Монеты на SHA256. Крипто-алгоритмы майнинга

Ушедший 2017 год стал годом взрывной популярности криптовалют и такого же стремительного роста курса «главной» криптомонеты Bitcoin. Эти обстоятельства подогрели интерес не только к спекуляциям и майнингу, но и к самой сути явления. Все больше людей желают докопаться до сути – как же это все работает?

Мы открываем серию материалов, в которых постараемся в максимально доступной форме объяснить, что стоит за этими загадочными акронимами вроде Scrypt, SHA-256, Х11 и прочими. Начнем с важнейшего (но не самого лучшего) для мира криптовалют алгоритма — SHA-256. Именно он является основой разработки Bitcoin. Но перед этим определимся с ключевой терминологией – определим значения терминов «майнинг» и «хэш».

Что такое майнинг?

Вопреки распространенному мнению, майнинг – это не только и не столько добыча самих криптографических денежных знаков, сколько меры по защите этой самой криптовалюты от мошеннический действий. Речь не только о подделке – еще более важной является защита, к примеру, от повторного использования одним и тем же человеком одних и тех же монет. Заработок новых криптомонет при этом тесно сопряжен с их эмиссией и формируется из вознаграждения за нахождение нового блока, отвечающего условиям алгоритма майнинга.

То есть, для того, чтобы «появилась» очередная криптомонета, нужно провести целый комплекс сложнейших вычислений, и найти тот самый заветный «правильный» блок. Этим и занимаются энтузиасты на своем оборудовании. Схема сама себя поддерживает – чтобы повысить защиту криптовалюты и эмитировать новые единицы, необходим майнинг, а чтобы им был смысл заниматься, майнеры получают вознаграждение.

Вкратце, программное обеспечение для майнинга группирует совершенные прежде вычислительные операции в единый блок, который затем преобразовывается немыслимое количество раз для обнаружения хеш-кода особого вида. Обнаружить такой хеш-код, который бы отвечал требованиям алгоритма тем сложнее, чем больше участников вовлечено в процесс. «Правильный» хеш крайне редок, и его обнаружение сродни выигрышу в лотерею.

Что такое хэш?

Выше был упомянут далеко не каждому понятный термин «хеш». Это одно из фундаментальных понятий в шифровании вообще и в алгоритме SHA-256 в частности. Разъясним, что это значит, и пройдемся по важнейших сопутствующих моментах.

Итак, хеширование – это процесс превращения входящего набора данных произвольного объема в исходящую цифровую строку. Это превращение осуществляется по заранее разработанному алгоритму, а исходящая строка полностью уникальна, и служит неким «отпечатком» входящего массива. Именно эту строку и называют хеш-суммой, хеш-кодом или просто хешем. А алгоритм превращения – это хеш-функция.

Приведем пример. Мы можем «скормить» хеш-функции, скажем, текст романа в стихах А. С. Пушкина «Евгений Онегин», и получим на выходе шестнадцатеричный код приблизительно такого вида:. Обратно «развернуть» этот код и превратить его в «Евгения Онегина», конечно же, нельзя. Но стоит только в поэме поменять один-единственный знак, даже просто добавить один пробел, как результирующий хеш преобразится до неузнаваемости. Объем тоже никак не влияет на длину хеш-кода. Так, можно подать на вход функции один символ «а», и на выходе получится точно такой же набор псевдослучайных символов ровно такой же длины.

Теперь подробнее о том, зачем это нужно, и какие по ходу дела возникают сложности. Все интересующиеся темой знают, что майнинг криптовалют на протоколе SHA-256 может осуществляться посредством мощностей центрального процессора, графической карты или специализированного ASIC-устройства. Собственно, в разрезе Биткойна, первый способ уже совершенно не актуален, а майнинг видеокартами доживает свои последние времена. Слишком значительно возросла сложность вычислений, и полумеры уже не подходят.

В интерфейсе программного обеспечения для майнинга процессы преобразования блоков в хеш-суммы отображаются в виде лаконичной строки вида «Accepted 0aef59a3b». Блок может состоять из тысяч или даже сотен тысяч подобных строк, но только одна может служить той самой «подписью» блока, в поиске которой и заключается суть майнинга.

Поиск правильного хеша осуществляется простым перебором результатов решения огромного числа задач. В алгоритме SHA-256 «правильность» хеша определяется количеством нулей в начале хеш-суммы. Вероятность узнать такой хеш-код путем определенных алгоритмом вычислений ничтожно мала – один шанс на миллионы решений. Точная вероятность определяется текущим уровнем сложности в децентрализованной системе конкретной криптовалюты.

Примечательный факт. С алгоритмом SHA-256 каждый из нас неоднократно имел дело, сам того не подозревая, даже безотносительно майнинга криптовалют. Речь о сертификате безопасности SSL, которым защищены очень многие веб-сайты. При посещении такого сайта вы автоматически взаимодействуете с SHA-256, на котором построена работа SSL.

