Консенсус блокчейну — це процес, завдяки якому розподілена мережа комп'ютерів, що не довіряють одне одному, узгоджує єдину незмінну історію транзакцій. У Proof-of-Work (PoW), що лежить в основі Bitcoin, майнери хешують заголовок блоку з випадковим nonce, поки результат не стане нижче цільового значення — цей процес вимагає величезних обчислень, але тривіально перевіряється будь-ким. Правило «найдовший ланцюжок перемагає» (консенсус Накамото) гарантує: зловмисник мусить обганяти всю чесну мережу — це економічна, а не суто криптографічна гарантія.
Симуляція дозволяє налаштувати кількість чесних майнерів, складність хешу, частку хеш-рейту атакуючого та винагороду за блок. Спостерігайте, як форки виникають і вирішуються, стежте за перерахунком складності та підніміть частку атакуючого вище 50%, щоб побачити, як атака подвійних витрат стає дедалі ймовірнішою.
Як насправді працює майнінг за алгоритмом Proof-of-Work?
Майнер бере блок транзакцій, додає випадкове число (nonce) та хешує весь заголовок через SHA-256. Якщо результат містить достатньо ведучих нулів (менше цільового значення), блок вважається дійсним і передається мережі. Очікувана кількість хешів дорівнює 2^(кількість ведучих нулів), тому кожен додатковий біт складності подвоює середній обсяг роботи.
Що таке атака 51% і як вона загрожує безпеці?
Якщо одна організація контролює більше половини загального хеш-рейту мережі, вона може таємно намайнити ланцюжок, довший за публічний. Щойно він стає довшим, зловмисник публікує його, мережа перемикається, а транзакції у відкинутому ланцюжку анулюються — це «подвійні витрати». На практиці атака 51% на Bitcoin коштувала б сотні мільйонів доларів на годину.
Що таке форк і як він вирішується?
Форк виникає, коли два майнери майже одночасно знаходять дійсні блоки, породжуючи два конкуруючих кінці ланцюжка. Рівновага порушується, щойно один з них зростає ще на блок — довший перемагає, а блок з коротшого стає «осиротілим». У Bitcoin це вирішується за секунди, залежно від швидкості поширення блоків у мережі.
Bitcoin перераховує ціль кожні 2 016 блоків (приблизно раз на два тижні). Якщо ці блоки знайдено швидше цілі в 10 хвилин, ціль знижується (складність зростає); якщо повільніше — підвищується. Максимальна зміна за одне коригування — у чотири рази. Цей зворотний зв'язок підтримує середній час блоку близько 10 хвилин незалежно від зміни хеш-рейту.
У Proof-of-Stake (PoS) валідатори обираються пропорційно до кількості заблокованої криптовалюти («стейку»), а не за обчислювальною роботою. Ethereum перейшов на PoS у вересні 2022 року, скоротивши енергоспоживання приблизно на 99,95%. Атака на PoS-ланцюжок вимагає контролю більшості стейку, а протокол може конфіскувати стейк виявленого зловмисника.
Кожен додатковий блок поверх транзакції робить її скасування експоненційно складнішим. Стандарт Bitcoin у шість підтверджень (~60 хвилин) відображає ймовірність того, що зловмисник із 30% хеш-рейту міг би таємно намайнити довший форк — вона падає нижче 0,1% вже на шостому блоці.
Nonce (число, використане одного разу) — 32-бітне ціле у заголовку блоку. При 2³² ≈ 4,3 мільярди варіантів сучасні майнери можуть вичерпати простір nonce за менш ніж секунду. Тоді вони змінюють мітку часу або «extraNonce» у coinbase-транзакції, щоб отримати новий набір для перебору.
При selfish mining майнер приховує знайдені блоки, нарощуючи таємну перевагу. Він публікує її лише коли чесна мережа ось-ось наздожене, змушуючи чесних майнерів витрачати роботу на ланцюжок, що буде відкинутий. Це дає зловмисникові непропорційну частку винагороди вже від ~33% хеш-рейту.
Мережа Bitcoin споживає приблизно 120–150 ТВт·год на рік — порівнянно з річним електроспоживанням Аргентини. Ці витрати навмисні: вони роблять переписування реєстру дорогим. Критики вважають це марнотратством, прихильники зазначають, що дедалі більша частка видобувається з відновлюваних джерел.
Так — смарт-контракти, NFT, децентралізовані фінанси (DeFi), відстеження походження в ланцюжках постачань і цифрова ідентифікація вже активно розвиваються. Ethereum зробив можливими програмовані блокчейни, де довільний код виконується на кожному вузлі. Більшість додатків зберігають на ланцюжку лише криптографічні зобов'язання, а основні дані — поза ним.