Hva er Proof-of-Work?

Med fremveksten av kryptovaluta, vokser Bitcoin-nettverket seg sterkere. Etter hvert som flere enkeltpersoner og institusjoner fortsetter å ta i bruk Bitcoin og desentraliserte applikasjoner fortsetter å ta større plass i offentligheten, vil stadig flere mennesker vite hvordan disse nye teknologiene fungerer. Dersom en nysgjerrig kryptobruker kommer over mining, er det sannsynlig at brukeren vil møte begrepene Proof-of-Work (PoW) og Proof-of-Stake (PoS).

I denne guiden skal vi se nærmere på hvordan denne konsensusmekanismen først ble til og hvordan proof of work fungerer – for å få et generelt bedre bilde av kryptovaluta.

En kort historie om proof-of-work

Proof-of-Work har sine røtter i e-postteknologi. Spammeldinger var vanlig på begynnelsen av 1990-tallet, og en artikkel fra to akademikere, Cynthia Dwork og Moni Naor, om hvordan man kunne stoppe denne spammingen ble i løpet av denne tiden utgitt. I 1992 ble kryptografi allerede brukt til kjeder av blokker i dokumenter. Imidlertid var det først i 2004 at det ble gjort hovedarbeid gjennom utviklede tokens som tillot brukere å konsekvent validere hvert token på en legitim server.

Ansporet av finanskrakket i 2008 brukte Satoshi Nakamoto, den anonyme Bitcoin-grunnleggeren, flere teknologier for å lage konsensusmekanismen vi nå kjenner i krypto som Proof-of-Work. I dag har Proof-of-Work blitt implementert på nettverk som Bitcoin, Litecoin, Ethereum og Dogecoin. Det anses fortsatt for å være den sikreste og mest tidstestede konsensusalgoritmen i dag, til tross for at nyere protokoller for desentraliserte applikasjoner eksperimenterer med alternative konsensusmekanismer som Proof-of-Stake (PoS), delegert Proof-of-Stake (dPoS), og andre eksperimentelle algoritmer som bruker en fusjon av både Proof-of-Work og Proof-of-Stake.

Proof-of-Work funksjonalitet forklart

Bitcoin og andre nettverk opererer på det som kalles Proof-of-Work (PoW) konsensusmekanisme. Konsensusmekanismer er det som lar et helt system bli enig om den nåværende tilstanden til nettverket. Dette krever deltakelse fra både minere, som fungerer som transaksjonsvalidatorer, og individuelle noder som håndhever konsensusreglene. Det er viktig at hver enkelt node har nøyaktig samme kopi av hovedboken og håndhever de samme konsensusreglene for å være «i konsensus».

Hvis en datamaskinnode har én versjon av Bitcoin-protokollen mens en annen kjører en litt annen versjon av Bitcoin, er ikke nettverket kompatibelt. Siden Bitcoin og andre blokkjedeprotokoller fungerer for å ha hver transaksjon permanent registrert på en digital hovedbok, ville det å ha en annen «konsensus» om hvordan den digitale hovedboken fungerer gjøre funksjonaliteten uklar. Enkelt forklart må hver datamaskin være «i konsensus» for at blokkjeden skal være gyldig.

En av hovedfaktorene for desentralisering er å ikke være underlagt en sentral myndighet, for lovene som styrer ethvert blokkjedeprosjekt skal overholde matematikk og kode. Alternativet er en sentralisert myndighet som dikterer hvordan en protokoll skal kjøres. Ulempene med dette er selvfølgelig at enheter kan misbruke sin makt over et system. Som sådan er konsensusalgoritmer et av nøkkelelementene for å oppnå et funksjonelt levedyktig, men tillitsminimert system.

Som en sikkerhetsmekanisme bruker PoW også energi og beregning for å beskytte nettverket mot angrep. Ved å bruke kryptografi, hashes og kompliserte gåter, jobber PoW for å sikre at den digitale hovedboken forblir uforanderlig for alltid. For å endre blokkjeden, må man ha en enorm beregningskraft og maskinvare som kan løse algoritmer av utenomjordiske vanskeligheter. Det er dette som gjør Proof-of-Work blokkjedenettverk så sikre.

Mining og Proof-of-Work

Når det kommer til krypto har mining eller såkalt «gruvedrift» og Proof-of-Work blitt synonyme. Det er lett å se hvorfor: PoW refererer til bevisarbeidet som ble gjort ved å bruke energi. Og på sin side deler minerne en Bitcoin-blokkbelønning, som ofte blir referert til som «mining av bitcoin».

