Što je Proof of Work? Značenje, obilježja i prednosti

Jedno od čestih pitanja koje ljudi postavljaju o blockchain tehnologiji je:"Tko nadzire transakcije i jesu li transakcije koje se izvršavaju putem blockchain mreža uopće sigurne?"

Kratki odgovor na to pitanje je da svaka blockchain mreža poput Bitcoina, Ethereuma i mnogih drugih ima algoritme koji vode računa o tome da je svaka transakcija provjerena i da blockchain mreža neometano radi.

Da ste pokušali pronaći taj odgovor u bespućima interneta sigurno biste naišli na objašnjenja tipa: “Mreže poput Bitcoina koriste mehanizam konsenzusa Proof-of-Work za potvrdu transakcija”.

Ovako postavljeno objašnjenje nema nikakvog smisla za osobu koja je tek krenula u proučavanje osnova blockchain tehnologije.

Razlog zbog kojeg ćete u tekstovima i blogovima često nailaziti na izraze Proof-of-Work (POW) ili Proof-of-Stake (POS) je taj što su to trenutno dva najpopularnija rješenja, odnosno algoritma koje blockchain mreže koriste za provjeru i potvrđivanje transakcija.

Upravo zato ćemo na jednostavan način nastojati detaljnije objasniti funkciju, prednosti i nedostatke Proof-of–Work i Proof-of-Stake mehanizama, i načine na koji reguliraju transakcije unutar pojedine blockchain mreže.

U ovom članku fokus će biti isključivo na Proof-of-Work mehanizmu.

Proof-of-Work i Proof-of-Stake je najlakše objasniti kao mehanizam konsenzusa.

Što je mehanizam konsenzusa?

Pojam konsenzus se definira kao slaganje grupe ljudi oko određenog problema ili teme.

U blockchain tehnologiji svaki konsenzus se odvija po nekom modelu. Drugim riječima postoji više načina po kojima grupa ljudi dolazi do konsenzusa oko nekog rješenja.

Kada govorimo o blockchain tehnologiji, oko čega se grupa ljudi treba slagati, odnosno što treba odobravati?

Ukratko, provjerava da su sve transakcije koje se odvijaju unutar pojedine blockchain mreže ispravne, i da se sve radnje u mreži odvijaju po pravilima.

Kako znaju da se transakcije odvijaju po pravilima?

Kao što smo objasnili u našem blogu o blockchain tehnologiji, svaki korisnik blockchain mreže ima digitalnu kopiju s popisom svih transakcija koje su se ikad odvijale u jednoj blockchain mreži.

Uz pomoć tog popisa lako je utvrditi uzorak na temelju prethodnih transakcija, i predvidjeti potencijalne pokušaje prevara.

Zašto blockchain mreže uopće koriste mehanizam konsenzusa?

Jedno od glavnih obilježja blockchain tehnologije je njena decentraliziranost.

Dakle, nema centralnog tijela (vlade, tvrtke, grupe ljudi) koja potpuno upravlja mrežom.

Konsenzus svih korisnika blockchain mreže jedini je način uz pomoć kojeg se sve transakcije mogu potvrđivati i pohraniti na transparentan i siguran način, bez prisutnosti centralnog tijela.

Kako bi lakše shvatili kako korisnici blockchain mreže konsenzusom održavaju mrežu i potvrđuju transakcije, za početak ćemo usporediti tijek jedne transakcije banci s tijekom jedne transakcije u blockchain mreži.

Proces izvršenja transakcije u banci izgleda otprilike ovako:

S druge strane, transakcija u blockchain mreži se izvršava na ovaj način:

Mnogi od vas sigurno će se pitati tko garantira da netko od korisnika blockchain mreže koji provjeravaju i potvrđuju transakcije neće pokušati učiniti nešto izvan pravila u svrhu prevare i osobne koristi.

Mehanizam konsenzusa je osmišljen tako da automatski detektira pokušaje prevare i "kazni" takve korisnike.

Iako je koncept relativno nov i zahtijeva poboljšanja koja će ukloniti skepticizam šire populacije, nudi veću transparentnost u odnosu na proces odobravanja transakcija centralnih institucija.

