Co je to Proof of Work (POW)

V sektoru blockchain technologie, kde se inovace setkává s decentralizací, se nachází koncept, který je třeba pochopit pro konsolidaci základů vašich znalostí. Řeč je o tom, jak se provádějí transakce, jak se zajišťuje bezpečnost sítě například Bitcoinu.

Tento koncept zvaný Proof of Work (PoW) se v češtině definuje doslova jako důkaz práce. Proof of work je založený na logice a matematice a představuje samou podstatu finanční a technologické revoluce, která se formuje od zavedení Bitcoinu v roce 2009. Nicméně, za jeho zdánlivou jednoduchostí se skrývají vrstvy obtížnosti a sofistikovanosti, které z něj činí předmět studia a reflexe.

O Proof of Work můžeme interpretovat dva důležité body:

• Potřebu prokázat výpočetní výkon k validaci transakcí, čímž se zajišťuje integrita blockchainu.
• Vytvoření decentralizovaného ekosystému, kde důvěra nespočívá v centrální autoritě, ale ve spolupráci a konkurenci distribuované sítě uzlů.

Co je to Proof of Work, PoW?

Po přiblížení významu je třeba správně definovat, co to je Proof of Work.

Technicky vzato, Proof of Work (PoW) je konsensuální protokol používaný k validaci a potvrzování transakcí a k produkci nových bloků v rámci blockchainu nebo řetězce bloků. Byl poprvé představen Bitcoinem v roce 2009 jako jeho nedílná součást.

V hovorovějších termínech může být Proof of Work vnímán „mechanismus hry“, který se používá k zajištění, že všechny transakce na blockchainu jsou legitimní a přesné. Je to jako řešení složitého matematického hlavolamu. Když někdo vyřeší hlavolam, přidá se nový „blok“ do blockchainu, což je v podstatě záznam všech transakcí, jeden blok za druhým. (taková účetní kniha)

👉 Pro více informací: Jak Bezpečně Investovat do Bitcoinu z České Republiky? | Krok za krokem

Vlastnosti Proof of Work, PoW

Po pochopení jeho definice se nyní pojďme podívat na vlastnosti a kvality Proof of Work:

• Historie: Bitcoin byla první kryptoměna, která implementovala PoW jako svůj konsensuální mechanismus. Od té doby mnoho kryptoměnových projektů přijalo tento přístup, i když se na trhu objevily i alternativy jako Proof of Stake (PoS) (například pro Ethereum) a další různé protokoly.
• Validace transakcí: PoW se využívá k validaci a potvrzování transakcí v síti blockchainu. Transakční bloky jsou přidávány do blockchainu poté, co zařízení nazývaná „mineři“ (nebo také těžaři) vyřeší matematické problémy.

• Bezpečnost: Mechanismus Proof of Work poskytuje síti vysokou úroveň bezpečnosti. Vzhledem k povaze těchto problémů, které musí být vyřešeny, je extrémně obtížné pro útočníka změnit minulou transakci bez nutnosti přepočítat všechny následující bloky, což činí útoky nejen nepraktickými, ale také velmi nákladnými. Bitcoin proto zatím nebyl od svého vzniku v roce 2009 kompromitován ani jednou.
• Ekonomické pobídky: Těžaři jsou odměňováni novými kryptoměnami, které se těží a transakčními poplatky za jejich výpočetní sílu při řešení matematických problémů. To poskytuje silnou ekonomickou pobídku k udržení integrity sítě a účasti na těžebním procesu.

• Decentralizace: Ta umožňuje jakékoli osobě účastnit se procesu těžby s odpovídajícím vybavením, PoW tak podporuje větší decentralizaci sítě. To znamená, že zde není žádná centralizovaná autorita, která by síť kontrolovala, což ji činí méně zranitelnou vůči útokům nebo manipulaci.
• Spotřeba energie: Jednou z hlavních kritik PoW je jeho vysoká spotřeba energie. Intenzivní výpočetní proces potřebný k řešení matematických problémů spotřebovává značné množství elektřiny, což vyvolalo obavy o jeho dopad na životní prostředí. Ovšem je pravda, že stále více procent energie spotřebované těmito uzly pochází z obnovitelných zelených energií.
• Omezená škálovatelnost: PoW čelí výzvám v oblasti škálovatelnosti a rychlosti kvůli své konstrukční povaze. S rostoucím počtem transakcí a těžařů v síti může docházet k přetížení a vyšším transakčním nákladům. Rovněž neexistuje rychlé potvrzení transakce během několika sekund. V případě Bitcoinu to vyžaduje několik minut.

Jak funguje Proof of Work, PoW?