Особенности протокола SHA-256

Для начала немного истории. Изначально алгоритм шифрования SHA-256, вернее, его прототип, был придуман в стенах «зловещего» АНБ (Агентства национальной безопасности США) в теперь уже далеком 2002 году. Уже через пару месяцев он был видоизменен и официально представлен Национальным метрологическим университетом на федеральном уровне. Через два года вышла его вторая, усовершенствованная версия.

Последующие три года Агентство работало над улучшением алгоритма и в конце концов издало патент на его вторую редакцию. Это было сделано под лицензией Royalty-free, что и дало возможность применять новейшую технологию в «мирных» целях.

В конечном счете SHA-256 лег в основу создания первой в мире криптовалюты – Bitcoin. При этом протокол задействуется дважды для повышения защиты.

При проведении вычислений в рамках майнинга в системе Bitcoin признаком пригодности получаемого хеш-кода является число нулей в начале строки. По состоянию на конец 17-го, начало 18-го годов количество требуемых начальных нулей равно 17 (+/-). Вероятность обнаружения такого кода составляет приблизительно 1 к 1.4*10 20 . Это чудовищно малое число, не поддающееся осмыслению и сравнимое с вероятностью отыскать песчинку определенной формы на всех песчаных пляжах нашей планеты. Вот почему майнинг Биткойна требует таких огромных вычислительных мощностей и столько электроэнергии.

Не существует какого-либо способа оптимизировать поиск «правильного» хеша. В протоколе SHA-256 хеш-функция, принимая блок данных, выдает на выходе совершенно непредсказуемое значение. Поэтому нужна итерация (повторение) за итерацией, пока подходящий код не будет найден, еще раз подчеркнем – абсолютно случайным образом .

Теперь мы вынуждены немного «подгрузить» читателя сложной технической информацией, иначе наш рассказ о SHA-256 будет неполным. Если совсем ничего не понятно – просто переходите к следующему разделу статьи.

Работа протокола подразумевает разбиение информации на фрагменты по 512 бит каждый (или 64 байта, что то же самое, так как 1 байт = 8 бит). Затем происходит криптографическое «перемешивание» по заложенной в алгоритме схеме, и на выходе издается хеш-код размером в 256 бит. Операция хеширования производится в 64 итерации, что относительно немного, особенно на фоне новых появившихся криптографических алгоритмов.

Основные технические параметры SHA-256 следующие:

Размер блока: 64 байт;
Максимальная длина сообщения: 33 байт;
Размер результирующего хеш-кода: 32 байт;
Количество повторений в одном раунде: 64;
Максимальная скорость: около 140 MiB/s (мебибайт в секунду).

В своей работе алгоритм использует известную методику Меркла-Дамгарда, которая подразумевает разделение начального показателя на блоки сразу после внесения изменений. Блоки, в свою очередь, делятся на 16 слов каждый.

Массив данных проходит через раунд из 64 повторений. Каждое из них запускает процесс хеширования слов, составляющих блок. Пары слов обрабатываются функцией, после чего полученные результаты складываются, и получается корректный хеш-код. Каждый следующий блок вычисляется на основе значения предыдущего. Это безразрывный процесс – вычислять блоки отдельно друг от друга невозможно.

Эволюция SHA-256

Чтобы осознать криптографическую ценность данного алгоритма, снова обратимся к истории. Всерьез испытывать его на прочность начали практически сразу после создания – в 2003 году. Делом занимались профессионалы, но никаких уязвимостей или ошибок найдено не было.

Прошло целых пять лет, когда в 2008 году индийские эксперты все-таки смогли выявить коллизии для целых 22 итераций. Через несколько месяцев упорной работы было предложено успешное решение проблемы.

В ходе анализа работы функциональной части алгоритма тестировалась его устойчивость к двум видам возможных способов обрушения защиты:

через прообраз: имеется в виду обратное дешифрование изначального сообщения на основе только хеш-строки;
через обнаружение коллизий: здесь подразумеваются совпадение исходящих данных при условии различия входящих сообщений. То есть, входящие блоки разные, а исходящий хеш одинаков – такого быть не должно.

После того как первая версия SHA-256 провалила испытания по второму признаку, разработчики решили создавать новый механизм шифрования, основанный на кардинально иных принципах. Что и было сделано – в 2012 году был представлен протокол нового поколения, полностью лишенных вышеописанных недостатков.

Недостатки алгоритма

То, что разработчикам удалось исправить собственные ошибки, отнюдь не значит, что SHA-256 им получилось довести до совершенства. Протокол избавился от явных уязвимостей, но его «родные» недостатки остались.

Применение SHA-256 в качестве основы Биткойна стало возможным не в последнюю очередь благодаря тому, что само законодательство США лояльно относилось к этому протоколу. Его разрешалось применять для защиты данных в некоторых госпрограммах, а также допускалось использование в коммерческой сфере.