Banka vam može odbiti transakciju ili zahtjev za kredit bez očitovanja, dok blockchain mreža odbija transakciju jedino u slučaju da detektira nepravilnosti koje se kose s pravilima mreže.

Trenutno, većina blockchain i Web 3.0 projekata se oslanja na dva modela konsenzusa koji potvrđuju transakcije i brinu o sigurnosti:

• Proof-of-Work
• Proof-of-Stake

Što je Proof-of-Work?

Proof-of-Work (dokaz o radu) je algoritam koji je razvijen 1993. godine za zaštitu od potencijalnog spama na serverima i zaštite od DoS napada (kibernetički napad usmjeren na onemogućavanja rada računala koje je spojeno na određeni server).

Koncept je ponovno zaživio 2009. godine zahvaljujući Bitcoinu. Proof-of-Work je doveden na novu razinu, točnije razvijen je kao mehanizam konsenzusa koji će:

• potvrđivati sve transakcije u Bitcoin mreži
• dodavati nove blokove transakcija na lanac
• osiguravati normalan rad mreže
• sprječavati potencijalne probleme poput slanja određenog broja coina iz jedne transakcije više puta različitim osobama (problem duplanja ili na eng. “double spending”).

Do 2009. godine sve do danas Proof-of-Work je još uvijek aktualan mehanizam kojeg osim Bitcoina koriste i kriptovalute poput Litecoina i Dogecoina.

Kako funkcionira Proof-of-Work?

Proof-of-Work se može doslovno prevesti kao "Dokaz o radu".

Kroz pojednostavljeni primjer probat ćemo objasniti kakav se rad ulaže u cijeli proces.

Recimo da Osoba A šalje Osobi B iznos od 100€ putem blockchain mreže.

Proof-of-Work konsenzus mehanizam radi sljedeće:

Sva računala koja sudjeluju u mreži provjeravaju transakciju. Uz pomoć distribuirane knjige (ledger) koju smo ranije spomenuli, sva računala vide da se radi o novoj transakciji.

Također, računala nastoje utvrditi da taj isti iznos ne pokušavate istodobno poslati osobama C,D,E, itd (ako se radi o situaciji da na računu imate samo 100€ i da taj iznos istodobno pokušavate poslati i osobi B, osobi C, osobi D, itd).

Ako su svi uvjeti zadovoljeni, vaša transakcija se mora potvrditi nakon čega će se uvrstiti u jedan blok (u kojem se nalaze ostale nepotvrđene transakcije) i potom pohraniti u blockchain mrežu.

Upravo zbog toga što svako računalo koje koristi blockchain mrežu ulaže određeni rad u provjeru transakcije, mehanizam se zove Dokaz o radu (Proof-of-Work).

Što točno korisnici blockchain mreže, odnosno njihova računala rade kako bi se transakcija provjerila i uvrstila na blockchain mrežu?

Svaki blok transakcija ima vlastitu kriptografsku slagalicu ili šifru.

Nakon što se u određeni blok uvrsti maksimalan broj transakcija (primjerice jedan blok u Bitcoin mreži može primiti 100 transakcija), taj novi blok se mora spojiti na prethodni.

Svaki novi blok transakcija ima kompleksnu kriptografsku slagalicu ili šifru koja se sastoji od kombinacija slova i brojeva.

Svi korisnici računalne mreže koriste snagu svojih računala kako bi riješili kriptografsku slagalicu.

Kada pogodi rješenje, računalo ga dijeli s ostalim korisnicima u mreži.

Ostali korisnici uz pomoć tog rješenja potvrđuju da se radi o novom bloku transakcija, što omogućuje računalu koje je rješilo kriptografsku slagalicu da pohrani novi blok u blockchain.

Nakon što se blok doda na postojeći lanac, računalo koje je riješilo kriptografsku slagalicu dobit će nagradu za uloženi rad.

U Bitcoin mreži nagrada za potvrdu novog bloka trenutno iznosi 6.25 BTC po bloku.

U sljedećem Bitcoin halving procesu, ta nagrada će se prepoloviti na 3.125 Bitcoina po bloku.

Zbog ovakvog načina rada računala koja rješavaju kriptografske slagalice se zovu rudari.

Iako rudarenje kao način zarade Bitcoina djeluje primamljivo, posljednjih godina to je postalo nemoguće.

