Proof of work algoritmus jelentése, magyarázata

Korábbi cikkeinkben már tárgyaltuk, hogy miért biztonságosak, miért feltörhetetlenek a jelenlegi technikai szint mellett a bitcoin és hozzá hasonló kriptovaluta hálózatok, és most ezalatt a kriptodeviza, bitcoin blokklánc rendszerét értjük, azaz a hálózaton belüli tranzakciók meghamisításának, manipulálásnak lehetőségére gondolunk. Bár számos hírt olvashatunk különböző rendszerek feltöréséről, és ügyfelek megkárosításáról, a blokkláncot és a kiszolgáló rendszereket (például pénztárca alkalmazás) ne keverjük össze. Ugyanis a hírek jellemzően a különböző kiszolgáló programok biztonsági réseiről, szerverekkel kapcsolatos csalásokról, visszaélésekről szólnak. A bitcoin és más blokklánc alapú peer-to-peer hálózatok előnye a feltörhetetlenség, illetve a tranzakciók manipulálhatatlansága.

Ennek a biztonságnak azonban ára van ugyanis a bitcoin fizetési hálózat működtetése a jelenlegi állapotában óriási számítási kapacitást igényel, ami jelentős áramfelhasználással jár. A bitcoin fizetési hálózat az ún. proof of work algoritmus szerint működik, amely az első gyakorlatban kipróbált konszenzuson alapuló algoritmus.

Mit jelent a proof of work algoritmus?

A proof of work angol kifejezés azt az eljárást jelzi, amely során a bitcoin fizetési hálózat szereplőinek, az ún. bányász számítógépeknek egy matematikai számítást kell elvégeznie, amely jelentős számítási kapacitást igényel.  Tehát számítás elvégzésének költsége van (számítási kapacitás), így nem mindenki képes az adat előállítására.  Ugyanakkor ha már a matematikai művelet eredménye kiszámításra került, akkor a hálózat többi tagja gyorsan és könnyen ellenőrizni tudja, hogy valós az eredmény. A bitcoin esetében a matematikai műveletek úgy lettek kialakítva, hogy átlagosan 10 percenként legyen eredmény, azaz 10 percenként készülhet el egy blokk, ami a blokklánc hálózat utolsó blokkjához kapcsolódik hozzá.

A blokklánc pedig a teljes főkönyv, amely az összes eddigi tranzakciót tartalmazza, az összes bitcoin fizetés megtalálható benne. Látható tehát, hogy a proof of work algoritmus lényege pontosan az, hogy csak az tudja létrehozni az utalásokat hitelesítő, véglegesítő blokkot, aki rendelkezik elegendő számítási kapacitással (minél több a bányász, minél nagyobb a verseny, a nehézségi szint annál inkább növekszik). Ugyanakkor a verseny fokozódásával, egyre nagyobb számítási kapacitásra van szükség, így a bitcoin fizetési hálózat áramfelhasználása egyre inkább növekszik. A proof of work algoritmus tehát a bitcoin hálózat biztonságát biztosítja, ugyanakkor ennek ára a jelentős áramfelhasználás, ezzel együtt a megnövekedett ökológiai lábnyom. Az aktuális energia igényét a rendszernek a következő hivatkozáson követhetjük.  Az adatok értékének vizsgálatánál sokkal jobb képet kapunk, ha összehasonlító adatokat vizsgálunk. Az alábbi grafikonon láthatjuk az áramigényét a proof of work rendszerben működő bitcoin hálózatnak.

A fenti grafikon azt mutatja, hogy egyes országok áramfogyasztásához képest, mennyi energiát használ fel a bitcoin fizetési hálózat a proof of work algoritmussal. Például Olaszország, vagy az Egyesült Királyság áramfogyasztásának 30 százalékával egyező energiaigénye van jelenleg a bitcoin hálózat működtetésének.

A fenti oldalon találunk még egy szemléltető ábrát, amely  a VISA fizetési rendszerének áramigényét és a bitcoin jelenlegi áramigényét állítja egymás mellé.

A fentiek alapján látható, hogy már most is jelentős áramfogyasztása van a bitcoin hálózatnak és ez a jövőben tovább fog növekedni. A folyamat fenntarthatatlan, ugyanis ha ilyen ütemben növekedne az áramigény, akkor a 2020-as évek elejére a bitcoin hálózat több energiát használna, mint a legnagyobb országok. Továbbá azt is vegyük figyelembe, hogy a VISA a fenti energia felhasználás mellett 2016-ban 82 milliárd darab tranzakciót bonyolított le. A bitcon fizetési hálózat esetében 100 millió darab tranzakcióról beszélhetünk, egyetlen tranzakció áramigénye fedezné egy átlagos háztartás egy heti áramigényét.

Ahogy a fentiek alapján látható, a bitcoin további népszerűség növekedésével növekedni fog az áramigény, így előbb utóbb a proof of work algoritmus módosítására, megváltoztatására lesz szükség.  Léteznek más algoritmusok, például a litecoin által bevezetett Scrypt algoritmus, azonban ez sem oldaná meg teljesen az áramigény jelentős csökkentését.

Proof of stake algoritmus jelentése, magyarázata

Továbbá a proof of stake algoritmus is szóba jöhet, amely már jelentősen csökkenti az áramfelhasználást. A proof of stake algoritmus lényege, hogy megszűnik a bányászati tevékenység, a bányász számítógépeknek nem kell bonyolult matematikai műveleteket elvégeznie, hanem a bányászok között véletlenszerűen lesz kiválasztva, hogy melyik bányász készítheti el az új blokkot. A csalás, visszaélés pedig egy biztonsági letéttel korlátozható, azaz a bányászoknak biztonsági letétet kell elhelyeznie, és csalás esetén elveszítik ezt a letétet.

Jelenleg is léteznek proof of stake algoritmussal működő kriptodevizák, de kapitalizációjuk alacsony, kevesen ismerik. A két legnagyobb a Lisk (1 milliárd dollár piaci kapitalizáció) és a Waves (700 millió dolláros piaci kapitalizáció), melyek a gyakorlatban már működő rendszerek, azaz a proof of stake algoritmus alapú kriptodevziák is működőképes hálózatot eredményeznek.

A fentiek mellett a második legnagyobb kriptohálózat az Ethereum fejlesztését végző alapítvány is bejelentette, hogy a jövőben tervezi a proof of stake algoritmusra történő átállást (ez mára már megtörtént, 2022 őszén). Az ethereum blokklánc korábban a proof of work algoritmussal futott. Az alábbi képen az áramfogyasztása látható a bitcoinhoz és VISA fizetési rendszerhez képest,

Azonban 2022 őszén az Ethereum átért a proof of stake algoritmusra (ezzel zöld kriptoeszközzé vált), és ennek hatása azonnal érezhető volt az áramfogyasztáson.

A bitcoin esetében nagy bizonytalanságot jelenthet a jövőben a proof of work algoritmussal kapcsolatos változtatás. Ha figyelembe vesszük, hogy a bitcoin fejlesztői csoport két nagy tábora eltérő állásponton volt az elmúlt időszakban különböző problémákkal (hálózat sebesség, Segwit softfork stb..) kapcsolatban, azaz  jelenleg nincs egy egységes, a teljes közösség támogatásával rendelkező  fejlesztői csapat, mint az ethereum esetében, ahol az Ethereum Alapítvány biztosítja a fejlesztéseket. Ahogy a hardfork események is mutatták (lásd SegWit softfork, bitcoin cash hardfork, SegWit2x hardfork körüli bizonytalanság) várhatóan a jövőben is hasonló problémákkal kell szembenéznie a bitcoin hálózatnak.