Алгоритмы майнинга: описание видов и таблица криптовалют

Знание как работают алгоритмы майнинга криптовалют, пусть даже без математических подробностей, будет полезно не только майнерам при выборе оборудования для ферм. Это полезно всем: от трейдера до инвестора. С какой скоростью добываются новые монеты и защищаются транзакции – один из важных факторов, влияющих на биржевые курсы и будущее движение цены.

алгоритмы майнинга

Все алгоритмы майнинга предназначены для поиска уникальных хеш-функций, которыми помечаются блоки, содержащие в себе информацию о денежных переводах. Если функция найдена такой блок считается смайненным и попадает в общий блокчейн.

Сами по себе хеши не несут никакой смысловой нагрузки и не используются для чего-либо другого, кроме идентификатора блока. Через определенное количество функций время их поиска (сложность сети) увеличивается.

Обзор популярных алгоритмов

Большинство криптовалют имеет открытый код и каждый может сделать на его основе свою монету (хардфорк). Из всего разнообразия вариантов используется не так много и давайте начнем с того какой алгоритм у Биткоина, так как он послужил фундаментом для всех последующих:

  • SHA-256

Входные данные разделяются на сегменты по 512 бит (64 байта), каждый из которых затем проходит криптографическое кодирование, все результаты суммируются, и на выходе получаем 256-битный (32 байта) хэш. На рисунке преобразование в хеш восьми 4-х байтных слов от A до H.

SHA-256

Несмотря на внешнюю сложность SHA-256 оказался легко реализуемым для быстрого поиска сначала на центральном процессоре (CPU), затем по мере роста сети на графических картах (GPU) и специализированных микросхемах (ASIC).

Все последующие алгоритмы для майнинга были направлены на увеличение времени поиска. Это дает шанс заработать майнерам, не обладающих дорогостоящими ASIC-устройствами.

  • Script

Первый алгоритм криптовалюты разработанный как усложнения нахождения нового блока. Если в SHA-256 перебор идет последовательно, в данном случае сразу генерируется большое количество битовых последовательностей. Затем они выбираются и перемешиваются в случайном порядке и только затем подвергаются криптографической обработке.

Script

Такая схема требует значительного объема оперативной памяти, что делает неэффективным ASIC-майнинг. Как и в предыдущем случае, результат майнинга Script валюты зависит в первую очередь от скорости работы памяти и только потом от математических вычислений.

  • CryptoNight / CryptoNote

Следующее усовершенствование криптовалюты, работающей по алгоритмам Scrypt. Как и в предыдущем случае, в первую очередь все зависит от скорости работы памяти и только потом от математических вычислений. Дополнительно используются:

  • Буфер для хранения промежуточных результатов объемом 2Mb.
  • 64-битное умножение и дополнительные хеш-функции.
  • Шифрование AES для процессоров Intel.

Валюты с CryptoNignt стремятся сделать разработку ASIC-чипов еще более невыгодной. Кроме того если подобные устройства появляются, алгоритм легко можно усложнить и производителям все приходится начинать с нуля.

  • Blake256 / Blake2b

Группа хеш-функций, в которых реализована встроенная защита от повторных трат, DoS атак на узлы сети и внутреннее сжатие по безопасному алгоритму ChaCha. На базе Blake работает алгоритм Scrypt-J, доступный для майнинга как на ПК, так и на ASIC.

Blake256 / Blake2b

  • Dagger-Hashimoto / Ethash

Следующая попытка создать выгодные алгоритмы для майнинга на видеокартах от Ethereum – второй криптовалюты по цене и капитализации после Биткоин. Если в CryptoNight генерировался набор цифровых последовательностей, то здесь имеем дело с деревом (графом) последовательных узлов похожих на блокчейн.

Dagger-Hashimoto / Ethash

Теперь вероятность случайно подобрать нужное значение функции практически нулевая, нужно полностью перебрать весь граф, что нереально на любом количестве GPU.

