Алгоритм майнинга криптовалют: обзор основных алгоритмов хеширования
Алгоритм майнинга, или алгоритм хеширования необходим для расшифровки данных в криптовалютной сети и определения их достоверности. Разработкой алгоритмов занимаются специалисты-криптографы. Схема основана на обработке «хэша» – это число, зашифрованное из строки содержимого. Невозможно зашифровать две строки таким образом, чтобы получился одинаковый хэш.
Эксперты Profinvestment изучили особенности разных алгоритмов добычи монет. Основная идея майнинга заключается в том, что майнеры заключают некоторую группу свежих транзакций в единый блок, а потом множество раз выполняют вычислительную операцию хеширования, пока кто-то из них не обнаружит нужное число. После этого транзакции можно считать подтвержденными.
Ключевые выводы
- Алгоритмы майнинга – это математические методы, используемые для расчета и подтверждения транзакций в блокчейне. Ключевой элемент в процессе майнинга криптовалют.
- Основная цель – обеспечение безопасности блокчейна от двойных трат и других видов мошенничества.
- Существуют различные типы алгоритмов майнинга, включая Proof-of-Work (PoW), Proof-of-Capacity (PoC), Proof-of-Elapsed Time (PoET) и другие.
- Proof-of-Work (PoW) используется в Bitcoin, Ethereum Classic, других монетах. Он требует от майнеров выполнения сложных математических задач для добавления нового блока.
- Эффективность алгоритма майнинга зависит от различных факторов, включая скорость обработки, потребление энергии, безопасность и устойчивость к централизации.
- Известные алгоритмы майнинга включают: SHA-256 (Bitcoin), Scrypt (Litecoin), X11 (Dash), Etchash (Ethereum Classic), Equihash (Zcash) и другие.
- В последние годы развивается концепция зеленого майнинга, которая направлена на снижение энергоемкости процесса майнинга и его влияния на окружающую среду. Также многие новые монеты предпочитают стейкинг. Ethereum перешел с майнинга на стейкинг в 2022 году.
Читайте также: Как майнить криптовалюту
Содержание
Алгоритм майнинга криптовалют: что это и зачем нужен
В криптографии существует понятие хэш-функции, она отвечает за зашифровку данных, которые впоследствии расшифровывает алгоритм майнинга криптовалют. Хэш-функция устроена так, что нет «легкого пути» получить нужный результат – можно только раз за разом подбирать значения, пока не найдется одно работающее.
В Биткоине успешным хэшем считается тот, который начинается с определенного числа нулей. Сложность нахождения растет экспоненциально. На текущий момент в числе должно быть 17 нулей подряд, чтобы оно было признано подходящим. Таким образом, только один из 1.4x1020 чисел приведет к успешному результату. Найти хэш даже труднее, чем одну песчинку из всех существующих на Земле.
Посмотрите видео, которое объясняет, что такое алгоритм хеширования (включите субтитры и перевод на русский):
Алгоритм майнинга топовых криптовалют
Список популярных и перспективных криптовалют, доступных для майнинга, и их алгоритмы хеширования:
| Криптовалюта | Тикер | Алгоритм |
|---|---|---|
| Bitcoin | BTC | SHA256 |
| Ethereum | ETH | Ethash |
| XRP | XRP | XRP Ledger Consensus Protocol |
| Litecoin | LTC | Scrypt |
| Bitcoin Cash | BCH | SHA256 |
| EOS | EOS | DPoS |
| Bitcoin SV | BSV | SHA256 |
| Cardano | ADA | DPoS |
| TRON | TRX | DPoS |
| Monero | XMR | CryptoNight |
| Dash | DASH | X11 |
| Cosmos | ATOM | PoS |
| NEO | NEO | PoS |
| Tezos | XTZ | DPoS |
| Ethereum Classic | ETC | Ethash |
| NEM | XEM | Proof-Of-Bible-Hash (POBH) |
| Ontology | ONT | PoS |
| Zcash | ZEC | Equihash |
| Bitcoin Gold | BTG | Equihash |
| Ravencoin | RVN | X16R |
| Beam | BEAM | Equihash |
| Grin | GRIN | Cuckoo Cycle |
| Waves | WAVES | PoS |
| Harmony | ONE | PoS |
| Libra Facebook | LIBRA | LibraBFT |
| Algorand | ALGO | PoS |
| Elrond | ERD | PoS |
| Decred | DCR | Blake (14r) |
Основные алгоритмы майнинга криптовалют
Рассмотрим наиболее распространенные на сегодняшний день алгоритмы майнинга.