Отсюда и проистекает ирония судьбы – протокол создавался для одних целей, а наиболее широкое применение нашел в совершенно других. И для тех, первых целей он был более чем эффективным и целесообразным. А вот, для криптовалют оказался слишком простым. Шутка ли, когда в том же Китае уже существуют даже не фермы, а целые «заводы», забитые асик-майнерами.

Каждая итерация в рамках алгоритма выглядит довольно примитивно – элементарная двоичная операция плюс 32-разрядное сложение. Именно поэтому асики на SHA-256 появились столь молниеносно, умножив на ноль все надежды «домашних» майнеров, располагающих только процессором и парочкой видеокарт.

Времена и условия сильно меняются, и протоколу SHA-256 уверенно наступают на пятки другие, более совершенные решения. Тот же Scrypt в процессе вычислений фиксирует сначала 1024 разных хеш-строк, и только после этого проводит сложение и получает окончательный результат. Это несоизмеримо более сложная схема с высочайшими показателями защиты и безопасности криптовалюты.

Резюме

Алгоритм шифрования SHA-256 считался вполне эффективны и надежным до тех пор, пока не начался бум на криптовалюты. На сегодняшний день становится ясно, что на фоне новых решений он уже выглядит довольно слабо. Настолько, что это дало возможность создать специальные устройства, «заточенные» строго на его обход. Это и есть те самые ASIC-майнеры, которые фактически уничтожили майнинг на центральных процессорах и уже добивают майнинг на видеокартах.

Казалось бы, ничего плохого в этом нет – здоровая конкуренция ведь. Но на самом деле использование асиков довольно ощутимо централизует криптовалюту, тем самым нивелируя саму ее идею. Этот факт не мог не подтолкнуть талантливых энтузиастов к созданию новых, более совершенных алгоритмов хеширования. И они не заставили себя ждать.

Протокол SHA-256 на нынешний момент занимает львиную долю рынка криптовалют, но новые альтернативы его уже сейчас уверенно теснят. Например, вторая по популярности и «дороговизне» крипта – Ethereum использует протокол Ethash, который раньше назывался Dagger. Протокол настолько хорош, что Ethereum по сей день держит максимальную децентрализацию, и ASIC-майнеров для его добычи до сих пор не существует в природе. Возможно, именно Ethash придет на смену явно морально устаревшему SHA-256.

Одним из первых альтернативных алгоритмов стал Scrypt, на котором основана одна из самых популярных альткоинов – Litecoin. Это гораздо более продвинутое решение, которое уже не дает асикам таких бесспорных преимуществ. Тем не менее, сверхприбыли от майнинга заставили специалистов Поднебесной вложить массу усилий в разработку технологических решений под Scrypt, и асики на этом протоколе все-таки появились.

Если рассматривать майнинг с позиции обывателя, не искушенного в технических нюансах, то никакой разницы между алгоритмами Scrypt и SHA-256 он не почувствует. Асики на обоих протоколах выглядят почти одинаково, потребляют приблизительно столько же электроэнергии и совершенно одинаково завывают вентиляторами. Другое дело – курсы криптовалют, которые эти самые асики добывают, но это уже совсем другая история.

Следующий материал в рамках данной темы мы посвятим упомянутому альтернативному протоколу шифрования Scrypt.

В каждой криптовалюте используется свой определенный алгоритм шифрования, и именно его , обеспечивая функционирование блокчейна, обработку транзакций и получая за это вознаграждение в виде монет определенной криптовалюты.

Некоторые алгоритмы более популярны и используются для нескольких разных криптовалют (блокчейнов). Наиболее популярные криптографические алгоритмы шифрования на сегодняшний деть это: DaggerHashimoto, Scrypt, SHA256, ScryptNf, X11, X13, Keccak, X15, Nist5, NeoScrypt, Lyra2RE, WhirlpoolX, Qubit, Quark, Axiom, Lyra2REv2, ScryptJaneNf16, Blake256r8, Blake256r14, Blake256r8vnl, Hodl, Decred, CryptoNight, Skunk, Lbry, Equihash, Pascal, X11Gost, Sia, Blake2s.

Как видите список алгоритмов весьма велик, мы расскажем подробнее о самых востребованных и надежных из них :