  • X11 / X13

Валюты на алгоритме Х11 в своих расчетах хеша используют вместо одной, как SHA-256 или CryptoNote, последовательную цепочку из 11 функций для достижения максимальной конфиденциальности и устойчивостью к взлому.

таблица расчетов хеша для алгоритмов X11 и X13

Цифры после X означает длину цикла вычислений: 13 в X13, X15 и так далее. Несмотря на большое количество математики, X11 валюты потребляют до 50% меньше ресурсов при майнинге, особенно на CPU.

  • Lyra2RE

Как и в семействе X(…) работает одновременно по нескольким алгоритмам, в том числе упоминавшийся выше Blade256. Кроме сниженного потребления ресурсов никаких других преимуществ алгоритм Lyra2RE перед конкурентами не имеет.

  • EСDSA

Надежные математические алгоритмы и криптовалюты обеспечивающие дополнительные возможности востребованы в корпоративном секторе, что показал Ripple, использующий в своем майнинге EСDSA для функции электронной подписи по стандартам ISO.

EСDSA

За пределами корпоративного сектора используется редко, более простых протоколов пока достаточно для поддержки только денежных переводов.

  • Smart contract / Blockchain

Строго говоря, это не алгоритм майнинга, а программный протокол исполнения электронных документов (контрактов) на оговоренных заранее условиях. Мы упомянули его только для уточнения терминологии, часто описывая виды алгоритмов криптовалют, его путают с Ethash.

Такая же подмена понятий встречается и в понимании блокчейна (blockchain): начинающие майнеры считают, что он построен по такому же принципу, что и созданные блоки. На деле, как и смарт-контракты, это только база для хранения данных, которая реализуется на любом языке программирования.

Локальные криптовалютные алгоритмы

Кроме общедоступных с открытым кодом существуют криптовалюты и их алгоритмы, использующиеся только в рамках определенных проектов и закрытых децентрализованных сетей:

  • BOINC

Открытая сеть университета Берли объединяющая вычислительные мощности через интернет и блокчейн для решения проблем в медицине, астрономии, математики и других естественных науках. Для внутренних расчетов используется своя валюта Gridcoin, для майнинга которой не требуется мощные фермы и компьютеры.

  • Stanford Folding

Аналогичный проект от Стенфордского университета для поиска новых лекарств от тяжелых и неизлечимых в настоящее время болезней, таких как синдром Альцгеймера. Валюта Folding Coin (FLDC).

  • NXT

Платформа для запуска защищенных децентрализованных приложений с собственным блокчейном: платежных и торговых систем, мессенджеров и прочих требующих криптографической защиты. Алгоритмы для криптовалюты NTX используют Биткоин как основу и ее можно как майнить, так и купить на биржах.

  • LBRY

Сеть для публикации арт-контента (музыка, видео, тексты), его обмена и продажи с контролем авторских прав через блокчейн. Расчеты идут как обычным способом, так и через собственную монету LBRY Credits. Наблюдения за процессом и результатами майнинга позволяют сделать предположение, что это еще одна криптовалюта с алгоритмом x11.

  • Smartchain

Децентрализованное хранилище с расширенными функциями хранение, передачи и верификации данных. Открытый проект с собственной валютой Radium, которая торгуется на ведущих торговых площадках.

Таблица алгоритмов с криптовалютами

В таблице ниже предоставлено перечень алгоритмов для майнинга из соответствующими криптовалютами для каждого из них:

таблица алгоритмов с криптовалютами

Заключение

Сравнение алгоритмов майнинга чаще всего идет по оборудованию, которое требуется для эффективной добычи. Низкое потребление ресурсов это плюс, но текущая сложность большинства сетей достигла такого уровня, что на CPU добычу можно только запустить и прибыль от него будет минимальна.

Цифровые деньги динамично развивающийся сектор мировой экономики и конечно будут появляться новые алгоритмы криптовалюты, но большинство будет на базе одного из перечисленных в статье за исключением закрытых корпоративных решений.

Понравилась статья? Подпишитесь на обновления:
Ссылка на основную публикацию