SHA-256
Сокращение SHA расшифровывается как «безопасный расчет хеша». Этот вычислительный метод обеспечивает неизменность информации в криптографическом наборе данных. Информация зашифрована или закодирована, поэтому находится в безопасности, и получить доступ могут только те люди, у которых есть код.
В 2001 году американское Агентство Национальной Безопасности разработало алгоритм SHA-2. SHA-256 – его разновидность. Название обусловлено тем, что он работает с числами размером 256 бит. Иными словами, конкретный бит данных кодируется и трансформируется в код из 256 фрагментов. Время обработки кода в SHA-256 занимает 6-10 минут.
Scrypt
В алгоритме хеширования Scrypt используется сразу 11 логических протоколов для подтверждения работы (PoW). Самое крупное преимущество применения Scrypt – эффективность, так как с ним оборудование потребляет на 30% меньше мощности и требует меньше охлаждения.
Многоуровневое вычисление начинается с загрузки информации с помощью хеш-процесса SHA-256. В это время рассчитывается анализ структуры связей, без которого невозможно завершение хеширования. Если сравнивать с SHA-256, то Scrypt потребляет меньше энергии, но значительно больше памяти. Также в Scrypt существует возможность уменьшить размер хеша, из-за чего вычисление осуществляется быстрее.
Ethash
Ethash был разработан специально для Ethereum с целью снизить уязвимость перед ASIC-майнерами. Алгоритм основан на интеллектуальном анализе данных. Ранее Эфир применял алгоритм под названием Dagger-Hashimoto, а Ethash по сути его обновленная и улучшенная версия.
Был сделан сильный упор на защиту от ASIC, однако это помогло ненадолго – интерес производителей асиков к Эфириуму возрос, и вскоре такие устройства все же были выпущены на рынок, что вызвало возмущения в сообществе. Было предложено даже «банить» слишком мощные устройства, подключенные к сети.
X11
Алгоритм X11 был разработан в 2014 году и также как Ethash был нужен для противодействия асик-майнерам и сохранения конкурентоспособности владельцев видеокарт и процессоров. X11 работает одновременно с 11 разными хеш-функциями. Сначала первая функция создает хеш, затем передает эстафету второй и так далее.
Все одиннадцать алгоритмов, входящих в состав X11, были введены в работу Национальным институтом стандартов и технологий США, чтобы разработать новую функцию SHA-3 с повышенной безопасностью по сравнению с предшественниками. Кандидатов было 64, конкурс прошли только 11.
CryptoNight
CryptoNight – алгоритм майнинга, предназначенный для применения на обыкновенных процессорах. Изначально алгоритм закодирован в базе кода CryptoNote. Cryptonight берет информацию объемом 2 Мб, извлекает базовые данные, смешивает их с последовательными и дает на выходе идеальный результат.
Основным преимуществом протокола считается возможность дополнительного микширования. Транзакции таким образом становятся более конфиденциальными. CryptoNight используют многие криптовалюты, из которых наиболее известна Monero.
Equihash
Этот алгоритм майнинга криптовалют представляет собой асимметричную систему Proof-of-Work, ориентированную главным образом на память. Количество работы, которую может произвести устройство при работе с этим алгоритмом, определяется в основном количеством оперативной памяти, которым оно оснащено.
Алгоритм Equihash называют устойчивым к ASIC-майнерам. Память – дорогостоящий вычислительный ресурс, и поэтому ее оптимизация на асик-чипе будет дорогостоящим и невыгодным для пользователя процессом. В результате процесс майнинга на ASIC станет менее эффективным и мощным.
