Какие есть протоколы майнинга

Алгоритмы майнинга криптовалют – обзор, отличия и выбор

С появлением огромного количества криптовалют, появилось и множество алгоритмов, на которых проводится их добыча. Сейчас в индустрии можно увидеть десятки алгоритмов майнинга, каждый из которых имеет свои особенности.

Разберёмся с тем, что такое алгоритм майнинга, какие алгоритмы существуют и чем они друг от друга отличаются.

Криптовалютный алгоритм – обобщённое понятие

Каждая криптовалюта использует в своей структуре определённый механизм шифрования – алгоритм. Именно расшифровкой алгоритма обеспечивается в целом функционирование системы блокчейна. Предоставляя свои вычислительные мощности, майнеры находят новые блоки блокчейна, тем самым помогая обрабатывать транзакции, и получают за это вознаграждение в виде монет.

Алгоритмы майнинга бывают разные, сейчас их насчитывается уже более двадцати девяти видов. Рассказывать подробно обо всех существующих алгоритмах криптовалюты мы не видим никакого смысла, ведь некоторые из них применяются только или на совсем молодых, или уж на совсем малопопулярных криптосистемах. Это только перегрузит статью и усложнит восприятие информации. Вместо этого мы сосредоточим внимание на наиболее популярных и наилучших алгоритмах для майнинга.

Какой выбрать алгоритм майнинга – это не совсем лёгкий вопрос, и он может потребовать анализа множества факторов. Поэтому давайте прежде всего сформируем список самых популярных алгоритмов, что сейчас применяются в наиболее известных криптовалютах.

1. SHA256 – один из самых старых на сегодняшний день алгоритмов, который применяется на всем известном Биткоин и ряде его клонов. Из минусов данного алгоритма можно назвать то, что в скором времени владельцы специализированных ASIC-систем могут полностью монополизировать майнинг, основанный на данном алгоритме, и полностью вытеснить с рынка домашних «фермеров».
2. Scrypt – на этом алгоритме основана криптовалюта Litecoin и несколько более мелких систем. Хороший алгоритм майнинга, который в своё время был отличной альтернативой SHA256. Но так сложилось, что сейчас ASIC-майнеры добрались и до этого алгоритма тоже.
3. DaggerHashimoto – новый алгоритм майнинга, что применяется для шифрования криптовалюты Эфириум. Из особенностей можно выделить, что данный алгоритм очень любит много видеопамяти на видеокарте и предпочитает карты компании AMD.
4. X11 – работает на криптомонете DASH. В связи со своей молодостью доступен для современных видеокарт. Из плохих новостей – вначале следующего года уже ожидаются первые ASIC-системы и под этот алгоритм.
5. Decred – создан для одноимённой криптовалюты. В майнинге обычно применяется параллельно с алгоритмом DaggerHashimoto.
6. CryptoNight – очень интересная игра слов, которую точно оценят любители комиксов. Применяется данный алгоритм на криптовалюте Monero. Из особенностей можно выделить то, что он очень неплохо подходит для вычислений на центральном процессоре компьютера в отличие от других алгоритмов, которые предпочитают видеокарты.
7. Equihash – очень популярный алгоритм у тех, кто майнит на фермах из видеокарт. Применяется на монете Zcash. Раньше сильно уступал Эфириуму, но после того как сложность майнинга эфира возросла, набирает всё большую известность.

Подробную информацию о каждом из этих алгоритмов вы сможете прочесть на специализированных форумах криптовалюты, к которым они относятся. В данной же статье мы подробно затронем четыре наиболее интересные, на наш взгляд, алгоритма.

Майнинг и его виды

Майнингом называется работа по поддержанию функционирования блокчейн сети, а именно создание, хранение и передача блоков информации. За каждый новый блок сети блокчейн владелец компьютера, создавшего его получает вознаграждение.

Существует несколько видов майнинга:

Образованно от английского proof of work. Вознаграждение начисляется за доказанное действие. По этому принципу работают блокчейны таких криптовалют как Bitcoin, Эфир, ZCash, Monero и многие другие. Слабым местом является зависимость получения вознаграждения от вложенной мощности. Т.е. получив более 50 процентов мощности сети, можно лишить ее принципа децентрализации и управлять ею.

Образованно от английского proof of staking. Для получения вознаграждения необходимо быть владельцем узлов сети блокчей. Их называют ноды и мастерноды. Для создания такого узла блокчейн сети практически всегда необходимо заморозить определенное число криптомонет и установить соответствующее программное обеспечение. Самые известные монеты, чей блокчейн относится к данному виду — Sibcoin, Horizen, Nem, BlackCoin.