SHA256 – именно на этом алгоритме построен , для работы с ним видеокарт уже давно не достаточно, так как для него наши братья-китайцы изобрели специальное оборудование – АСИКи (от английской аббревиатуры ASIC ( – интегральная схема специального назначения). На этом же алгоритме основано и множество копирующих биткоин криптовалют, например, недавно появившийся BitcoinCash.
Scrypt – на этом алгоритме работает «цифровое серебро» — . В своё время этот алгоритм был отличной альтернативой, когда АСИКи были разработаны только для SHA256. Но времена идут, появились Scrypt-ASIC и этот алгоритм большинству майнеров тоже недоступен.
Ethash (DaggerHashimoto) – алгоритм шифрования, нашедший применение в . Для эффективной работы требуется иметь и желательно на основе микропроцессоров AMD, хотя и Nvidia 10-й серии неплохо справляется с DaggerHashimoto.
X11 – применяется в , доступен для современных видеокарт. Однако в конце 2017 — начале 2018, появились первые партии ASIC-майнеров для Dash.
Decred – модификация алгоритма Blake256, применяется в криптомонете Decred. Можно майнить на видеокартах. Майнинг Decred чаще всего запускается параллельно с DaggerHashimoto на .
CryptoNight – на основе данного алгоритма работает . Алгоритм примечателен тем, что относительно неплохо вычисляется на процессорах. Конкретно в данную минуту процессор Intel Xeon E3 даёт мне около четверти доллара в сутки (сопоставимые цифры и для Intel Core I7). Смешной заработок, но у криптоинвестора любая машина должна майнить хотя бы в фоновом режиме.
Equihash – лежит в основе валюты , довольно популярной в наше время среди майнеров на видеокартах, в силу того что сложность сети Ethereum (лидера у ) сильно возросла.
X11Gost – алгоритм лежит в основе криптомонеты Sibcoin, которая еще называется « ». По сути это форк, российский аналог валюты Dash. Не буду вдаваться в криптографию, но отмечу, что в основе алгоритма лежит хеш-функция в соответствии с ГОСТ Р 34.11-2012.

Расширенная таблица алгоритмами шифрования криптовалют

В этой таблице мы перечислили все значимые алгоритмы для майнинга криптовалют, с годом их выхода и кратким описанием:

Наименование	Год	Тикер	Алгоритм	Ключевые особенности
Bitcoin	2009	BTC	SHA-256	Флагман цифровых валют признан тысячью и одним правосубьектом даже Евросоюзом
Ethereum	2015	ETH	Dagger-Hashimoto	Идея создание вычислительных мощностей для возможности реализации практически любого цифрового проекта
Steemit	2016	STEEM	SHA-256	Мультимедийный контент может быть встроен с других веб-хостов.
Ripple	2013	XRP	ECDSA	Валюта созданная для банков, чтобы быстрее и защищеннее совершать транзакции
DigiByte	2014	DGB	SHA256	Разработана для устранения слабых мест Bitcoin & Litecoin
Monero	2014	XMR	CryptoNight	Предназначенная для анонимных денежных транзакций
Siacoin	2015	SC	blake2b	Главная идея хранение данных
Litecoin	2011	LTC	Scrypt	Litecoin по большому счету клон Биткоин, только быстрее транзакции проходят
EthereumClassic	2015	ETC	Dagger-Hashimoto	В принципе тот же эфир просто ребята чего-то не поделили и разделились, но стоит гораздо дешевле
Dogecoin	2013	DOGE	Scrypt	Полностью скопированный алгоритм с Litecoin с некоторыми изменениями. Популярность обусловлена большими вложениями в рекламу и символом-картинкой с изображением знаменитой собаки известным и почитаемым в узких кругах
NEM	2015	XEM	blockchain	есть сервис нотариального заверения плюс позволяет вам осуществлять мгновенные платежи и денежные переводы по всему миру, не опасаясь высоких комиссий. Все кошельки надежно защищены и исключают шанс несанкционированного доступа.
Syscoin	2014	SYS	Scrypt	Имеет необычный алгоритм шифрования и ориентирован на децентрализованную торговлю. Syscoin — это не криптовалюта плюс платформа, это платформа, встроенная в криптовалюту.
Augur	2015	REP	Smart contract	Augur использует мощностя для прогнозирования финансовых рынков
Dash	2014	DASH	X11	Позволяет почти полностью исключить отслеживание отправителя. По желанию пользователя можно не использовать и проводить трензакции напрямую.
ByteCoin	2012	BCN	CryptoNight	Ззащищает деньги пользователя самыми безопасными и современными криптографическими алгоритмами. Их невозможно взломать. Сама попытка взлома потребует огромного количества дорогостоящей электроэнергии и вычислительной мощности суперкомпьютера. Вы единственный, кто может получить доступ к вашему кошельку. По крайней мере так утверждают разработчики
BelaCoin	2014	BELA	Scrypt	Позволяет вам получать оплату за фотографии, которые вы публикуете
lbryCoin	2016	LBC	LBRY	С помощью lbry пользователи могут создавать и делиться своим контентом, таким как музыка, фильмы, живопись и т.д. В процессе загрузки контента на платформу пользователь может требовать плату за доступ
Radium	2015	RADS	Smartchain	Цель — задействовать возможности блокчейна для предоставления различных 100% децентрализованных сервисов.
Decred	2015	DCR	Blake256	По сути это гибридная proof-of-work proof-of-stake (PoW/PoS) консенсусная система, которая направлена на баланс между PoW майнерами и PoS избирателями что бы создать более надежное понятие консенсуса
Einsteinium	2014	EMC2	Scrypt	Наподобие kickstarter только для научных проектов
Gridcoin	2013	GRC	BOINC	система, которая путем объединения вычислительных мощностей помогает решать задачи в медицине, биологии, математике, климатологии, астрофизике и других науках
VertCoin	2014	VTC	Lyra2RE	Позиционирует себя как форк полностью защищенный от ASIC майнеров. Выступает против монополизации майнинга.
Dashcoin	2014	DSH	CryptoNight	Анонимная криптовалюта следующего поколения так как сетевой код всегда обновляется с минимальными затратами на разработку и близкими к 0% ошибками протоколов
Potcoin	2014	POT	Scrypt	Представляет легальную индустрию марихуаны
Peercoin	2012	PPC	SHA-256	Интересен возможностью получения монет не только майнингом видеокарты, но еще и генерацией новых монет — монетами уже имеющимися в кошельке
Namecoin	2011	NMC	SHA-256	Главным применением Namecoin является цензура-устойчивый домен верхнего уровня.bit, который функционально похож на.com или.net домены, но не зависит от ICANN, главного руководящего органа для доменных имен.
Nautiluscoin	2014	NAUT	NXT	Цель — доказать, что электронные валюты могут быть хорошим классом инвестиционных активов.
Expanse	2015	EXP	Dagger-Hashimoto	Идея состоит в том, чтобы использовать новейшую технологию blockchain для создания всего, что может представить сообщество и команда, используя децентрализованную автономную организацию с самофинансируемым дизайном, чтобы сохранить ее по-настоящему децентрализованной
PinkCoin	2014	PINK	X11	Валюта созданна на базе платформы Ethereum и обеспеченна фиксированным активом цветных бриллиантов
FoldingCoin	2014	FLDC	Stanford Folding	Использует ваш компьютер для моделирования процесса сворачивания белков в теле человека. Результаты полученные в этом исследовании будут использованные на изготовление и получение новых медицинских препаратов, способов лечение а также возможно с вашей помощью будут открыты новые открытия в медицине и исследовании белка в частности, а также лечение смертельно-опасных заболеваний
Navcoin	2014	NAV	X13	При дополнительном использовании NAVTech и Tor вы можете защитить свою личность при совершении частных покупок в Интернете.
ViaCoin	2014	VIA	Scrypt
DNotes	2014	NOTE	Scrypt	DNotes — peer-to-peer децентрализованная криптовалюта, передаваемая через Интернет, которая позволяет осуществлять мгновенную оплату любому человеку в мире. Это быстро и безопасно с минимальной комиссией как утверждают разработчики
Vcash	2014	XVC	Blake256	Vcash был спроектирован как инновационный и перспективный. Он предотвращает подслушивание и цензуру, способствует децентрализованным, энергоэффективным и мгновенным сетевым транзакциям.