Proof of Work (PoW) je konsensuální mechanismus používaný v kryptoměnách k ověřování transakcí a přidávání nových bloků do blockchainu. Funguje následujícím způsobem:

1. Transakce:
   • Uživatelé sítě vytvářejí transakce, což jsou převody kryptoměn mezi dvěma adresami.
   • Transakce zahrnují základní informace jako adresu odesílatele, adresu příjemce, množství převedených kryptoměn a také poplatek.
   • Transakce jsou přenášeny do sítě a seskupeny do bloků.
2. Vytvoření bloku: Když je v síti provedena transakce, je seskupena s dalšími nevyřízenými transakcemi, aby vytvořila blok.
3. Výběr problému:
   • Jakmile je blok vytvořen, je vybrán problém, který těžaři musí vyřešit, aby blok ověřili a přidali do blockchainu. Tento problém obvykle zahrnuje nalezení specifické hodnoty, známé jako „nonce“, která při kombinaci s obsahem bloku a procházením funkcí hash produkuje výsledek, který splňuje určité kritéria, jako je mít určitý počet nul na začátku hashe.
   • V konkrétním případě Bitcoinu je tato hashovací funkce Sha-256.
4. Řešení problému:
   • Těžaři soutěží mezi sebou, aby co nejrychleji vyřešili tento problém. Používají pro to svůj výpočetní výkon k provádění výpočtů a zkoušení různých hodnot nonce, dokud nenajdou takovou, která vytvoří požadovaný hash.
   • Těžaři používají specializovaný software a výkonný hardware, aby zvýšili své šance na nalezení správného řešení.
5. Ověření řešení:
   • Jakmile těžař najde nonce, který splňuje požadavky, připojí ho k bloku a odešle do sítě.
   • Ostatní uzly v síti ověřují řešení problému, aby se ujistily, že práce byla provedena správně.
6. Přidání bloku do řetězce:
   • Pokud je řešení platné, blok se přidá do blockchainu a odměna je udělena minerovi, který tento problém vyřešil. (často jej řeší více lidí a odměnu si rozdělí procentuálně - miner pool)
   • Pokud řešení není platné, blok je odmítnut.
   • Odměna obvykle sestává z nově vytvořených kryptoměn, stejně jako z transakčních poplatků zahrnutých v tomto bloku.

Příklad Proof of Work s Bitcoinem

Abychom se ponořili do fungování Proof of Work (PoW), vezměme si jako referenci příklad inspirovaný procesem těžby Bitcoinu, nejznámější kryptoměny v sektoru blockchainu.

• Vytvoření bloku:
  • Transakce: Lucka chce poslat 1 BTC Martinovi. Transakce je odeslána do sítě.
  • Seskupení: Všechny nedávné transakce, jako je ta od Lucie, jsou seskupeny do čekajícího bloku, který je připraven k přidání do blockchainu.

• Výběr problému:
  • Obtížnost: Je vybrán problém, který mají těžaři vyřešit, s ohledem na aktuální obtížnost sítě. V tomto příkladu problém spočívá v nalezení čísla (nonce), které, když se spojí s obsahem bloku a projde funkcí hash (bitcoin používá SHA-256), vytvoří výsledek, který splňuje určité kritéria, jako je začátek s určitým počtem nul.

• Řešení problému:
  • Těžba: Těžaři v síti začínají mezi sebou soutěžit, aby tento problém vyřešili. Používají svůj výpočetní výkon k testování různých hodnot nonce a výpočtu hash bloku, dokud nenajdou takový, který splňuje požadavky stanovené obtížností sítě.

• Ověření řešení:
  • Validace: Jakmile těžař najde nonce, který vytvoří platný hash, připojí ho k bloku a přenese ho do sítě. Ostatní uzly v síti rychle ověří, zda hash bloku splňuje požadavky na obtížnost. Pokud ano, blok je považován za platný. Pokud není platný, je z řetězce odmítnut.

• Přidání bloku do řetězce:
  • Odměna: Nový blok je přidán do blockchainu a těžař, který ho vyřešil, obdrží odměnu ve formě nových bitcoinů a transakčních poplatků zahrnutých v bloku. V případě Bitcoinu je aktuální odměna 3,125 BTC po asi další 4 roky.

• Opakování procesu:
  • Kontinuita: Proces se neustále opakuje v sí ti, jak těžaři soutěží o přidání nových bloků do blockchainu. Obtížnost problému se automaticky upravuje každých 2016 bloků v Bitcoinu, aby se udržel konstantní průměrný čas mezi vytvářením bloků (přibližně 10 minut), což zajišťuje bezpečnost a stabilitu sítě.

V tomto příkladu:

• Lucie mohla bezpečně a spolehlivě poslat 1 BTC Martinovi díky procesu PoW.
• Těžaři byli motivováni k účasti v síti a zajištění její bezpečnosti prostřednictvím odměny v BTC.
• Bitcoinový blockchain se tak rozšířil o nový blok obsahující transakci Lucie.

Proč vznikl Proof of Work?

