne teorien, sikrer at det er mye mer økonomisk gunstig å jobbe mot enighet enn mot den.

Spillteori er en gren av studien som involverer matematiske modeller som beskriver sannsynlige beslutninger fra rasjonelle beslutningstakere i et slags forhold. Avgjørelser som tas av disse beslutningstakerne, eller aktørene, påvirker andres beslutninger og handlinger. Dermed innen cryptocurrency er målet å incentivere alle aktører til å ta avgjørelser som resulterer i et stabilt, pålitelig nettverk.

Ulemper ved bevis på arbeid

En stor ulempe med Proof of Work er ressursene som kreves for å utføre arbeidet.

Bitcoin-nettverket, som har det største antallet gruvearbeidere, bruker minst samme mengde strøm som landet Slovenia. Noen grovere estimater setter det som dobbelt så mye, eller sammenlignbart med beløpet brukt av Irland.

En annen ulempe er at over tid kan gruvedriften under Proof of Work også bli sentralisert. Oppsettskostnaden for en gruvedrift er ikke ubetydelig. De som allerede har et datasenter og pågående gruvedrift er i en mye bedre posisjon til å legge til rigger. Med en lavere kostnad per gruve rigg, over tid, vil de som først ble flyttet, konkurrere senere deltakere, og sentralisering kan skje.

Relatert til denne sentraliseringen er potensialet for angrep på 51 prosent, en stor bekymring for alle som gruver et bevis på arbeid cryptocurrency. Et angrep på 51 prosent kan oppstå når en enkelt enhet får kontroll over 51 prosent (eller mer) av den totale aktive hasjkraften.

I dette scenariet blir det mulig for denne majoritetens hasjkontroller å endre en cryptchocks blockchain-post og ødelegge tilliten som er grunnleggende for dens eksistens. Det er av denne grunn som desentralisering av gruvearbeidere fremmes og oppmuntres i cryptocurrency riket.

En siste ulempe med Proof of Work er bortkastede beregninger som alle Proof of Work krever! Selv om muligheten for at Denial of Service-angrep gjør en cryptocurrency ubrukelig er veldig reell, og dermed beskytter Proof of Work-mekanismen blockchain, gir søket etter en nonce ingen økonomiske, sosiale eller vitenskapelige fordeler for noen utenfor cryptosos økosystem.

Med andre ord, når de tusenvis av gruvearbeiderne har spilt spillet og en har løst puslespillet og lagt en blokk til kjeden, er det ingen restverdi for all den datakraften; man kan hevde at makten er kastet bort i et meningsløst spill.

Den korte historien som er laget lenge er at Proof of Work er den mest utprøvde måten gruvearbeidere har på å holde et jevnaldrende cryptocurrency-system i drift. Selv om det faktisk er områder for effektivisering, kan ingen annen løsning gi de samme sikkerhetsfordelene uten ulik økonomisk, konsensus og datateknisk avveining, og på grunn av dette vil Proof of Work forbli mye brukt.