Электронные денежные единицы, решённые в формате титульных знаков разнообразных систем платежей, в своё время, сыграли значительную роль в глобальном развитии и распространении сети Интернет. Эволюция расчётных средств продолжилась появлением децентрализованных валют, феномен которых характеризуется отсутствием конкретного эмитента, а эмиссия осуществляется согласно заложенному изначально алгоритму. В большинстве криптовалютных систем генерация монет ограничена определенной цифрой, а добыча активов, лишенных физического воплощения, осуществляется только путём майнинга.

С увеличением котировок и популярности Bitcoin, LTC, Ethereum, а также других цифровых активов, всё больше людей пытаются вникнуть в механизмы функционирования систем альткоинов, понять азы криптографии. Ведь открытый код Биткоина позволяет создать собственную криптовалюту, имеющую шанс (теоретически) стать трендом.

Вторым альткоином, разработанным на коде , стал Лайткоин, алгоритм которого кардинально отличается от стандарта SHA-256, разработанного Сатоши Накамото.

Особенности майнинга Лайткоина

Созданный в 2011 году альткоин Litecoin отличается от BTC некоторыми особенностями добычи:

Прежде всего, Лайткоин является вторым в истории форком первой криптовалюты.
Известно, что будет сгенерировано в общей сложности 84 млн монет, в 4 раза больше по сравнению с Биткоином.
Параллельно с увеличением числа коинов, была уменьшена в 4 раза скорость создания блоков, которая составила всего 2,5 минут. Следует отметить, что это чисто теоретические показатели. Особенно это касается системы первой криптовалюты, у которой наблюдаются явные проблемы с масштабированием сети и продолжительностью транзакций. Лайткоин пока с такими вызовами не сталкивался.
Показатели сложности Сети определяются 2 раза в неделю.
Присутствует и феномен халвинга с аналогичной периодичностью в 4 года, как у BTC. Очередного уменьшения количества призовых монет до отметки 12,5 штук следует ожидать в 2019 году.

Основным отличием в программной части между данными криптовалютами следует считать алгоритм майнинга Litecoin, получивший название Scrypt.

