Алгоритмы майнинга криптовалют

02.03.2020

В каждой криптовалюте используется некий алгоритм шифрования. Именно его расшифровывают майнеры, обеспечивая функционирование блокчейна и получая за это вознаграждения. Какие алгоритмы майнинга используются в Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Monero, Dash и других криптовалютах и в чем заключаются их особенности? Команда https://exchangesumo.com решила ответить на эти и другие вопросы.

Что такое алгоритм криптовалют?

Криптовалюты разработаны как платежные инструменты, которые обеспечивают анонимные и совершенно безопасные транзакции. Это достигается путем децентрализованной проверки транзакций, проводимой множеством узлов связи при майнинге. При этом количество монет, адреса кошельков и другая информация шифруется в своеобразное сообщение – хеш. Оно представляет собой строку из набора символов и меньше текста.

Именно алгоритм криптовалют, который является набором криптографических механизмов и правил, трансформирует текст произвольной длины в хеш фиксированной длины. А вот майнеры с помощью специального оборудования расшифровывают его, то есть находят хеш. После нахождения хеша в блокчейне генерируется новый блок, в который записывается информация о транзакциях, вознаграждении майнера, хеше предыдущего блока и так далее.

Таким образом, процесс дешифровки (добычи цифровых денег) превращает набор случайных сведений в упорядоченную систематизированную информацию, которая записывается в блокчейн.

Сегодня существует несколько десятков алгоритмов майнинга криптовалют – SHA-256, Scrypt, Equihash, Ethash (Dagger Hashimoto), X11, CryptoNight, ECDSA, Blake256, NeoScrypt, Lyra2RE, Pascal, WhirlpoolX, Qubit и другие.

Таблица алгоритмов криптовалют

Какие криптовалюты на каких алгоритмах работают? Представим эту информацию в виде таблицы:

Криптовалюта Используемый алгоритм шифрования
Bitcoin SHA-256
Ethereum Ethash
Bitcoin Cash SHA-256
Ripple ECDSA
EOS SHA-256+ ECDSA
Stellar Ed25519
Cardano Ed25519
Litecoin Scrypt
Monero CryptoNight
Dash X11
Ethereum Classic Ethash
Decred Blake256
NEO SHA-256 + RIPEMD160
ZCash Equihash
Lisk Ed25519
Dogecoin Scrypt
Bytecoin CryptoNight
Steem SHA-256
Siacoin Blake2b
Boolberry X11
Syscoin Scrypt
Namecoin SHA-256
Vertcoin Lyra2REv2
Enigma X11
DigiByte SHA-256
Gridcoin BOINC
Komodo Equihash
Electroneum CryptoNight
Diamond Groestl
MonetaryUnit X11
Stratis X13
Peercoin SHA-256
Lisk Ed25519
ICON LFT
Verge Scrypt, X17, Groestl, Blake2s, Lyra2rev2

Алгоритмы шифрования и их криптовалюты

Теперь давайте узнаем, что представляют из себя самые популярные алгоритмы майнинга криптовалют.

SHA-256

Технология SHA-256 была изобретена в 2001 году Агентством национальной безопасности США. Изначально она применялась для шифрования конфиденциальной информации в протоколах TLS, SSL, SSH и PGP. Однако всемирно известным алгоритм SHA-256 стал только благодаря криптовалюте Bitcoin. Также он используется в следующих монетах:

  • Bitcoin Cash;
  • Bitcoin SV;
  • Litecoin Cash;
  • Peercoin;
  • Namecoin;
  • Emercoin;
  • DigiByte;
  • Unobtanium;
  • ZetaCoin и других.

Аббревиатура SHA расшифровывается как Secure Hash Algorithm (безопасный алгоритм хеширования). А вот 256 означает, что технология работает с числами размером 256 бит. Иными словами, алгоритм создает уникальный 256-битный хеш-код из исходной строки текста.

Это единственный алгоритм в своем семействе, который прошел тест на устойчивость к атакам «нахождение прообраза» и «нахождение коллизий». Время обработки блока здесь составляет 6 – 10 минут. Хешрейт для криптовалют, работающих на алгоритме SHA-256, вычисляется в Gigahash в секунду (GH/s).

