Битва за децентрализацию майнинга: обзор самых популярных криптовалютных алгоритмов

man mining

Виртуальные валюты не существуют на каком-либо физическом носителе, они, по большей части, децентрализованы и не имеют какого-либо единого органа или институции, отвечающей за эмиссию или проведение транзакций. Для этого используется технология блокчейн-распределенная публичная цепочка блоков, в которую записывается вся информация о транзакциях. Кроме того, нет и единого органа управления криптовалютой, такого как центральные банки в традиционной финансовой системе. Управление это осуществляется самими пользователями. Однако, все-таки необходим механизм подтверждения транзакций – автоматизированный процесс добавления информации о транзакциях в блокчейн криптовалюты. По сути, все это представляет собой математические операции и является определенным алгоритмом. Сегодня The Coin Shark расскажет, что такое криптовалютные алгоритмы, какие они бывают, чем отличаются друг от друга, и какие алгоритмы используют ведущие виртуальные валюты.

Содержание:

  1. Что такое криптовалютный алгоритм?
  2. Proof-of-stake и Proof-of-work
  3. Алгоритм sha256 и scrypt
  4. Алгоритм dagger-hashimoto/Ethash
  5. Алгоритм x11 и Decred

1. Что такое криптовалютный алгоритм?

Криптовалютный алгоритм или алгоритм хеширования – это механизм шифрования криптовалюты. Некоторые алгоритмы могут использоваться в нескольких виртуальных монетах, потому как самих криптовалют сегодня намного больше, чем существующих алгоритмов. Расшифровкой этого алгоритма (поиском хеша) и занимаются майнеры. Если такая расшифровка прошла успешно, генерируется новый блок, в который будет записываться информация о транзакциях в системе, а сам блокчейн криптовалюты, соответственно, – расширяется. Таким образом майнеры, по сути, обеспечивают работу блокчейна, за что и получают вознаграждение. Произвольный массив данных путем расшифровки алгоритма превращается в необходимую последовательность, на основе которой и функционирует криптовалюта. Этот результат вычислительных операций, которые проводят майнеры, называется хеш.

2. Proof-of-work и Proof-of-stake: в чем сила, брат?  

Если бы в блокчейне криптовалют отсутствовали механизмы подтверждения транзакций и достижения консенсуса относительно текущей “правильной версии” блокчейна, ничего бы не помешало кому-либо приписать себе сотню другую Биткоинов, на самом деле не покупая и не добывая их. В Биткоине такой процесс подтверждения был реализован с помощью механизма Proof-of-work (“доказательство выполненной работы”). PoW, по сути, представляет собой механизм проверки системой, действительно ли майнер выполнил вычисления, которые необходимы для создания блока, а не просто “нарисовал” новую единицу блокчейна. Каждый блок в блокчейне содержит хеш предыдущего блока, образуя таким образом цепь (blockchain – с англ. – “цепочка блоков”). При этом, изменения в блоках не предусмотрены, остается лишь возможность создать новый блок, который будет содержать хеш. Для этого нужно, фактически, найти все предыдущие блоки, и высокая сложность такого процесса как раз таки и является гарантией того, что все записи в блокчейне валидны и правильны. Таким образом в PoW право на создание блока получит самый “мощный” участник.

Proof-of-stake (подтверждение доли), как и Proof-of-work, – механизм нахождения консенсуса. PoS предполагает, что вероятность формирования блока в блокчейне пропорциональна доле, которую составляют единицы криптовалюты, принадлежащие майнеру, от общего количества доступных единиц. Этот альтернативный алгоритм консенсуса был впервые реализован в 2012 году в монете, ныне известной как PeerCoin. Простыми словами, он утверждает приоритет подтверждения блока майнером, на счету которого находится больше монет. При этом, сложность подтверждения по сравнению с PoW снижается, потому что в PoS – у руля не самый “мощный”, а самый “богатый”.    

Стоит отметить, что сегодня реализованы многие модификации PoW и PoS, призванные решить проблемы обоих алгоритмов консенсуса. Мы не будем рассматривать их подробно, а лишь перечислим: Proof-of-activity, Proof-of-Importance, Proof-of-Burn, Proof-of-Capacity и др.  

3. Алгоритм sha256 и scrypt

Предшественник алгоритма шифрования SHA256 был разработан Агентством национальной безопасности США в 2002 году. В 2009 году SHA256 начал применяться в Биткоине, а затем и в других технически схожих криптовалютах.  SHA256 генерирует 256-битный хеш. Скорость и эффективность расшифровки этого алгоритма зависит от вычислительной мощности майнера (PoW). Вероятность нахождения хеша равняется отношению вычислительной мощности майнера к мощности всей сети. Именно по этому и появилось специальное майнинговое оборудование – ASIC, по сути монополизировавшее добычу Биткоина и сделавшее ее невозможной для широкого круга пользователей.

Scrypt – наряду с SHA256, один из наиболее популярных алгоритмов шифрования, также работающий по схеме PoW. Сегодня Scrypt используют в частности Litecoin и Dogecoin. Этот более сложный алгоритм требует от майнингового оборудования большого количества памяти, что было разработано для предотвращения монополизации майнинга мощными устройствами, типа ASIC и на первых парах успешно работало. Тем не менее, сегодня оборудование ASIC применяется и для добычи криптовалют с алгоритмом Scrypt.  

4. Алгоритм dagger-hashimoto/Ethash

Алгоритм dagger-hashimoto был реализован для майнинга Ethereum (позже и Ethereum Classic) и напоминал Scrypt, только требовал еще больше памяти, и следовательно, был еще более усложнен для ASIC. Через некоторое время в него были внесены изменения и обновленный алгоритм получил название Ethash. Майнить Ethereum с алгоритмом Ethash можно на видеокартах, участие ASIC-майнеров по началу было практически не актуально. Однако весной 2018 года ASIC для Ethereum все-появились. Более того, ASIC для майнинга Ethereum от производителя оборудования Bitmain стоят порядка $800, что значительно дешевле чем фермы с видеокартами. Многие пользователи рассматривают это как конец децентрализованного и доступного майнинга ЕТН и ожидают от Виталика Бутерина изменения алгоритма.  

5. Алгоритм x11

Алгоритм шифрования X11 был разработан для криптовалюты Dash и содержит в себе 11 функций хеширования (откуда и название – Х11) для доказательства выполненной работы, для того, чтобы затруднить использование специального оборудования – все тех же ASIC. Одним из наиболее значительных преимуществ X11 можно назвать энергоэффективность – видеокарты для майнинга на алгоритме потребляют ощутимо меньше энергии и значительно меньше нагреваются.

Таким образом, алгоритм криптовалюты – это ее шифр, который нужно решить для добычи новых монет. Алгоритмы построены на принципах Proof-of-work, Proof-of-stake и их различных модификациях. Многие алгоритмы были разработаны с целью увеличить сложность для работы специального мощного оборудования – ASIC, и тем самым не допустить централизации майнинга. Но, как видим, пока у них это не слишком получается.   

Подписывайтесь на свежие новости The Coin Shark в Twitter: https://twitter.com/the_coinshark