Причины появления нового алгоритма Лайткоина

SHA-256, в отличие от других компонентов программного обеспечения Биткоина, имеет простой функционал. Уже на раннем этапе становления цифровых стандартов взаиморасчётов стало очевидным, что благодаря «лёгкой» структуре, направление добычи с применением центрального процессора персонального компьютера (CPU) будет быстро терять рентабельность. Как итог, в 2010 году стал востребованным майнинг через GPU (графическая карта).

Необходимость в создании нового алгоритма особенно остро встала в начале 2011 года, когда первая криптовалюта преодолела черту в 1 доллар и процесс майнинга начал приносить прибыль. Хоть масштабы добычи не идут ни в какое сравнение с сегодняшними показателями, но она привлекла интерес крупных инвесторов, благодаря вложениям которых, цифровой актив быстро увеличил свои биржевые котировки в 20 раз и продолжал расти.

В условиях увеличения продаж видеокарт стали вырисовываться очертания возможной коммерциализации сегмента майнинга. Вероятная централизация противоречит основным постулатам экономической и финансовой свободы, заложенных в феномене критовалют. Добыча на центральном процессоре быстро теряла рентабельность. Появление LTC стало эпохальным явлением, позволившим вместить в определённые рамки процесс оккупации сегмента майнинга сначала владельцами GPU, а потом и ASIC-майнеров.

В системе Биткоина данная проблема стоит весьма остро и сегодня, но в феномене Лайткоина она не так актуальна. По иронии судьбы, понадобилось всего 2 года, чтобы система Litecoin стала убежищем для майнеров с видеокартами, неспособных конкурировать с владельцами полных вычислительных узлов и крупными дата-центрами с тысячами ASIC-майнеров.

Вызовы были решены путём создания нового алгоритма, нашедшего применение в феномене Litecoin. Какой он и чём отличается от стандарта SHA-256? Рассмотрим особенности более детально.

Что такое алгоритм Scrypt?

Форк Лайткоин имеет модифицированную версию блокчейна, а показатели пропускной способности одноименной сети платежей считаются одними из лучших в экосистеме криптовалют. Алгоритм Scrypt является программным компонентом, поддерживающим целостность системы вместе с децентрализованным реестром. Беспрерывная генерация виртуальных монет происходит благодаря стандартному циклическому хэшированию.

Механизм (функция хэширования) Scrypt был создан с целью усложнения аппаратного майнинга и подразумевал увеличение вычислительных показателей ASIC-майнеров. Благодаря этому была решена проблема возможной централизации сети Лайткоина.

Основные принципы функционирования алгоритма Litecoin Scrypt и SHA-256 совпадают. Процесс генерации основан на создании блоков транзакций, каждый из которых состоит из двух компонентов:

Заголовка, в состав которого входят функции основного хэша, предыдущего блока и осуществляемых трансферов.
Перечня транзакций, получивших требуемое количество подтверждений от владельцев полных вычислительных узлов.

Алгоритм Лайткоина Scrypt - техническая сторона

Функция хэширования Scrypt является сложной и требует гораздо больше оперативной памяти. В отличие от SHA-256, алгоритм LTC предназначен для обеспечения сохранности данных начального вектора, состоящего из случайных последовательностей. Генерация последних происходит сразу после запуска алгоритма. Процесс создания нового блока ознаменуется определением правильно решения сложных арифметических расчётов. Майнеры получают за это награду в 25 Лайткоин, стоимость которой сегодня варьируется в пределах 5–5,5 тыс. долларов.

Предопределённость генерации вектора может обеспечить вариант создания Scrypt с низкими требованиями к оперативной памяти вычислительной аппаратуры. Но процесс вычисления отдельных элементов является сложным. Уникальность алгоритма Лайткоин Scrypt состоит в наличии баланса между показателями аппаратуры для майнинга и временным промежутком, необходимым для определения отдельных элементов. Поэтому версии, не использующие требуемые показатели оперативной памяти, не отличаются высокой скоростью и отвергаются системой альткоина.

Процесс вычисления случайных показателей, являющихся основой для создания нового блока блокчейна, является трудоёмким. Высокие стандарты, предъявляемые к вычислительной аппаратуре, обеспечивают выгодность майнинга на основе алгоритма Scrypt на центральном процессоре и графической карте.

Теоретически, генерация монет Лайткоин и других альткоинов, основанных на алгоритме Scrypt должна происходить на современных моделях персональных компьютеров с увеличенными показателями вычислительных возможностей. Основную роль при этом исполняют графические карты. Пока что, в системе LTC равновесие соблюдается даже на фоне роста темпов производства специальных ASIC-майнеров.

Алгоритм Scrypt часто путают с аналогом Scrypt-Jane, который был разработан для узконаправленного майнинга с применением только центральных процессоров. Однако, на фоне потери рентабельности генерацией на CPU, он не получил широкого распространения.

