Definitie van bewijs van werk (PoW)

Wat is Proof of Work (PoW)?

Proof of work (PoW) beschrijft een systeem dat een niet onbelangrijke maar haalbare hoeveelheid inspanning vereist om lichtzinnig of kwaadaardig gebruik van rekenkracht ontmoedigen, zoals het verzenden van spam-e-mails of het starten van denial of service aanvallen. Het concept werd vervolgens in 2004 door Hal Finney aangepast om digitaal geld veilig te stellen door het idee van "herbruikbaar bewijs van werk" met behulp van het SHA-256 hash-algoritme.

Na de introductie in 2009 werd Bitcoin de eerste algemeen aanvaarde toepassing van Finney's PoW-idee (Finney was ook de ontvanger van de eerste bitcoin-transactie). Proof of work vormt de basis van vele andere cryptovaluta ook, waardoor veilige, gedecentraliseerde consensus mogelijk is.

Bewijs van werk begrijpen

Deze uitleg zal zich richten op proof of work zoals het functioneert in de bitcoin netwerk. Bitcoin is een digitale valuta die wordt ondersteund door een soort gedistribueerd grootboek bekend als een "blockchainDit grootboek bevat een overzicht van alle bitcoin-transacties, gerangschikt in opeenvolgende "blokken", zodat geen enkele gebruiker zijn bezit tweemaal mag uitgeven. Om geknoei te voorkomen, is het grootboek openbaar of "gedistribueerd"; een gewijzigde versie zou snel door andere gebruikers worden afgewezen.

De manier waarop gebruikers knoeien in de praktijk detecteren, is door middel van: hashes, lange reeksen getallen die dienen als bewijs van werk. Zet een bepaalde set gegevens door een hash-functie (bitcoin gebruikt SHA-256) en het zal altijd maar één hash genereren. Vanwege het "lawine-effect" zal zelfs een kleine wijziging in een deel van de originele gegevens resulteren in een totaal onherkenbare hash. Ongeacht de grootte van de originele dataset, de hash die door een bepaalde functie wordt gegenereerd, zal dezelfde lengte hebben. De hash is een eenrichtingsfunctie: hij kan niet worden gebruikt om de oorspronkelijke gegevens te verkrijgen, alleen om te controleren of de gegevens die de hash hebben gegenereerd, overeenkomen met de oorspronkelijke gegevens.

Het genereren van zomaar een hash voor een reeks bitcoin-transacties zou triviaal zijn voor een moderne computer, dus om de proces in "werk", stelt het bitcoin-netwerk een bepaald niveau van "moeilijkheidsgraad". Deze instelling is aangepast zodat een nieuw blok is "gedolven" - toegevoegd aan de blockchain door een geldige hash te genereren - ongeveer elke 10 minuten. Moeilijkheidsgraad instellen wordt bereikt door een "target" voor de hash: hoe lager het doel, hoe kleiner de set geldige hashes en hoe moeilijker het is om er een te genereren. In de praktijk betekent dit een hash die begint met een hele lange reeks nullen.

Speciale overwegingen

Aangezien een bepaalde set gegevens slechts één hash kan genereren, hoe zorgen mijnwerkers ervoor dat ze een hash onder het doel genereren? Ze veranderen de invoer door een geheel getal toe te voegen, genaamd a nonce ("nummer eenmaal gebruikt"). Zodra een geldige hash is gevonden, wordt deze naar het netwerk uitgezonden en wordt het blok toegevoegd aan de blockchain.

Mijnbouw is een competitief proces, maar het is meer een loterij dan een race. Gemiddeld genereert iemand elke tien minuten een acceptabel bewijs van werk, maar wie het zal zijn, is een gok. Mijnwerkers bundelen samen om hun kansen op mijnbouwblokken te vergroten, wat transactiekosten en, voor een beperkte tijd, een beloning van nieuw gecreëerde bitcoins genereert.

Proof of work maakt het extreem moeilijk om elk aspect van de blockchain te veranderen, aangezien een dergelijke wijziging het opnieuw minen van alle volgende blokken zou vereisen. Het maakt het ook moeilijk voor een gebruiker of groep gebruikers om de rekenkracht van het netwerk te monopoliseren, aangezien de machines en het vermogen die nodig zijn om de hash-functies te voltooien, duur zijn.

Voorbeeld van bewijs van werk

Proof of work vereist dat een computer willekeurig hash-functies uitvoert totdat deze bij een uitvoer aankomt met het juiste minimum aantal voorloopnullen. De hash voor blok #660000, gedolven op 4 december 2020, is bijvoorbeeld 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6. De blokbeloning voor die succesvolle hash was 6,25 BTC.

Dat blok zal altijd 745 transacties bevatten met iets meer dan 1.666 bitcoins, evenals de header van het vorige blok. Als iemand zou proberen een transactiebedrag te wijzigen met zelfs 0,000001 bitcoin, zou de resulterende hash onherkenbaar zijn en zou het netwerk de fraudepoging afwijzen.

Veelgestelde vragen over bewijs van werk

Wat betekent bewijs van werk?

PoW vereist knooppunten op een netwerk om bewijs te leveren dat ze rekenkracht hebben verbruikt (d.w.z. werk) om op gedecentraliseerde wijze consensus te bereiken en te voorkomen dat kwaadwillenden de netwerk.

Hoe valideert een bewijs van werk een cryptotransactie?

Het werk zelf is willekeurig. Voor Bitcoin gaat het om iteraties van SHA-256 hash-algoritmen. De "winnaar" van een hash-ronde verzamelt en registreert echter transacties van de mempool naar het volgende blok. Omdat de "winnaar" willekeurig wordt gekozen in verhouding tot het verrichte werk, stimuleert het iedereen op het netwerk om eerlijk te handelen en alleen echte transacties vast te leggen.

Waarom hebben cryptocurrencies een bewijs van werk nodig?

Omdat ze gedecentraliseerd en peer-to-peer van ontwerp zijn, vereisen blockchains zoals cryptocurrency-netwerken een manier om zowel consensus als veiligheid te bereiken. Proof of work is zo'n methode die het te veel middelen kost om te proberen het netwerk in te halen. Er bestaan ​​ook andere bewijsmechanismen die minder arbeidsintensief zijn, maar die andere nadelen of gebreken hebben, zoals: bewijs van inzet (PoS) en bewijs van verbranding. Zonder een bewijsmechanisme zouden het netwerk en de daarin opgeslagen gegevens kwetsbaar zijn voor aanvallen of diefstal.

Gebruikt Bitcoin Proof of Work?

Ja. Het gebruikt een PoW-algoritme op basis van de SHA-256-hashfunctie om transacties te valideren en te bevestigen en om nieuwe bitcoins in omloop te brengen.

Hoe verschilt Proof of Stake (PoS) van PoW?

PoS is een consensusmechanisme dat willekeurig het knooppunt toewijst dat bloktransacties zal minen of valideren op basis van het aantal munten dat dat knooppunt bevat. Hoe meer tokens er in een portemonnee zitten, hoe meer mijnkracht er effectief aan wordt toegekend. Hoewel PoS veel minder resource-intensief is, heeft het verschillende andere gebreken, waaronder een grotere kans op a 51% aanval in kleinere altcoins en prikkels om tokens te hamsteren en niet te gebruiken.