Bevis på kapasitet forklart: Den miljøvennlige gruvealgoritmen

Når det gjelder gruvedrift av kryptovalutaer, er det for tiden to veletablerte protokoller, og de er Proof-of-Work (PoW) og Proof-of-Stake (PoS).

Imidlertid er det en tredje gruvealgoritme som mange kanskje ikke har hørt om: Bevis på kapasitet.

Det er faktisk ikke helt urimelig å anta dette. Proof-of-Capacity er en virkelig ny gruvealgoritme som for øyeblikket bare brukes av en Cryptocurrency kalt Burstcoin.

Til tross for dette er det imidlertid mange som mener at bevis på kapasitet er et levedyktig alternativ til de nåværende etablerte metodene for gruvedrift. Så hva er bevis på kapasitet og hvorfor blir det sett på som en så god gruveløsning?

Før vi går gjennom teknikkene til PoC, hjelper det å se på hvordan de populære gruvealgoritmene for tiden fungerer.

Etablerte gruvedriftprotokoller

Bitcoin Mining Farm ASIC

Bilde via Fotolia

PoW er for tiden en av de mest veletablerte gruveprotokollene. Dette krever i utgangspunktet en gruvearbeider å bruke dataressurser for å løse kompliserte matematiske hashfunksjoner (“Arbeidet”). I tilfelle Bitcoin brukes en kjent hashing-funksjon kalt SHA 256-funksjonen.

Disse hashingfunksjonene er enveisfunksjoner som bare kan ha en løsning. De trenger denne rå datakraften for å finne den nøyaktige funksjonsinngangen for å få riktig funksjonsutgang. En av inngangsvariablene i hashing-funksjonen er “nonce”.

Nonce er variabelen som gruvearbeideren kontinuerlig vil iterere gjennom til de er i stand til å produsere riktig hasj. Dette er brute force computing som krever mye energi og ressurser å løse. Ettersom Bitcoin-vanskeligheter har økt, har også mengden kreft som kreves for å finne riktig nonce.

Proof of Stake mining (PoS) er et ganske annet konsept enn PoW mining. I dette må gruvearbeidere ha en bestemt “eierandel” i den aktuelle kryptovalutaen for å kunne delta i transaksjonsbekreftelsene.

Disse stakerne eller “validatorene” vil være en node og vil opprette de nye blokkene basert på mengden mynter som de for øyeblikket har i lommeboken..

Behovet for alternativer

Mens PoW-algoritmen pleide å fungere bra når Bitcoin var en relativt begynnende teknologi, har veksten i nettverket vært eksponentiell. Bitcoin-protokollen er designet for å øke gruveproblemene for å holde blokkeringstidene konstante.

Resultatet av dette er at gruvedriftens vanskeligheter har blitt så kompliserte at bare de mest avanserte maskinene kalt Application Specific Integrated Circuits (ASIC) kan bryte myntene. De krever også en enorm mengde kraft for å løse hasjfunksjonene.

For alle gruvearbeidere som ikke er i stand til å løse hasjfunksjonene i tide, vil energien de har brukt være bortkastet. Resultatet av dette er løpende energikostnader som mange ser på som dårlige for miljøet.

Mens PoS-gruvedrift kan være mindre energikrevende, er det andre eksternaliteter som mange talsmenn for kryptovaluta har problemer med. Dette er forestillingen om sentralisering i gruveprosessen. Å ta mynter betyr at de med flest mynter kan ha mer å si i gruveprosessen.

Dette betyr at mindre gruvedrift vil ha mye mindre innvirkning på viktige beslutninger som tas av de større nodene.

Derfor er det et stort behov for en alternativ gruvedriftsalgoritme som er mindre energiintensiv enn PoW og som muliggjør riktig desentralisering av nettverket. Det er her bevis på kapasitet kommer inn.

Hva er bevis på kapasitet?

Proof-of-Capacity er en konsensusalgoritme der gruvearbeidere vil “plotte” harddiskene sine for å delta i transaksjonsbekreftelse. Med andre ord vil gruvearbeiderne beregne og lagre løsningene på gruveproblemene før gruvedriften har begynt.

Det vil være noen løsninger som vil oppnås raskere enn andre, og disse vil være de som blir valgt i konsensusrunden. Disse gruvearbeiderne vil bli tildelt blokken og dermed myntene som gjelder for det.

Disse løsningene må beregnes før de er for kompliserte til å løse i sanntid. Videre er blokkeringstidene veldig korte med et gjennomsnitt på 1 blokk hvert 4. minutt (sammenlignet med Bitcoins 10 minutter). Dette er grunnen til at løsningene til hashingalgoritmen må lagres før.

Måten en gruvearbeider er i stand til å øke sjansene for å vinne blokkbelønningen på, er å sørge for at de har flest løsninger (plott) lagret på harddiskene før hånden. Dette vil øke sjansene for at løsningen din er den raskeste.

Hvordan fungerer bevis for kapasitet?

Det er to komponenter som utgjør kapasitetsbeviset, disse er Plotting og gruvedriften på harddisken. Plotting er den første fasen, og dette innebærer at du lager dine unike plotfiler.