Перспективы криптоалгоритма Лайткоина Scrypt

Litecoin является самой известной из криптовалют, майнинг которой осуществляется с применением стандарта Scrypt. После появились много цифровых альткоинов на его основе: , Digitalcoin, Franco, Bottlecaps и многие другие. Особенно выросла востребованность подобной разновидности генерации после профессионализации сегмента добычи Биткоина (уже отмечалось выше).

Увеличение популярности алгоритма майнинга Litecoin в последнее время обосновано резким ростом всего рынка криптовалют в 2017 году. Капиталовложения в покупку графических процессоров, в отличие от ASIC-майнеров, обходятся дешевле, а бонусом выступает наличие возможности добычи новых альткоинов, работающих на Scrypt. В качестве примера можно привести цифровой актив Auroracoin, цена которого выросла только за 30–31 декабря на 78,6 %, и составляет 2,35 долларов, а рыночная капитализация превысила 20 млн. долларов.

Техническая основа криптовалюты на данный момент вызывает интерес у многих, кто интересуется таковыми. Не все знакомы с таким понятием, как «криптография». Понять суть в том, что происходит в так называемом Bitcoin-протоколе очень сложно. Но мы все-таки попытаемся сделать это. Для начала рассмотрим алгоритм SHA-256 для майнинга.

SHA-256 — классический алгоритм
Отметим: каждый пользователь, который работает с интернетом, даже понятия не имеет, что работает с этим алгоритмом ежедневно, ежесекундно. Каждый интернет-ресурс защищается сертификатом SSL, и посещение такового возможно только при работе с алгоритмом SHA-256.

Классический алгоритм SHA-256 выстраивает весь Биткоин-майнинг. Отсюда происходит и майнинг других криптографических валют (альткоинов).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: SHA-256 — криптографическая хэш-функция. Разработана «Агентством национальной безопасности США».

Основная задача: хэширование данных (произвольный набор) в определенное значение длины («отпечатка» или другое значение — «дайджест»).

Используя майнинг SHA-256 криптовалюты, задача решается при помощи специализированного процессора либо CPU/GPU. При помощи интерфейса программы пользователи следят за преобразовательными процессами. Фактически алгоритм подбирает правильное значение хэша.

Сложность майнинга как раз заключается в том, что подобрать правильный хэш (решить определенную задачу) возможно только при помощи перебора множества задача. Придется найти не просто какой-нибудь хэш, а число, в самом начале которого находится определенное количество нулей. Шансов того, что значение будет правильным, очень и очень мало. То есть, ключевой параметр — сложность, которая задается майнинг-пулом.

Сложность алгоритма SHA-256
Не следует быть специалистом для того, чтобы понимать всю сложность хэширования при работе протокола SHA-256. Соответственно, майнерам приходится для добычи криптовалюты задействовать просто невероятно мощное оборудование (которое будет способно решать вышеуказанные задачи).

Чем больше задействовано вычислительных мощностей, тем больше вероятность/скорость добычи цифровых монет в любом сервисе облачного майнинга.

Отдельно стоит отметить, что майнинг — функция, которой занимаются очень многие специалисты. И, естественно, программное обеспечение у них может быть куда более производительным. Расстраиваться не следует, так как процесс хэширования иногда больше похож на лотерею. Когда повезет? Неизвестно.

Алгоритм SHA-256 в майнинге реализуется на каждом ASIC-майнере. А вот ASIC-оборудование для остальных алгоритмов, которые на данном сайте мы также отметим, только разрабатывается.

Алгоритм SHA-256 присутствует в процессе добычи не только биткоинов, но и другой криптовалюты.

Очень активно сегодня набирают популярность криптовалюты, реализованные на основе алгоритма SHA-256: Tekcoin, Ocoin, Zetacoin.

Работа алгоритма SHA-256 является сложной для понимания, поэтому идеальный вариант — сконцентрироваться на способах/эффективных стратегиях добычи криптовалюты, чем пытаться анализировать алгоритм и понимать, как он работает.

Каждая криптовалюта использует разные способы для отправки или получения транзакций. Это означает, что их блоки зашифрованы выбранным алгоритмом. Существует много разных методов для криптомонет, и разработчики всегда стараются создавать другие хеш-алгоритмы, чтобы сделать свои новые монеты более уникальными и ценными.

Разделить программы майнинга криптовалют можно на 3 вида, в зависимости от оборудования, которое они используют.

Алгоритмы для ASIC

Биткоин, Litecoin и Dogecoin － популярные монеты, имеющие большую сложность добычи. Эти монеты можно добывать только на специальном ASIC оборудовании, которое гораздо быстрее, чем обычные процессоры. А также потребляют меньше электроэнергии.

SHA256 － криптографическая программа или математическая операция, которая уникальна и обеспечивает зашифрованную строку данных. Второй аспект такой операции － необратимость. SHA － это сокращение от «secure hash algorithm» (безопасный алгоритм хеширования), а «256» － длина хеш-алгоритма в битах. Это очень популярный метод, который реализован в более чем 100 монетах.