В 2009 году, когда о Биткоине знал лишь ограниченный круг лиц, для расшифровки SHA-256 было достаточно обычного компьютера, который выполнял вычисления с помощью центрального процессора. С ростом популярности криптовалюты возрастали и требования к оборудованию. Сейчас для майнинга Биткоина выгодно использовать только ASIC-майнеры – специальные устройства, обладающие большой вычислительной мощностью.

Scrypt

Вскоре стало ясно, что простота SHA-256 позволяет автоматизировать майнинг, то есть добычу Bitcoin можно легко монополизировать. Поэтому требовался более сложный механизм генерации блоков. Им стал Scrypt. В этой технологии предъявляются повышенные требования к ресурсам, применяемым для вычислительных операций. Главную роль здесь играет объем оперативной памяти. Причем, если памяти недостаточно, скорость создания подписи стремительно снижается. А вот требования к вычислительной мощности и энергопотреблению ниже, чем в SHA-256.

Скорость генерации блоков в блокчейне, работающем на алгоритме криптовалют Scrypt, составляет порядка 30 секунд. Хешрейт измеряется в Megahash в секунду (MH/s).

Эта технология стала популярна, прежде всего, благодаря ее применению в Litecoin. Также на алгоритме Scrypt работают следующие криптовалюты:

  • Dogecoin;
  • Verge;
  • MonaCoin;
  • Viacoin;
  • Syscoin;
  • MoonCoin;
  • GoldCoin;
  • Gulden и другие.

Изначально для расшифровки этого алгоритма применялись графические и центральные процессоры. Однако он не мог противостоять майнинг-корпорациям. Поэтому в 2014 году был создан первый ASIC для Scrypt. Позже появилась усовершенствованная технология Scrypt-N. Ее особенность – постоянный рост требований к оперативной памяти.

Equihash

Технологию шифрования Equihash создали Александр Бирюков и Дмитрий Ховратович – ученые Университета Люксембурга, входящие в исследовательскую группу CryptoLUX. Свою разработку они представили в 2016 году. Впервые технология была использована в монете Zcash. Также в список криптовалют, использующих алгоритм Equihash, включены:

  • Bitcoin Gold;
  • Bitcoin Private;
  • Komodo;
  • ZClassic;
  • Hush;
  • Zero;
  • MinexCoin;
  • BitcoinZ и другие.

Хеш-функция, реализованная в этом алгоритме, применяет концепцию «Парадокса дней рождений». Она доказывает вероятность того, что в группе из 23 людей найдется хотя бы одна пара с одинаковой датой рождения, составляет более 50%. А если в группе больше 60 человек, такая вероятность превышает 99%. Есть формула, доказывающая достоверность этого утверждения. На ее основе и построен весь метод шифрования Equihash – вероятность нахождения нужного хеш-кода майнерами равна 2 в степени N/2.

На создание блоков здесь уходит 150 секунд. Хешрейт измеряется в Megahash в секунду (MH/s).

Алгоритм майнинга криптовалют Equihash требователен к объему оперативной памяти. Это делает сеть более децентрализованной, а добычу монет – айсикоустойчивой. Для майнинга используются видеокарты с объемом памяти от 2 Гб. Наиболее эффективны графические процессоры производителя NVidia. Тем не менее, есть и специальные ASIC-устройства. Наиболее популярно оборудование от Bitmain и Innosilicon.

Ethash (Dagger Hashimoto)

Ethash представляет собой алгоритм, созданный специально для майнинга криптовалюты Ethereum. Позже его стали использовать и другие монеты:

  • Ethereum Classic;
  • Ubiq;
  • QuarkChain;
  • Metaverse;
  • Expanse;
  • Pirl;
  • Ellaism;
  • Elementrem и так далее.

В основу работы Ethash положены два разных алгоритма шифрования криптовалют – Dagger и Hashimoto. Первый создал Виталик Бутерин, а второй – Тадеуш (Тадж) Драйя.

Алгоритм криптовалют Dagger требователен к памяти видеокарт. Принцип его действия похож на Scrypt, но производительность здесь выше, что наиболее заметно при повышении сложности сети. В Dagger имеются уязвимости, поэтому он и используется вместе с Hashimoto.