Plotting bruker en hashing-funksjon som kalles Shabal. Denne hashingalgoritmen er mye vanskeligere å beregne enn SHA 256-varianten som brukes i Bitcoin-protokollen. Derfor vil gruvearbeiderne beregne løsningene til Shabal-algoritmen på forhånd og lagre dem på harddisken.

Plotte harddisken

Når du plotter harddisken din eller oppretter plottfilene, produserer du nonces. Dette er litt annerledes enn Bitcoin nonce ved at den genereres fra plottfilen. Du vil kontinuerlig hasjere dataene dine, inkludert din spesifikke ID, til du har løst problemet.

Hver av nonces vil inneholde 8192 hashes, og disse er samlet i et antall par som kalles “scoops”. Totalt vil det være 4 095 skudd som hver vil bli tildelt det unike nummeret. Nedenfor er et grafisk eksempel på skuddene.

Eksempel på Scoop Proof of Capacity

Eksempel på Nonce og Scoops. Bildekilde: burtwiki.org

Gruvedrift på harddisken

Et av resultatene av beregningen vil være scoop-nummeret. Dette scoop-nummeret vil være mellom 0 og 4095. Det resulterende scoop-nummeret og den tilsvarende nonce vil bli brukt til å beregne en tidsenhet kalt “deadline”.

Dette vil bli fullført for alle nonces som er på harddisken din, og du vil da velge den korteste fristen. Denne minste fristen er hvor lang tid det vil gå siden forrige blokk ble opprettet til du kan produsere en ny.

Hvis fristen du kan produsere er kortere enn de andre gruvearbeiderne, har du lov til å opprette den nye blokken, og du vil ha rett til blokkbelønningen.

Fordeler med bevis på kapasitetsgruvedrift

Gitt de mange utfordringene som står overfor mer tradisjonelle gruvedriftalgoritmer som PoW og PoS, har Bevis for kapasitets-konsensusalgoritmer en rekke fordeler.

  • Gruvedrift med harddisk er tydeligvis mer energieffektivt enn å bruke spesialutstyr som en ASIC eller vanlige GPUer. Dette vil lindre bekymringene til mange miljøvernere.
  • Gruvearbeidere som hadde investert i høyspesialiserte gruvedrift og ASIC-chips, ville ikke ha noen fordel i gruvedrift av myntene. Dette blir ofte sett på som en av ulempene med Bitcoin-protokollen.
  • Det er en større grad av diversifisering med bevis på kapasitet. Dette er på grunn av lave barrierer for å få harddisk. De er vanligvis ganske billige og tillater flere gruvearbeidere å hoppe inn i striden.
  • Harddisken kan brukes på nytt som vanlig utstyr når du er ferdig med gruvedrift. Gitt at de ikke er så spesialiserte, kan du bare slette dataene når du er ferdig, og de er gode som nye. Dette kan ikke sies for ASIC.
  • Det er svært få optimaliseringsfordeler med nyere harddisker (bortsett fra størrelse). Derfor er det nyeste utstyret ikke en forutsetning for å få et forsprang på gruvedrift av myntene.

Kanskje dette er grunnen til at mange i kryptovaluta-samfunnet ser på gruvedriftsalgoritmen som et nytt universalmiddel for et miljøvennlig desentralisert alternativ. Imidlertid er det en rekke ulemper som finnes med Proof of Capacity mining. Disse inkluderer følgende:

  • Dataene som er plottet på harddisken har ingen nytte utover gruvedriften av myntene. Dette betyr at det er mye plass som blir overflødig.
  • Selv om det er lavere inngangshindringer med Proof of Capacity mining, kan folk også kjøpe større harddisker. Det er ingenting som hindrer en person i å kjøpe mye større harddisker og bruke dem til å gruve de fleste myntene. Dette kan påvirke desentralisering av nettverket.
  • Hvis gruvedriften blir populær, er det en mulighet for at den kan utnyttes av hackere. Foreløpig har gruvedrift malware spredt seg eksponentielt til mange datamaskiner over hele verden. Disse kan noen ganger identifiseres når PoW-gruvedrift bremser PC-en. Imidlertid, med Proof of Capacity, er det mye vanskeligere å fortelle om din ledige maskinvareplass blir brukt til ulovlige formål.

“Bevis” er i puddingen

Proof of Capacity er uten tvil en av de mer interessante gruvedriftalgoritmene. Ikke bare tenker det på nytt hvordan gruvedrift har blitt tilnærmet de siste årene, det er også en løsning som mange ser på som økologisk bærekraftig.

Det egner seg også godt til universalmiddel for de fleste kryptovaluta-talsmenn: et perfekt desentralisert økosystem.

Det er fortsatt et nytt konsept og har ikke blitt brukt i samme skala som andre algoritmer har. Det gjenstår å bevise om bevis på kapasitet kan overvinne en rekke skaleringshindringer som mer etablerte blockhains som Bitcoin og Ethereum står overfor..

Likevel starter all innovativ teknologi som en enkel brukssak og forbedres ytterligere etter hvert som hindringer presenteres. Det vil være interessant å se hvor mye bevis på kapasitet som kan påvirke kryptovalutaøkosystemet.

Utvalgt bilde via Fotolia

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me