В последнее время многих интересуют технические основы криптовалют. При этом считанные единицы разбираются в криптографии. Чтобы постигнуть эту науку, необходимо досконально изучить биткоин-протокол, который буквально кишит криптографическими терминами, загадочными и неудобными акронимами, вроде «SHA-256», «Scrypt», «base58check» и пр. В данной статье рассказывается об алгоритмах майнинга криптовалют наиболее доступным языком.
Как происходит майнинг криптовалют?
Традиционно криптовалюту получаают посредством майнинга. В данном случае речь идет о математическом процессе, в ходе которого с помощью компьютерной техники вычисляются и упорядочиваются огромные объемы данных. Для этих целей используют разнообразные алгоритмы хеширования (вычисления блоков).
Говоря простыми словами – алгоритм майнинга криптовалют, это схема вычисления, используя которую можно получить крипто-монету.
Осуществлять майнинг необходимо при помощи больших мощностей. Здесь действует следующее правило. Чем выше будет скорость вычисления информации, тем больше криптомонет вы заработаете. Именно поэтому майнить в гордом одиночестве – нецелесообразно. Зачастую домашние ПК не могут похвастаться большой мощностью. Чтобы майнить предельно эффективно, необходимо стать членом одного из специальных интернет-сообществ, которые еще называются пулами. Тогда вам удастся подключить свой ПК к другим компьютером и стать одним из участников мощной системы. Вот только вся прибыль между членами пула делится не поровну. Каждый зарабатывает пропорционально вложенным ресурсам.
Неудивительно, что ажиотаж вокруг майнинга, который начался в последнее время, спровоцировал рост цен на видеокарты. Последние подорожали двукратно. К примеру, если хорошее устройство стоило весной текущего года примерно 18 тыс. руб., то теперь его стоимость увеличилась до 30 тыс. руб. и более.
При этом количество майнеров заметно возросло. Во многом данному обстоятельству поспособствовал резкий скачок курсов криптовалют, который произошел в последнее время. В частности, сильно подорожала такая виртуальная валюта, как Ethereum. На протяжении последних шести месяцев ее стоимость выросла в 6 раз. Продемонстрировала уверенный рост и ZСash, другие криптовалюты.
Длительный период времени майнинг криптовалют выполняли процессоры. Потом их мощности стало недостаточно. Обусловлено это тем, что у майнинга особый алгоритм. После каждой итерации его структура становится более сложной.
Пулы способны вычислять и упорядочивать информацию в многочисленные строчки, количество которых исчисляется сотнями тысяч. Они представляют собой транзакционный блок. При этом в сети они имеют вид одной длинной строчки. Данная строчка называется хэшем. Примечательно, что основной задачей пула является вычисление нового блока. Однако, ему необходимо отыскать тот хэш, который соответствует именно данному блоку. Это как подобрать ключ к замочной скважине. Представляется, насколько сложный это процесс?
Безусловно, те виртуальные монеты, которые появились недавно, не предусматривают столько много хэшей. Следовательно, зарабатывать их намного легче. Что же касается старых монет, как биткоин, то майнить его процесс очень долгий и сложный.
Рассмотрим подробнее некоторые самые распространённые алгоритмы майнинга криптовалют.
Кратко и доступно об основных алгоритмах майнинга
Алгоритм Scrypt
Данный алгоритм майнинга криптовалют используют для хэширования лайткоина, догикоина и других криптовалют. Благодаря ему удалось уровнять в возможностях тех, кто использует для добычи виртуальных монет обычное железо, и манейров, которые применяют специальные ящики для майнинга. Дело в том, что данный скрипт пользуется не мощностью «железок», а производительностью HDD, а также видеокарт.
Впрочем, сейчас майнинг «Scrypt» не так актуален. Тем не менее, получать профит на майнинге валют таким способом можно.
Традиционный алгоритм «SHA-256»
SHA-256 – является самым именитым, поскольку это алгоритм майнинга bitcoin. Данный 
алгоритм хэширования применил С. Накамото, чтобы отыскать «красивый хэш», необходимый для завершения очередного блока вычислений. Принцип работы, следующий. На вход поступают данные, из которых извлекается «красивый хэш». Для этого используются различные комбинации строк, которые состоят из цифр, а также букв. В результате, генерируется выигрышная комбинация, и информационный блок закрывается.
Тот майнер, которому удалось отыскать подобный хэш, может рассчитывать на вознаграждение в виде виртуальных монет. Решить эту задачу без хэш-функции невозможно. При это, если входная информация будет подкорректирована хотя бы на один бит, то это спровоцирует серьезное изменение хэш-суммы.
Самые старые электронные валюты, в том числе, и биткоин, были созданы в соответствии с алгоритмом «SHA256». К ним можно отнести и Неймкоин, и STEEM, и др.
Первым майнерам было проще всего. Они легко майнили биткоины, используя лишь обычные процессоры. Но постепенно добывать виртуальные монеты стало сложнее. Тогда майнеры были вынуждены перейти на более мощные аппаратные устройства. Первоначально распространение получили графические редакторы (то есть, видеокарты), затем настал черед программируемой аппаратной техники, которая называется FPGA.
Но больше всего разочаровали разработчиков первых криптовалют «асики». Это устройства, которые были разработаны специально для работы с алгоритмом «SHA256». Их узкая направленность и высокая производительность позволили майнерам зарабатывать виртуальные монеты в разы быстрее. Ведь «асики» отличались высокой скоростью вычислений и оперативно находили «красивый хэш». По этой причине программисты разработали другие алгоритмы майнинга криптовалют.
Алгоритм «X»
Это передовая технология программирования коинов. На данный момент существуют такие алгоритмы, как «Х11», «Х13», а также «Х15». По большому счету они являются усовершенствованными версиями PoW. Что же касается числа, которое расположено после «Х», то оно означает количество функций, используемых для вычислений в блоке.
Подобные алгоритмы применяют всевозможные математические формулы вычислений. С их помощью можно осуществлять эффективный майнинг коинов посредствам видеокарт. При этом определенный процент профита из пулов получают не только сами майнеры, но и владельцы основных сетевых узлов.
С применением «Х11» был разработан такой форк, как Dash. Его капитализаций превышает 75 млн. долл. США.
Другие алгоритмы
Среди существующих алгоритмов шифрования стоит выделить «DaggerHashimoto». Он используется для майнинга криптовалюты Ethereum. Чтобы он эффективно функционировал, необходимо обладать видеокартой, которая имеет большой объем ОЗУ.
Если же говорить о «X11», то он используется в монетку Dash. Его поддерживают все современные видеокарты. Но уже совсем скоро следует ожидать появления первых партий ASIC-майнеров для Dash.
Что же касается алгоритма «Decred», то он является модифицированной версией «Blake256». Разработан для криптомонеты Decred. Поддерживает майнинг посредствам видеокарт. Зачастую для заработка Decred используется не только одноименный алгоритм, но и «DaggerHashimoto». Их необходимо запустить на программе «Claymore’s Dual Miner».
Есть и «CryptoNight». На его основе функционирует Monero. Его отличительная особенность – неплохое вычисление на процессорах. К примеру, на Intel Xeon E3 он приносит примерно 0,25 долл. США ежедневно. Конечно, это небольшая сумма. Но все же.
Наверняка, многие из Вас уже слышали о такой криптовалюте, как Zcash. Для ее майнинга используется алгоритм Equihash. А вот для получения Sibcoin, «сибирского червонца», применяется «X11Gost».
Итоги
Первые 3 вышеописанных алгоритма используются для майнинга 90% всех криптовалют. При этом каждый день находчивые люди предлагают более новые и хитроумные алгоритмы для заработка виртуальных монет. Так, относительно недавно появилась информация о скором появлении «Dagger». Данный алгоритм тут же окрестили «асикоустойчивым». Планируется, что на его основе будет функционировать криптовалютная платформа новой генерации Ethereum.
Естественно, мы так и не успели перечислить все алгоритмы, предназначенные для майнинга криптовалют. Но при этом уделили внимание самым значимым из них. Теперь вы знаете, что творится внутри вашего майнинг-комбайна и на какие цели тратится электроэнергия.
Алгоритм майнинга – это способ добычи криптовалют – биткоинов, лайткоинов и других. Сегодня существует и активно применяется большое количество разных методик.
SHA-256 – традиционный способ
SHA-256 – это классический алгоритм заработка Bitcoin, а также большинства его клонов. Он является хэш-функцией, позволяющей превращать даже крупный объем информации в значение с фиксированным количеством символов. Значение является подписью исходных данных.
Майнинг по этому методу осуществляется за счет мощности специального, центрального или графического процессора. При использовании ПО для добычи криптовалюты, программа отображает преобразовательные процессы, к примеру значение «Accepted 0aef41a3b». Набор цифр и букв – это подпись набора данных, способного включать в себя тысячи и даже миллионы строк.
Чтобы получить подходящую запись приходится перебирать огромное количество вариантов, что усложняет процедуру производства монет и делает ее более продолжительной по времени. При работе нужно получить не просто запись, а определенный хэш, имеющий в начале некоторое количество нулей, число которых определяется заданной сложностью.
Для майнинга по SHA-256 алгоритму требуется максимально мощное оборудование. Чем большей мощностью будет обладать используемое устройство, тем выше будет шанс подбора подходящей записи, которая принесет «шахтеру» заветные Bitcoin.
Именно постоянно увеличиваемые мощности используемого оборудования стали причиной, по которой с помощью обычного компьютера на заработок уже рассчитывать не приходится. Существуют мощнейшие фермы, стоимостью по несколько миллионов долларов, конкурировать с которыми попросту невозможно.
Чтобы повысить свои шансы на составление удачного блока при работе по методике SHA используют специальные ASIC-майнеры. Это специализированные устройства, которые применяются исключительно для хэширования, они обладают намного большей производительностью, чем обычные домашние или игровые компьютеры.
Еще больше шанс успешной добычи вырастает, при объединении большого количества ASIC-устройств в пулы, которые совместно перебирают комбинации, а при нахождении успешного блока, полученные биткоины делят между всеми участниками по мере сделанного ими вклада. Описываемый метод подходит не только для производства Bitcoin, но также для Peercoin, Tekcoin и т. д.
Методика Scrypt – особенности и достоинства
Еще один очень популярный метод майнинга – Scrypt. Его стали активно использовать из-за того, что простота шифра SHA-256 позволила создавать специализированное оборудование, намного более успешно выполняющее необходимые вычисления и операции, нежели CPU. Именно из-за этого сначала стали применяться для хэширования не процессоры компьютеров, а видеокарты, а еще позже АСИКи.
Scrypt усложняет процесс майнинга монет из-за увеличенной нагрузки на оперативку компьютера. По своей сути Scrypt мало чем отличается от SHA-256, он также предполагает обработку информации и ее хэширование, для которого требуются вычисления высокой сложности. Для создания блоков требуется много оперативки. Память хранит вектор битовых последовательностей, которые создаются в начале работы. Когда вектор создан начинается генерация его компонентов, что в конечном итоге приводит к созданию ключа.
Метод создания вектора известен, а потому возможна реализация технологии Scrypt с минимальными затратами памяти, если каждый элемент будет высчитываться в момент обращения. Создатели заложили в систему баланс между временем выполняемых процедур и затрачиваемой оперативкой устройства, то есть процессы, не использующие память, будут занимать очень много времени.
Это искусственное усложнение необходимо, чтобы применение специального оборудования не было слишком эффективным, чтобы с ним могли конкурировать обычные домашние компьютеры с достаточным объемом памяти.
Для повышения эффективности майнинга необходимо использовать мощные видеокарты, желательно от компании ATI. Из-за архитектурных различий, такое оборудование дает лучшие результаты работы, чем GPU карточки от фирмы Nvidia.
В целом, и SHA-256, и Scrypt работают за счет перебора огромного количества хэша для получения подходящего блока, который подойдет для создания блокчейна, а владелец устройства, нашедшего подходящую комбинацию, получит полагающееся ему вознаграждение.
Методики просто предполагают различные варианты решения поставленной задачи. Для SHA-256 важнее всего технические характеристики используемого оборудования, его производительность. Для Scrypt важнее объем памяти ОЗУ и производительность видеокарты.
Существует большое количество альткоинов, добываемых на алгоритме Scrypt. Наиболее популярный и известный – Litecoin, хотя существуют и другие. Популярность метода стала стремительно расти после того, как добыча биткоинов полностью перешла на ASIC-устройства, которым обычные персональные компьютеры не могли создать сколько-нибудь существенной конкуренции.
Другие популярные методы и системы
Scrypt-Jane – еще один популярный алгоритм, главной особенностью которого является одновременная поддержка трех систем криптографии. Scrypt-Jane имеет уникальное средство изменения сложности решаемых проблем. Система использует числовой фактор N. Он определяет объем памяти, требующийся для решения задач. Со временем исходное значение N будет увеличиваться, чаще всего увеличение происходит после нахождения определенного числа записей. При очередном увеличении значения N эффективность майнинга снижается так как для поиска нового блока понадобится больше памяти.
Scrypt-Jane изначально использовали для добычи Yacoin, но интерес к этой валюте был не очень долгим. Затем появились монеты Copperbars, Tix и т. д., но они пока не сумели даже приблизиться к популярности и стоимости биткоинов.
Еще один популярный метод – Ethash или Dagger-Hashimoto . Он используется для получения монет системы Ethereum, Ubiq, Ethereum Classic, Expanse и т.д. Этот алгоритм предполагает использование специального DAG-файла, который представляет собой блок данных размер которого изначально составлял 1 Гб. Файл используется для нахождения новой записи и получения вознаграждения. Во время добычи этот файл загружается в графическую память.
С течением времени, через каждые 30 тысяч найденных блоков, DAG растет. Увеличение файла называется сменой эпох. Каждую новую эпоху файл растет на 8 Мб. Время обнаружения нового блока у разных криптовалют отличается: для Ethereum – 30 секунд, для Ethereum Classic – 90 секунд, для Expanse – 15 секунд.
Для расчета используется видеокарта и к ней предъявляются основные требования при вычислениях. В настоящее время размер DAG составляет 2,15 Гб, что делает невозможным производство валюты с помощью карт, объем памяти которых составляет только 2 Гб. Сейчас для расчетов требуется более мощное и современное оборудование.
Для добычи криптовалюты Dash, известной также как Darkcoin и XCoin используют алгоритм x11 . Он использует 11 раундов хэширования за счет использования разных функций. Это делает методику одной из самых защищенных в мире. В отличие от SHA256 для взлома придется найти уязвимости во всех 11 функциях одновременно, если же будет взломана только 1 функция, разработчики успеют заменить ненадежный хэш.
Алгоритм создавался не только с целью повысить надежность и защиту от взлома, но еще и защитить майнинг от использования ASIC. По принципам работы X-11 мало чем отличается от описанных выше методик. Однако выгодно отличается от них безопасностью, анонимностью, а также существенно меньшим нагревом оборудования. По сравнению со Skrypt для использования X11 требуется на 30, а иногда и на все 50% меньше ресурсов на охлаждение используемого оборудования.
Описанные алгоритмы не очень сильно отличаются друг от друга, однако между ними часто приходится выбирать. Делать свой выбор необходимо с учетом имеющихся у вас возможностей. Для добычи биткоинов подходит SHA, но с ее помощью вряд ли удастся хоть сколько-нибудь заработать, если изначально не вложить несколько тысяч долларов в ASIC и даже с ним сегодня на хорошие результаты работы можно рассчитывать, только если присоединиться к существующему пулу.
Scrypt – менее требовательная методика, но и она очень популярна, а потому уровень конкуренции в работе с Лайткоинами не намного ниже, чем в сфере биткоинов, однако здесь с достаточно мощным компьютером и, войдя в хороший пул, можно надеяться на заработок, отличный от нулевого.
- Перевод
В один прекрасный момент мне захотелось прикинуть, насколько быстро можно майнить биткойны вручную. Оказалось, что для майнинга используется хеширование SHA-256, а оно достаточно простое и может быть вычислено даже без компьютера. Само собой, процесс очень небыстрый и совершенно непрактичный. Но, пройдя все шаги на бумажке, можно хорошо разобраться в деталях работы алгоритма.
Один криптографический раунд
Майнинг
Ключевая часть всей системы безопасности биткойна - майнинг. Основная идея заключается в том, что майнеры группируют биткойн-транзакции в один блок, который уже подвергают хэшированию неисчислимое число для нахождения очень редкого значения хэша, подпадающего под специальные условия. Когда такое значение находится, блок считается смайненным и попадает в цепочку блоков. Само по себе хэширование не несёт никакой полезной цели кроме увеличения сложности поиска правильного блока. Таким образом, это одна из гарантий того, что никто в одиночку с любым существующим набором ресурсов не сможет взять под контроль всю систему. Подробнее про майнинг можно почитать в моей прошлой статье .Криптографическая функция хэширования на вход получает блок с данными, а выдаёт небольшой, но непредсказуемый, выход. Она спроектирована так, что не существует быстрого способа получить нужный выход, и вы должны продолжать перебор пока не найдёте подходящее значение. Биткойн использует SHA-256 в качестве такой функции. Причём для усиления стойкости SHA-256 применяется к блоку дважды и называется уже двойным SHA-256.
В биткойне критерием валидности хэша является достаточное число нулей в его начале. Найти такой хэш так же сложно, как, к примеру, найти номер машины или телефона, заканчивающийся на несколько нулей. Но, конечно, для хэша это экспоненциально сложнее. На текущий момент, правильный хэш должен содержать примерно 17 стартовых нулей, чему удовлетворяет только 1 из 1.4x10 20 . Если провести аналогию, то найти такое значение сложнее, чем обнаружить конкретную частичку среди всего песка на Земле .
Синие блоки нелинейно перемешивают биты для усложнения криптографического анализа. Причём для еще большей надежности используются разные функции перемешивания (если вы сможете найти математическую лазейку для быстрого генерирования валидных хэшей, то возьмёте под контроль весь процесс майнинга биткойнов).
Функция большинства (Ma блок) побитово работает со словами A, B и C. Для каждой битовой позиции она возвращает 0, если большинство входных битов в этой позиции - нули, иначе вернёт 1.
Блок Σ0 циклически сдвигает A на 2 бита, затем исходное слово A циклически сдвигается на 13 бит, и, аналогично, на 22 бита. Получившиеся три сдвинутые версии A побитово складываются по модулю 2 (обычный xor, (A ror 2) xor (A ror 13) xor (A ror 22) ).
Ch реализует функцию выбора. На каждой битовой позиции проверяется бит из E, если он равен единице, то на выход идёт бит из F с этой позиции, иначе бит из G. Таким образом, биты из F и G перемешиваются, исходя из значения E.
Σ1 по структуре аналогичен Σ0, но работает со словом E, а соответствующие сдвиговые константы - 6, 11 и 25.
Красные блоки выполняют 32-битное сложение, формируя новые значения для выходных слов A и E. Значение W t генерируется на основе входных данных (это происходит в том участке алгоритма, который получает и обрабатывает хэшируемые данные. Он вне нашего рассмотрения). K t - своя константа для каждого раунда.
На схеме сверху заметно, что только A и E меняются за один криптографический раунд. Остальные слова не меняются, но сдвигаются на выходе - старое A превращается в выходное B, старое B - в новое C, и так далее. Хотя отдельный раунд алгоритма не сильно изменяет данные, но после 64 раундов, входная информация будет полностью зашифрованной.
Майним вручную
На видео я показываю как можно пройти все описанные шаги с помощью ручки и бумаги. Я выполнил первый раунд хэширования для майнинга блока. Заняло это у меня 16 минут, 45 секунд.
