Что такое Proof of Work и как он работает в Bitcoin?

Proof of Work (PoW) — «доказательство работы». В Bitcoin оно требует затратить вычисления, чтобы найти допустимый хеш заголовка блока. Результат легко проверить, но поиск может требовать множества попыток. Эти затраты затрудняют создание конкурирующей истории блоков.

Что именно вычисляет майнер?

Майнер собирает кандидатный блок и многократно меняет данные его заголовка, пока результат хеширования не окажется ниже порога, заданного сложностью сети. В Bitcoin для этого используется SHA-256. Майнер не решает школьную математическую задачу: он перебирает варианты, проверяя результат хеш-функции.

Если подходящий хеш найден, майнер передаёт блок другим участникам. Но это ещё не означает, что блок принят.

Кто проверяет готовый блок?

Полные узлы Bitcoin самостоятельно проверяют соответствие заголовка и транзакций правилам протокола. Правильный хеш не оправдывает недействительную транзакцию. Узел может отвергнуть блок, даже если на его поиск потрачена энергия.

Что происходит, если найдены два блока?

Иногда разные майнеры почти одновременно предлагают допустимые блоки. Временно могут существовать разные продолжения истории. Узлы выбирают действительную цепочку с наибольшей накопленной работой, а не обязательно с самым большим числом блоков. Это и есть часть согласования истории Bitcoin.

Почему PoW потребляет электричество?

Вычислительные попытки выполняются устройствами, которым нужна энергия. Энергозатраты не доказывают полезность каждой операции и не являются гарантией полной защиты от всех атак. Они создают экономическую стоимость попытки навязать конкурирующую историю.

Сравните с Proof of Stake, где важную роль играет залог участников, а не вычислительная гонка. Оба механизма требуют дополнительных правил согласования — см. консенсус.

Источники: Bitcoin Developer Guide — Block Chain, Ethereum.org — Proof of Work.