Образовано от английского proof of capacity. Оплата производится за место на жестком диске, которое вы сдаете в аренду. Тут стоит выделить монеты Burst, Storj.

Заработок на передаче прав доступа к своим неиспользуемым ресурсам. В качестве примера такой криптомонеты можно привести QLC Chain.

Существуют и различные вариации объединения видов майнинга, но они используются крайне редко и в основном этим занимаются криптоэнтузиасты, стремящиеся открыть что-то новое.

SHA 256 — алгоритм работы классического Биткоина

Как мы уже говорили, данный алгоритм уже довольно старый. По сути, он стал использоваться задолго до того, как на его основе была построена криптовалюта Биткоин. Он присутствует в сертификатах SSl, которые используются для защиты вебсайтов, а также реализован в протоколах PGP и SSH. Только с 2009 года он был задействован в криптовалюте и с тех пор выступает неизменным атрибутом не только Биткоин, но и других валют, построенных по его прообразу.

SHA 256 является криптографической хеш-функцией и была разработана агентством национальной безопасности США. Как и любая другая хеш-функция, SHA 256 превращает произвольный набор данных в значение с фиксированной длиной, или, другими словами, в дайджест или отпечаток. Это значение будет выступать некой подписью для набора исходных данных, однако извлечь последние уже будет невозможно.

Как вы знаете, добывать биткоины на алгоритме SHA 256 можно при помощи процессоров, видеокарт, а также специального оборудования. При этом через интерфейс программы-майнера можно следить за этим процессом. Например, в мелькающем коде вы сможете увидеть такие строки – «Accepted 0aef41a3b», значение после «Accepted» и есть хеш. Данное значение представляет собой подпись для огромного набора информации, который может состоять из тысяч отдельных строк. Обычно так подписываются блоки транзакций с добавленными к ним случайными числами.

Именно поэтому при работе POW возможности майнера напрямую зависят от вычислительной мощности его оборудования. Ведь для открытия блока нужно найти не какой угодно хеш, а именно тот, в начале которого будет присутствовать нужное количество нулей. Вариативность такой задачи очень высока и может составлять от нескольких тысяч к одному до нескольких сотен тысяч к одному. Какой именно будет сложность вычислений – зависит от пула и от того, сколько блоков из тех, что были изначально заложены, уже открыты. Чем больше блоков, тем больше вариативность и сложнее задача.

Proof of Burn – «доказательство сжигания»

Многие специалисты этот алгоритм добывания и хранения монет считают не совсем корректным. Тем не менее, он имеет право на жизнь и в некоторых случаях вполне эффективно используется. Суть его заключается в следующем. Пользователь отправляет на установленный системой счет определенное количество монет криптовалюты. Подобное действие позволяет участнику системы «добывать» (майнить) новые монеты точно на таких же условиях как и иные пользователи, внесшие плату. Кстати, с коммутирующего счета деньги вывести или потратить уже не получится. Имеет смысл говорить о фиксированной плате за право работы. Так, в свое время, золотоискатели выкупали участки. И также как и в наши дни, кому-то везло и он «срывал куш», иные же оставались в проигрыше.

Scrypt

Вторым по популярности при майнинге криптовалют можно считать алгоритм скрипт. Появление этого алгоритма на свет связано с тем, что уже незадолго после повышения популярности Биткоина стало предсказуемо скорое пришествие аппаратных решений, которые воспользуются простотой SHA 256 и возьмут добычу монет в свои руки. Так и случилось, сначала майнинг виртуального золота перешёл с процессоров на видеокарты, а затем появились специально заточенные ASIC-системы, которые уже были вне зоны конкуренции. Но подобный подход сильно грозит порушить основной принцип криптовалюты, а именно: децентрализованную структуру. Подобный расклад не мог никого устроить, поэтому в скором времени и появился алгоритм скрипт.

Отличие метода майнинга алгоритмов SHA 256 и Scrypt заключается в том, что для функционирования скрипт необходимо большое количество памяти. Будь-то оперативная память при майнинге процессором или видеопамять при майнинге видеокартой, но факт в том, что если памяти было недостаточно, то процесс нахождения нужного хеша занимал очень много времени. Это, несомненно, сильно отстрочило появление систем ASIC под алгоритм скрипт.