Za rješenje kriptografske slagalice je potrebna velika količina računalne snage budući da se za jedno rješenje nadmećete s desecima tisuća drugih korisnika.

3 glavne prednosti Proof-of-Work mehanizma

1. Visoka razina sigurnosti

Glavni cilj Proof-of-Work mehanizma je omogućiti efikasan sustav koji će na potpuno transparentan, pouzdan i siguran način izvršavati transakcije unutar blockhain mreže.

Način na koji se konsenzus postiže unutar Proof-of-Work koncepta automatski otklanja bilo kakvu mogućnost za manipulaciju ili trošenje sredstava koje zapravo ne postoje (tzv. double spending).

Bilo koji korisnik može pokušati s dodavanjem lažne transakcije, ali ostali korisnici će pokušaj lako detektirati i onemogućiti korisnika u pothvatu.

Dodavanje većeg broja lažnih transakcija ili blokova na blockchain mrežu je praktički nemoguće jer bi za tako nešto bilo potrebno imati veliku količinu novca i računalne snage.

Dakle, ako se pojavi korisnik koji bi htio manipulirati blockchain mrežom, morao bi imati kontrolu od barem 51% cijele mreže, kako bi mogao preglasati ostale korisnike.

Postoji izračun da bi trošak potencijalnog napada na blockchain mrežu iznosio nekoliko stotina milijardi dolara.

Čak i da uspije ostvariti 51% u blockchain mreži, malo je vjerojatno da bi uspio u namjeri da manipulira mrežom.

2. Decentraliziranost sustava

Proof-of-Work mehanizam nudi visoku razinu sigurnosti a da pritom održava obećanje decentraliziranog sustava upravljanja financijama.

Drugim riječima to je efikasan mehanizam koji nudi alternativni i transparentan način upravljanja financijama u odnosu na postojeće tradicionalne financije i njihove institucije.

Kombinirajući elemente kriptografije, javne knjige koja je dostupna svima na uvid, PoW mehanizam omogućuje svakom korisniku da u bilo kojem trenutku sudjeluje u radu blockchain mreže i ažurira promjene koje se unutar nje događaju.

Takva praksa je teško zamisliva u području tradicionalnih financija.

3. Nagrade za korisnike (rudare)

Svako računalo koje sudjeluje u blockchain mreži koristi svoju snagu kako bi se izvršavale provjere i kako bi se novi blokovi uspješno pohranili.

Računalo koje uspije pogoditi kombinaciju kriptografske slagalice ostvaruje i nagradu u obliku transakcijske naknade.

Mogućnost za ostvarenje transakcijskih naknada u zamjenu za ulaganje računalne energije i rada privlači mnoge korisnike.

Veliki broj korisnika koji sudjeluje u mreži je pozitivna jer će mreža biti snažnija i stabilnija, dok će se transakcije izvršavati većom brzinom.

Nedostaci Proof-of-Work mehanizma

Značajke koje Proof-of-Work čine sigurnima i pouzdanima istovremeno stvaraju i određene prepreke, najčešće običnim korisnicima (korisnici s regularnom opremom i računalima).

Mogućnost zarade Bitcoina (i drugih kriptovaluta koje koriste PoW) rudarenjem privukla je veliki broj ljudi koji su uložili veliku količinu novaca u modernu računalnu opremu koja će najbrže riješiti kriptografsku slagalicu i potvrditi nove blokove u blockchain.

Mnogi rudari su odveli cijelu operaciju na novu razinu osnivajući tvrtke za rudarenje.

Sve više su ulagali u računalnu opremu stvarajući snagu s kojom se običan korisnik s osobnim računalom ne može nositi.

Snažna računalna oprema i osnivanje farmi za rudarenje dovelo je do novog problema, a to su visoki račune za struju, što je dodatno potpuno onemogućilo rudarenje običnim korisnicima.

Posljednjih nekoliko godina stvorio se monopol tvrtki u potvrđivanju transakcija i dodavanja novih blokova, i samim time nagrada koje s njima dolaze.

Velika količina energije koja je potrebna za proces rudarenja negativno se odražava i na okoliš.

U zadnje vrijeme sve više se govori o korištenju obnovljivih izvora energije u svrhu smanjenja štetnosti na okoliš.