Satoshi Nakamoto, tvůrce Bitcoinu, měl vizi vyvinout peer-to-peer digitální hotovostní systém (P2P), který by eliminoval potřebu důvěry ve třetí stranu. (jako je banka nebo třeba PayPal) Zavedení PoW umožnilo účastníkům sítě dosáhnout konsensu o stavu blockchainu decentralizovaným a bezpečným způsobem, bez potřeby centrální autority, což umožňuje odesílat, přijímat a uchovávat hodnotu mezi všemi uzly.

Proof of Work (PoW) vznikl v blockchainu jako řešení problému dvojího utrácení a potřeby zavést decentralizovaný a bezpečný konsensuální mechanismus.

Nalezené problémy

• Dvojí utrácení: V digitálním systému je snadné kopírovat a duplikovat informace. To by mohlo umožnit uživateli utratit stejnou digitální měnu dvakrát, což by zničilo důvěru v měnu a integritu systému.

• Konsensus bez důvěry: Kryptoměny obecně nemají centrální autoritu, která by spravovala transakce a ověřovala informace. Byl potřeba mechanismus, aby účastníci sítě mohli dosáhnout dohody o stavu blockchainu bez potřeby důvěryhodné třetí strany.

Očekávané řešení

Zde přichází konsensus PoW, který zavádí mechanismus pobídek a výpočetní obtížnosti k řešení těchto problémů:

• Pobídky: Těžaři soutěží o vyřešení složitého matematického problému a jsou za to odměňováni kryptoměnami.
• Výpočetní obtížnost: Problém je dostatečně obtížný, aby bylo nepravděpodobné, že by jediný aktér mohl ovládat síť.

Proof Of Work vs Proof of Stake: Přirozený vývoj

Jako v každém dobrém technologickém příběhu, vždy je zde prostor pro inovace. Zde přichází na scénu Proof of Stake. Místo soutěžení o řešení matematických problémů jsou v systému PoS validátoři vybíráni k vytváření a ověřování nových bloků na základě množství kryptoměn, které již vlastní a jsou ochotni „vložit“ jako záruku.

Proč bychom tedy měli věnovat pozornost PoS? No, v první řadě je mnohem energeticky efektivnější než PoW. To znamená, že k provozu vyžaduje méně energie, což je skvělé pro životní prostředí a účet za elektřinu.

Navíc PoS také podporuje větší účast v síti, protože lidé, kteří již mají kryptoměny s tímto typem konsensu, mají možnost generovat více kryptoměn ve formě úroků, ať už s větším nebo menším množstvím. Téměř každý má možnost, aniž by musel vynaložit velké finanční prostředky. (jako je to v příkladu Proof of Work)

Nicméně, ne všechno je vždy růžové. Tvrdí se, že PoS může vést k větší centralizaci moci v rukou těch, kteří vlastní velké množství kryptoměn, což by mohlo podkopat skutečnou decentralizaci. (dnes na síti Ethereum je většina síly v rukouch centralizovaných burz)

Jaký je tedy konečný verdikt? Na to neexistuje jednoznačná odpověď. Oba protokoly mají své výhody a nevýhody a je pravděpodobné, že v budoucnu uvidíme koexistenci obou zároveň.

V konečném důsledku, síla Proof of Work (PoW) přesahuje jeho praktické použití v blockchainové technologii. Představuje filozofii decentralizace a individuálního posílení, která zpochybňuje dnešní zavedené mocenské struktury. Ve světě, kde finanční a vládní instituce dlouho dominovaly ekonomickému prostředí, PoW nabízí radikální alternativu: systém, kde je důvěra založena na matematice místo na centralizované autoritě.

Zaujal vás svět kryptoměn a chcete se v něm zorientovat? Začněte základní příručkou pro obchodování s kryptoměnami, která vás provede prvními kroky. Pokud vás zajímá, které digitální měny letos dominují, podívejte se na výběr nejlepších kryptoměn roku 2025, kde nechybí Bitcoin, Ethereum ani nové altcoiny. Pro srovnání tradičních a digitálních aktiv vám doporučujeme článek o tom, jak si stojí zlato ve srovnání s Bitcoinem jako hlavní rezervy hodnoty. Pokud vás lákají investice prostřednictvím fondů, určitě vás zaujmou texty o Bitcoin ETF a Ethereum ETF – vysvětlují, jak tyto nástroje fungují a jak je můžete nakoupit z České republiky. Důležitou událostí, kterou by měl znát každý investor, je halving Bitcoinu – co to je, jak funguje a proč je tak důležitý, se dozvíte v dalším z našich článků. Pokud vás zajímá samotné Ethereum, jeho historie a výhody, připravili jsme i podrobný text o této druhé největší kryptoměně. Praktické tipy přináší i článek o tom, jak dnes v Česku platit kryptoměnami, a pokud přemýšlíte, kde s obchodováním začít, pomůže vám přehled nejlepších krypto brokerů.