Технология Hashimoto работает с операциями ввода/вывода в особом режиме. Она, в частности, ограничивает скорость майнинга, поскольку количество памяти для записи и считывания данных не бесконечно. Эта технология не позволяет выполнять много операций ввода/вывода, то есть для расшифровки нельзя применять метод бесконечного подбора случайных значений.

Для майнинга криптовалют, построенных на алгоритме Ethash, требуется вычислительная мощность GPU-процессоров. Наиболее эффективными являются устройства от AMD. Неплохой результат показывают и видеокарты NVidia 10-й серии.

В Ethash был сделан сильный упор на защиту от ASIC. Однако принятые меры действовали недолго. Так, в 2018 году Bitmain представил ASIC для Ethereum.

X11

Создателем алгоритма криптовалют X11 является Эван Даффилд. Он поставил под сомнение надежность SHA-256. Из-за простоты этой технологии большая часть монет может оказаться в руках нескольких влиятельных пулов, что приведет к резкому ценовому обвалу. Кроме того, было отмечено, что SHA-256 не является полностью защищенным от взломов.

Технология X11 появилась в 2014 году. Эван Даффилд утверждает, что на ее разработку ушли всего одни выходные. Эта технология работает одновременно с 11 разными хеш-функциями. Сначала первая создает хеш, затем передает эстафету второй и так далее. Все 11 алгоритмов введены в работу Национальным институтом стандартов и технологий США, чтобы создать новую функцию SHA-3 с повышенной безопасностью. Кандидатов было 64, но конкурс прошли лишь 11 – Blake, Skein, Blue midnight wish, Luffa, Keccak и другие.

Взломать систему 11-раундового хеширования практически невозможно. Кроме того, технология очень экономна в плане потребления энергоресурсов. Добыча криптовалют на алгоритме X11 потребляет на 30 – 50% меньше электроэнергии, чем добыча Биткоина на ASIC-устройствах.

Для майнинга на X11 можно использовать и GPU, и CPU. Также сегодня уже есть ASIC для этой технологии.

На алгоритме X11 работают следующие криптовалюты:

  • Dash;
  • Enigma;
  • Boolberry;
  • Synergy;
  • DigitalCoin;
  • MonetaryUnit;
  • CannabisCoin;
  • Onix;
  • Adzcoin и другие.

По примеру X11 были разработаны другие алгоритмы шифрования криптовалют, которые также построены на интеграции ряда хеш-функций. Речь идет о X12, X13, X14, X15, X16 и X17. Однако X11 остается самым популярным.

CryptoNight

Главной особенностью CryptoNight является высокая степень конфиденциальности. Этот алгоритм стал известен, прежде всего, благодаря криптовалюте Monero. Также на нем построены:

  • Bytecoin;
  • Electroneum;
  • DigitalNote;
  • Aeon;
  • Sumokoin и другие монеты.

Высокая степень анонимности технологии достигается благодаря использованию кольцевых подписей, которые скрывают отправителей, и одноразовых адресов получателей. Наличие подписи подтверждает лишь то, что транзакцию выполнил один из участников группы, но отличить их друг от друга невозможно.

Все монеты, построенные на CryptoNight, взаимозаменяемы. Это значит, что они не имеют «темного прошлого», как, например, Биткоин, блокчейн которого позволяет отслеживать движение определенной монеты и ее участие в «грязных делах».

CryptoNight требователен к оперативной памяти (нужно как минимум 2 Гб). Для майнинга наиболее эффективно использовать CPU в паре с GPU. Однако добыча только на центральных процессорах также выгодна. Monero ежегодно вносит изменения в протокол, что позволяет защититься от ASIC. А вот другие монеты на CryptoNight без проблем добываются с помощью такого оборудования.

Если нет желания майнить криптовалюты, их можно просто купить с помощью https://exchangesumo.com. Например, здесь представлены обменники, меняющие QIWI RUB на Bitcoin (BTC). Вы можете рассчитывать на лучший курс и кешбэк!

У вас есть кейс, которым вы хотите поделиться? Пишите нам на

support @ exchangesumo.com
Полезные кейсы вознаграждаются!