Зависимость от количества памяти объясняется тем, что процесс вычислений и хеширования значительно усложнён по сравнению с предыдущим алгоритмом. Память применяется для хранения псевдослучайных последовательностей, что генерируются в начале исполнения алгоритма. Без сохранения этих данных процесс получения правильного хеша удлиняется в разы. Поэтому ASIC-микросхемы, используемые для майнинга Биткоина, тут неприменимы и нужно новое решение, тем не менее универсальные вычислительные устройства, такие как видеокарты, прекрасно справляются как с одним, так и со вторым алгоритмом.

Через некоторое время свет увидел и усовершенствованный алгоритм scrypt n. Основным его отличием от предыдущей версии стало наличие новой переменной, собственно «N», которая значительно усложняла внедрение специализированных систем. При расчёте каждого нового блока сложность вычислений и необходимое количество памяти повышается, что, несомненно, приводит к необходимости наращивать запоминающее устройство своей системы. Если большой объём видеопамяти не проблема для видеокарты, то про айсик-микросхемы такого сказать нельзя. Введение scrypt n стало серьёзным ударом по ASIC-майнерам и существенно повысило защиту от монополизации тех криптовалют, на которых использовался данный алгоритм.

DaggerHashimoto – используется в криптовалюте Ethereum

DaggerHashimoto во многом напоминает скрипт, но механизм шифрования которого работает на связных, направленных ацикличных графах. Алгоритм создаёт граф последовательных узлов, каждый из которых зависит от трёх до пятнадцати случайных узлов перед ним. Когда майнер найдёт узел, номер которого лежит между 222 и 223, а хэш будет меньше, то алгоритм считается выполненным.

Таким образом, DaggerHashimoto ещё более зависит от запоминающего устройства системы и ещё более защищён от узкоспециализированных вычислительных микросхем. Количество используемых переменных очень высоко, поэтому подобрать часть кода случайно, как это бывало на алгоритме скрипт, уже практически нельзя. Однако Даггер неидеальный и уязвим для так называемых ленивых вычислений, когда отдельные части дерева графа могут обсчитываться только при необходимости.

Сейчас DaggerHashimoto переживает ребрендинг и официально был переименован в Ethash. Помимо высоких требований к памяти, к особенностям алгоритма можно отнести также сильную любовь к видеокартам в майнинге. Если говорить точнее, то именно к видеокартам компании AMD.

Scrypt-Jane

Описание алгоритмов криптовалют мы хотим закончить на довольно интересном алгоритме под названием Scrypt-Jane. Особенностью данного алгоритма является наличие сразу трёх механизмов шифрования, названных в честь латиноамериканских танцев – Salsa20, ChaCha20 и Salsa6420/8.
Главной задачей функции Salsa20 является приём 192-байтной строки и преобразование её в 64-байтную строку. Другими словами, функция сжимает строку до состояния 64-байтной, хотя она, по сути, таковой не является, то есть, она может быть длиннее данного размера, но с 192-байтной строкой уже не сравняется. Происходит это не в последнюю очередь благодаря внутреннему алгоритму сжатия под красивым названием Rumba20.

Вторая функция ChaCha20 во многом схожа с предыдущей и также представляет собой потоковый шифр. Но также она предлагает дополнительные возможности, как, например, дополнительная устойчивость к криптоанализу или улучшенное перемешивание информации на каждый раунд. То есть, при майнинге с данной функцией при использовании алгоритма Scrypt-Jane вы можете заметить, что каждый раунд имеет разную длину. И хотя на данный процесс влияют множество факторов, основная заслуга в этом лежит на плечах ChaCha20.

Последняя функция Salsa6420/8 является, по сути, улучшенной версией функции Salsa20 и позволяет работать с гораздо более высокобайтными блоками информации.

Кроме основных трёх функций, Scrypt-Jane также позволяет работать с уже известными нам алгоритмами, такими как: SHA-256 и его улучшенной версией SHA-512, а также функциями BLAKE256/512, Skein512 и Keccak256/512.

По функционированию Scrypt-Jane очень напоминает Scrypt-n и имеет аналогичные с ним особенности в плане усложнения нахождения блоков и увеличении потребляемой памяти, но является ещё более сложной системой. Основной задачей внедрения данного алгоритма было вернуть часть майнинга на центральные процессоры. И следует сказать, что частично данную задачу выполнить все же удалось. Майнинг Scrypt-Jane на видеокартах не приносит столь же большой выгоды, как на других алгоритмах, а процессоры более не выглядят абсолютно бесполезными.

Подведем итоги

Три представленных алгоритма покрывают свыше 90% рынка цифровых валют, но есть много и других. Рассмотрим наиболее популярные монеты, которые добываются при помощи каждого из этих трех алгоритмов: