Алгоритмы майнинга криптовалют

Многие интересуются техническими основами криптовалют, но немногие знакомы с криптографией. Для того, чтобы докопаться до сути происходящего в биткойн-протоколе приходится продираться через дебри криптографических терминов, загадочных и неудобных акронимов типа SHA-256, Scrypt, base58check, RIPMD-160 и т.п.  В этой статье мы постараемся рассказать об одной из наиболее важных ее сторон – крипто-алгоритмах майнинга.

Алгоритмы майнинга криптовалют

В каждой криптовалюте используется свой определенный алгоритм шифрования, и именно его расшифровывает майнинговое оборудование, 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).

Что такое криптовалютный алгоритм?!

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.

Список алгоритмов

Алгоритмы майнинга бывают разные, сейчас их насчитывается уже более двадцати девяти видов. Рассказывать подробно обо всех существующих алгоритмах криптовалюты не вижу 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 я сосредоточу внимание на наиболее популярных и наилучших алгоритмах для майнинга.

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.

Описание алгоритмов

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.

Расширенная таблица алгоритмами шифрования криптовалют

Популярные криптовалюты и их алгоритмы

SHA-256 – патриарх всех криптовалют

Этот алгоритм хэширования был использован Сатоши Накамото для решения задач по поиску «красивого хэша», которым завершается очередной блок вычислений. Суть процесса достаточно проста: на вход поступает блок данных, в котором необходимо, путем перебора комбинаций строк цифр и букв, получить «красивый хэш», который являет собой выиграшную комбинацию и закрывает блок.

Майнер, который вычислил такой хэш, получает вознаграждение за блок в виде определенного количества монет. Для решения этой задачи используется хэш-функция. Важно помнить, что изменение входных данных всего лишь на 1 бит приведет к радикальному изменению хэш-суммы.
Самые первые криптовалюты, включая биткоин, создавались на алгоритме SHA256. К их числу также относятся: STEEM, Сounterparty, Неймкоин, Пиркоин и другие.

Первые майнеры не знали горя. Биткоины легко майнились даже на обычных процессорах. Однако, со временем сложность добычи возрастала и возникала необходимость миграции на аппаратные устройства, которые были лучше «заточены» под производство вычислений.

Так наступила сначала эпоха графических редакторов (в простонародье видеокарт), потом в дело вступили программируемые аппаратные устройства (FPGA).

Окончательно вывели из терпения создателей первых криптовалют так называемые «асики». Эти устройства были «заточены» под алгоритм SHA256 и благодаря такой узкой специализации и высокой производительности, они смогли существенно увеличить скорость вычислений, и сократили время на поиск «красивого хэша». Ответом программистов стал новый алгоритм Scrypt.

Scrypt – самый массовый алгоритм хэширования криптовалют

По своей сути он во многом повторял SHA256: на вход также подавался блок данных, в котором необходимо найти хэш. Однако, упор был сделан не на аппаратные возможности оборудования, а на баланс между оперативной памятью устройства и временем, которое необходимо для вычисления «красивого хэша».

Это была искусственно созданная сложность, для того, чтобы отсечь от майнинга «асики» и сделать их малопроизводительными. Особенности работы алгоритма Scrypt (необходимость большого количества оперативной памяти устройства) снова возродили к жизни майнинг на видеокартах.

Также разработчики стремились к тому, чтобы новый алгоритм было сложнее распараллелить и подвергнуть взлому брутфорсом. С этой целью была реализована функция «пожирания» оперативной памяти устройства.

На данный момент наибольшее количество форков создано именно на алгоритме Scrypt. Среди наиболее знакомых: Лайткоин, Dogecoin, Digitalcoin, Franco и другие. Переход на новый алгоритм был необходим для того, чтобы нивелировать неравенство в результатах майнинга между собственниками «асиков» и видеокарт. Впрочем, вскоре были созданы «асики» и под Scrypt. Так что эпическая борьба создателей «крипты» и индустрии устройств для майнинга все еще в разгаре.

Алгоритмы PoW и PoS

Proof-of-Work. В переводе с английского это словосочетание означает «доказательство работы». А Proof-of-Stake – «доказательство хранения». В основу функционирования PoW положена идея последовательного использования нескольких хэш-функций (6), которые содержались в других алгоритмах. Впервые эта идея была материализована в монетах Quark.

Алгоритм РoS используется не для вычислений хэша, а для проведения транзакций и хранения средств в системе. Его применяют “крипты”, которые добываются не майнингом, а форджингом. Суть форджинга можно выразить в формуле: “деньги делают деньги”, иными словами, чем выше баланс на вашем кошельке, тем больше новых средств на него будет начисляться. В числе криптовалют, которые используют данный способ добычи монет, можно назвать: Lisk (LSK), NXT и часть других форков.

Алгоритмы группы «Х»

Однако, рост популярности «крипты» вызвал к жизни новые алгоритмы.
Новым словом в программировании коинов стал переход на алгоритмы X11, X13, X15. По своей сути – это апгрейд PoW. Число после Х обозначает количество используемых последовательных функций, которые используются при вычислении в блоке. Увеличение количества хэш-функций рассматривается как способ борьбы с “асиками”, так как данное новшество должно было серьезно снизить их производительность.

Данные алгоритмы используют различные математические модели вычислений. Их особенностью является то, что можно эффективно майнить коины на видеокартах. Кроме майнеров вознаграждение из пулов также получают собственники «нодов» – ключевых узлов сети.
С использованием X11 был создан форк Dash, который имеет капитализацию больше 75 млн долларов.
Данный вид алгоритмов занимает второе место по популярности после scrypt.

Алгоритмы Blake 1.0 и 2.0 (256 и 512)

Вторая версия Blake стала результатом коллективного творчества 4 ученых. Впервые представлен в декабре 2012 года. Наиболее известная валюта, которая использует данный алгоритм – Siacoin (SC), рыночная капитализация которого превышает 8 млн долларов.

Алгоритмы криптовалют 2.0

Нашумевший проект «Криптовалюты нового поколения» привлек большое внимание пользователей. Наиболее известным его порождением стал Эфириум, который использует алгоритм Ethash . Некоторые эксперты утверждают: ничего нового в этой системе не увидели. Это всего лишь надстройка над биткоином, которая применяет его технологию блокчейна.

Экзотические алгоритмы хэширования

Кроме перечисленных, для создания форков используются и другие алгоритмы, но они менее популярны.

Среди них можно упомянуть: N-Scrypt, SHA3 (Keccak), Groestl, Scrypt-jane, CryptoNote. Последний из перечисленных алгоритмов обрел самую большую известность из всей этой группы. Его функциональные особенности дают возможность майнить на центральных процессорах ПК.

Также в экосистеме не нужны «ноды» и реализован высокий уровень защиты анонимности данных пользователей.
Наиболее известной криптовалютой, которая была создана с использованием алгоритма CryptoNote, является Monero (XMR). Ее капитализация на данный момент превышает 84 млн долларов.

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.

Асики содержат специальные чипы, изготовленные для дешифрования некоторых специальных алгоритмов. Для майнинга этих криптовалют на Асиках есть 3 типа алгоритмов:

• SHA256
• Scrypt
• X11

Какие валюты майнить на алгоритме sha256?

Дабы определить ценность данного алгоритма, необходимо обратиться к криптоанализу. Это дисциплина находит методы расшифровки информации без применения специализированного ключа.

Первые исследования SHA-256 на присутствие уязвимостей начали осуществляться специалистами с 2003 года. На тот момент ошибок в протоколе обнаружено не было.

Однако, уже в середине 2008 года группа экспертов из Индии смогла отыскать коллизии для 22 итераций архитектур семейства SHA. Через несколько месяцев был предложен способ разработки коллизий для усеченного варианта протокола, а затем и для 31 итерации хеширования непосредственного самого SHA-256.

Валюты, которые возможно майнить на данном алгоритме: Bitcoin, Bitcoin Cash, NameCoin, EmerCoin, Peercoin, ATB и Ghost.

Что можно майнить используя алгоритм Х11?

X11 — алгоритм хэширования, который был впервые задействован в создании форка Darkcoin, использует 11 раундов хэширования с 11-ю различными хэш-функциями  (blake, bmw, groestl, jh, keccak, skein, luffa, cubehash, shavite, simd, echo), что делает его одним из самых надежных в мире криптовалют.

Валюты, которые возможно майнить использую данный алгоритм: 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 на процессорах подойдут следующие алгоритмы:

• Yescrypt
• CryptoNight

Yescrypt – это хэш-алгоритм валюты GlobalBoost, которая была изобретена в 2014 году.

CryptoNight в данном алгоритме можно майнить намного больше криптовалют, а если быть точнее 15. Данный метод был специально разработан чтобы была возможность майнить на процессорах компьютеров. CryptoNight разработан в открытом протоколе, он так же позволяет повысить конфиденциальность в транзакциях криптовалют.

Валюты, которые майнят на процессорах:

• Monero
• Bytecoin
• Dashcoin
• Quazarcoin