I starten var det mye lettere å mine mynter fordi det ikke var mange som minet Bitcoin, Litecoin, Ethereum osv. Det var ikke like konkurransedyktig, fordi det ikke ble opprettet så mange blokker. Blokker er der transaksjonsdataene registreres permanent på blokkjeden. Mining av en blokk refererer til å finne en løsning på matematikkproblemet, og minerne høster blokkbelønninger og transaksjonsgebyrer for mining. For hver 2016. blokk justeres vanskelighetsgraden av Bitcoin-mining enten opp- eller nedover, basert på antall tilgjengelige minere. Dette gjør at hver blokks gjennomsnittlige tid alltid omtrent 10 minutter.

Før kunne man bruke hvilken som helst gammel PC til å mine Bitcoin. I løpet av årene økte vanskelighetsgraden av mining til det nivået at man trengte GPU-er eller spesialiserte maskiner kalt ASIC-er for å mine. Nå har man en situasjon hvor hele minefarmer er bygget bare for å være konkurransedyktige i utvinning av Bitcoin. Dette gjør at, med mindre du har enorme ressurser og billig energi, er det ikke nødvendigvis lønnsomt å mine Bitcoin.

Enkelt forklart, fungerer mining slik: La oss si at jeg vil at du skal gjette mellom et tall mellom 1–20. Enkelt, ikke sant? Vi har alle lekt dette før. Men la oss si at jeg vil at du skal gjette et tall mellom 1 og 1 milliard. Da blir det litt vanskeligere. Og dersom jeg vil at du skal gjette en 64-sifret streng med 16 symboler, fra 1–10 og bokstavene A–G, må du ha ekstremt flaks eller en uhyre kraftig maskin for å gjette at jeg tenkte på datastrengen 1eF32a0a026bb49 … og så videre.

Hvis du klarte å gjette riktig, gratulerer. Du har «bevist arbeidet». Dette er grunnen til at Proof-of-Work var pålitelig så lenge og fortsatt har gyldige bevis som støtter det. Du vil trenge enorm beregningskraft for å fjernstyre eller hacke nettverket på grunn av alt det kryptografiske arbeidet som er gjort på det. Oppgaven vil kreve stor innsats.

Proof-of-Work vs Proof-of-Stake

Så hva er forskjellen på Proof-of-Work vs Proof-of-Stake? Selv om den elektriske energien som trengs for å generere Proof-of-Work er overdrevet i media, krever Bitcoin-mining fortsatt betydelige mengder energi. Bitcoin bruker opp 0,5 % av verdens energiproduksjon, like mye som én megaby som Las Vegas – selv om talsmennene hevder at mye av hashratet kommer fra fornybare energikilder eller strandet energi.

En annen populær kritikk av Proof-of-Work-mynter er at konsensusalgoritmen favoriserer minere som har mer ressurser, ettersom personer med en haug med penger kan kjøpe hele bygninger fylt med verktøy. Med Proof-of-Stake, i kontrast, er protokollens sjanse for å validere blokker proporsjonal med mengden valuta du skylder. Så det er et basisnivå av ressurser du trenger, som er hvor mye krypto du trenger å «satse» for å «bevise» eller validere nettverket, pluss maskinvarekravene. I stedet for mining, fungerer Proof-of-Stake på validatornoder, som drives av brukere som validerer nettverket.

Imidlertid gir Proof-of-Stake andre problemer, som en blokkjede som blir overkjørt. I PoS, hvis  en gjeng mennesker plutselig kommer sammen for å ta over 51 % av nettverket, eller til og med en enkelt mektig person kjøper mer enn halvparten av protokollens eierandel, så er nettverket kompromittert. I teorien kan dette være mulig, men i praksis har det vært upraktisk å gjennomføre. Likevel, på grunn av dette og andre problemer, kan enkelte protokoller i fremtiden velge å bruke en blanding av Proof-of-Work-ideer sammen med Proof-of-Stake for best mulig resultat og sikkerhet.

Avsluttende tanker

Selv om det opprinnelig hadde sine røtter i det tidlige internett, har Proof-of-Work blitt et ord assosiert med kryptovaluta, som kan være idéens største, mest varige arv. Selv om det er kontroversielt, er PoWs miljøpåvirkning fortsatt svært tvilsom, i motsetning til den enestående sikkerheten den gir til Bitcoin-nettverket.