Decred
Криптовалюта Decred использует гибридный механизм консенсуса, сочетающий в себе принципы PoS и PoW. Такая система гарантирует, что развитие проекта на может зависеть от контроля сильных заинтересованных групп, а также в блокчейн на могут вноситься изменения без согласия сообщества.
PoW в Decred подразумевает вознаграждение в 30 монет за добытый блок, которые разделяются между майнерами, голосующими и фондом развития проекта. Далее голосующие могут отдавать свои голоса за или против предлагаемых корректировок в цепи. За то, что они защищают сеть хранением своих ставок, им отдается 30% дохода с каждого сформированного блока.
Quark
Quark – алгоритм майнинга криптовалют, базирующийся на хэш-функции с девятью уровнями шифрования. Алгоритм не требует большого количества ОЗУ, а также содержит в себе встроенную защиту от хакерских атак высокого уровня (64 бит). Отличается малым потреблением энергии. Quark разработали в 2013 году и внедрили в него шесть функций для шифрования: Grostl, Blake, Keccak и т.д.
Алгоритм Quark используется в механизмах консенсуса PoS и PoW, чтобы поддержание рабочего состояния криптовалютной системы было более определенным и безопасным. По сравнению со SHA-256, используемым в Биткоин, Quark обладает устойчивостью к возникновению SPOF (единой точки отказа), из-за которой может выйти из строя вся система.
X15
X15 основан на X11, только вместо применения 11 функций хеширования в нем используется 15. За счет такого хода существенно повышается устойчивость к хакерским атакам. Если хакер взломает одну из пятнадцати функций, то разработчики тотчас же усовершенствуют ее, чтобы система продолжала оставаться в безопасности. Злоумышленнику, желающему взломать всю систему, необходимо будет поочередно пройти через все 15 функций, и сделать это быстро.
SHA-2
Безопасный алгоритм хэширования, на основе которого разработано не менее десяти усовершенствованный вариантов, в том числе SHA-256. Все хэш-функции, применяемые в семействе, основаны на структуре Меркла-Дамгора.
Суть заключается в том, что исходная информация разделяется на блоки после дополнения, а затем каждый из блоков делится на шестнадцать слов. Далее каждый блок сообщения пропускается через цикл, состоящий из 80 или 64 раундов перемешивается. На каждом этапе два слова трансформируются, а функция этой трансформации задается остальными 14-ю словами.
Cuckoo Cycle
Cuckoo Cycle – один из самых перспективных на сегодняшний день алгоритмов, устойчивых к ASIC. Изначально был изобретен для защиты от спама в электронной почте. Однако архитектура оказалась вполне подходящей для добычи криптовалют на графических процессорах. Сфокусирован в основном на использовании памяти, поэтому требует значительно меньше вычислительной энергии, чем другие PoW-алгоритмы. Следовательно, снижаются и затраты на охлаждение.
Другие алгоритмы
Также встречаются следующие виды алгоритмов майнинга криптовалют:
- SHA-3 (Keccak). Протокол основывается на конструкции Sponge. Чтобы получить хэш, берется исходная информация, после чего дополняется до длины, кратной R. К сообщению добавляется байт, некоторое число нулей и завершающий байт, обладающий значением 0x Затем, для получения нужного числа, к полученным данным неоднократно применяется хеш-функция.
- Blake. Состоит из трех основных компонентов – внутренней структуры, гарантирующей защиту от коллизий, режима итерации, противодействующего внешним атакам, и алгоритма сжатия. В результате получается тщательно проанализированная безопасная функция.
- Lyra2RE. Был разработан как замена устаревшего Scrypt-N algo для криптовалюты Vertcoin. Основная цель – снижение энергопотребления в процессе добычи токенов. Алгоритм успешно сменился в середине 2014 года.
FAQ
Заключение
Чаще всего, когда речь заходит о майнинге криптовалют, то имеется в виду алгоритм SHA-256 или Scrypt, потому что на сегодняшний день они используются наиболее часто. Но знать об остальных вариантах тоже полезно и интересно, если вы хотите быть в курсе того, что происходит сейчас в криптовалютной отрасли.