Какие валюты майнить на алгоритме sha256?

На этом варианте поддерживается майнинг Биткоин, а также ему подобных криптовалют. Это криптовалюты, у которых подтверждение транзакций происходит методом “доказательства работы”. Наиболее известные криптовалюты на sha256:

Bitcoin, Bitcoin Cash, NameCoin, EmerCoin, Peercoin, ATB и Ghost.

Scrypt － метод шифрования более простой и быстрый, в сравнении с sha256. Был создан Персивалем, как ответ на доминирование ASIC устройств в майнинге криптовалют. Он может выполняться на процессорах или видеокартах, но с появлением Асиков для домашнего майнинга стал не актуален. Лежит в основе криптовалют:

Litecoin, DOGE, NetCoin, BitConnect, Novacoin, DigitalCoin, SysCoin.

X11 － был разработан для преодоления некоторых существенных недостатков предыдущих способов шифрования. Фактически он объединяет в себе 11 других алгоритмов, соединенных вместе. Один из недостатков, который должен был устранить новый метод － возможность зарабатывать криптовалюту простым пользователям, не имеющим специального оборудования. Появление специальных Асик устройств для майнинга, в которых использовались методы SHA256 и Scrypt, привело к тому, что майнинг стал контролироваться крупными майнерами, имеющими фермы. Созданный способ X11 позволил вновь использовать майнинг с помощью процессоров и видеокарт обычными пользователями. Положительное свойство этого алгоритма － значительно меньшее использование электроэнергии.

Что можно майнить используя алгоритм Х11?

Dash, Pura, Startcoin, AutumCoin.

Алгоритмы для майнинга на видеокартах

Современные видеокарты (графические адаптеры GPU) являются программируемыми микросхемами. Такие видеоадаптеры могут использоваться для вычислительных операций, кроме встроенных решений, таких как Intel Graphics.

Видеокарты представляют собой графический процессор, у которого есть много небольших вычислительных интерфейсов внутри и именно поэтому они отлично подходят для дешифровки. Имея видеокарту high-end класса, вы можете добыть некоторые криптомонеты.

Наиболее популярные алгоритмы для видеокарт:

Ethash (Dagger Hashimoto) － криптографический метод, который лежит в основе Ethereum. Главная особенность работы Ethash － это интенсивное использование видеопамяти. Этот метод криптографического шифрования до сих пор можно использовать для майнинга на видеокартах NVIDIA GTX 1070/1080.

Криптовалюты: Эфир (ETH), Классик эфир (ETC), Expanse (EXP).

Groestl － в настоящее время ASIC не существует для Groestl, и маловероятно, что в ближайшее время он будет разработан для этого метода.

Майнинг криптовалют: Groestl и Diamond.

Equihash － представляет собой асимметричный алгоритм «доказательство работы». Для его реализации требуется много оперативной памяти и делает невозможным создание ASIC.

Nist5 － новый алгоритм шифрования для создания валюты Wyvern.
Blake/Blake-256 － метод шифрования криптомонет BlakeCoin, NETCO и TRUMP
Lyra2 － криптовалютный метод валюты VertCoin, которая является вилкой Litecoin. Принцип метода － все, у кого есть персональный компьютер, должны быть в состоянии присоединиться к сети.

Какой алгоритм лучше майнить на NVIDIA?

Nvidia, одна из популярных видеокарт у майнеров. На сегодняшний день на ней лучше всего майнить ZCash (ZEC).

Алгоритмы для майнинга на процессоре

Для майнинга с использованием процессора подходят многие хеш-алгоритмы. Но существуют методы, которые могут обрабатываться только процессорами. Такие алгоритмы не могут быть выполнены чипами ASIC и GPU из-за огромных потребностей в памяти. Имея в наличии неиспользуемый компьютер и низкую плату за электроэнергию, можно также заработать криптовалюту, используя майнинг на процессоре.

Для этого подойдут следующие алгоритмы:

Yescrypt － хеш-алгоритм валюты GlobalBoost, созданной в 2014 году.
CryptoNight присутствует в шифровании 15 криптовалют. Метод был разработан для майнинга криптовалют на процессоре компьютера. Он был реализован в открытом протоколе, который позволяет повысить конфиденциальность в транзакциях с криптовалютами.

В отличие от Scrypt, Cryptonight зависит от всех предыдущих блоков при создании нового.

Используется в майнинге валют: Monero, Bytecoin, Dashcoin, Quazarcoin и других.

Заключение

Майнинг криптовалют － это сложный процесс, который включает в себя две основные функции: добавление транзакций в блок-цепь путем обеспечения и проверки алгоритмической программы и выпуска новой валюты. Сам алгоритм является хешем, используемым для поиска блоков.

Какой алгоритм хеширования лучший для майнинга на вашем оборудовании можно рассчитать, используя калькулятор .