Немного поясню что происходит: я записал слова от A до H в шестнадцатеричной форме, и под каждым сделал перевод в двоичный вид. Результат выполнения блока Ma находится под словом C, а значения A после сдвигов и сам выход Σ0 располагаются над строкой с A. Функция выбора появляется под G, и, наконец, соответствующие сдвинутые версии E и значение после блока Σ1 идут над строкой с E. В нижнем правом углу произвёл сложение, результат которого участвует в вычислении и нового A, и нового E (первые три красных блока суммирования). Справа сверху я рассчитал новое значение A, а посерёдке располагается уже расчет нового значения E. Все эти шаги обсуждались выше и легко могут быть отслежены на схеме.
Кроме того раунда, что показан в видео, я провёл еще один - последний 64-ый хэшируюший раунд для конкретного биткойн-блока. На фотографии значение хэша выделено желтым. Количество нулей подтверждает, что это валидный биткойн-хэш. Заметьте, что нули располагаются в конце хэша, а не в начале, как я писал ранее. Причина заключается в том, что биткойн, просто-напросто, переворачивает байты полученные SHA-256.
Последний раунд SHA-256, в результате которого виден успешно смайненный биткойн-блок
Что всё это значит для проектирования «железных» майнеров?
Каждый шаг в SHA-256 очень просто выглядит в цифровой логике - простые битовые операции и 32-битные суммирования (если вы когда-либо изучали схемотехнику, то, скорее всего, уже представили себе как это может выглядеть в железе). Поэтому ASIC-микросхемы реализуют SHA-256 очень эффективно, размещая параллельно сотни блоков исполнения SHA-256 раундов. Фотография ниже показывает микросхему для майнинга, которая может вычислять 2-3 миллиарда хэшей в секунду. На Zeptobars можно поглядеть больше фото.
Снимок кремниевого кристалла ASIC-микросхемы Bitfury, которая может майнить биткойны со скоростью в 2-3 гигахэшей в секунду. Картинка с Zeptobars . (CC BY 3.0)
В противоположность биткойну, Litecoin, Dogecoin и другие похожие альтернативные -coin системы используют алгоритм хэширования scrypt , в котором изначально заложена сложность реализации в железе. Этот алгоритм во время выполнения хранит в памяти 1024 разных значений хэша, а уже на выходе комбинирует их для получения конечного результата. Поэтому требуется куда больше памяти и схематики для вычисления scrypt-хэшей по сравнению с SHA-256-хэшами. Влияние изменения алгоритма хэширования наглядно видно при сравнении соответствующего аппаратного обеспечения для майнинга - версии под scrypt (Litecoin и прочие) в тысячи раз медленнее, чем версии под SHA-256 (биткойн).
Заключение
SHA-256 неожиданно оказался настолько простым, что может быть вычислен даже вручную (алгоритм на эллиптических кривых, который используется для подписи биткойн-транзакции, был бы куда более мучительным, так как содержит кучу перемножений 32-байтных чисел). Расчет одного раунда SHA-256 занял у меня 16 минут, 45 секунд. С такой производительностью хэширование всего биткойн-блока (128 раундов ) займёт 1,49 суток, то есть получаем скорость хэширования в 0,67 хэшей в день (на самом деле, конечно же, с практикой процесс бы ускорился). Для сравнения, текущее поколение биткойн-майнеров производит несколько терахэшей в секунду, что примерно в квинтиллион раз быстрее меня. Думаю, очевидно, что ручной майнинг биткойнов не очень практичен.Читатель с reddit"a спросил о моих затратах энергии. Так как я не прилагаю каких-то серьезных физических усилий, то можно предположить что скорость метаболизма будет 1500 килокалорий в день, тогда получаем, что ручное хэширование требует почти 10 мегаджоулей за хэш. Типичное потребление энергии для железного майнера - 1000 магехэшей за джоуль. Таким образом, я менее энергоэффективен чем специализированная железка в 10^16 раз (10 квадриллионов). Другой вопрос в стоимости энергии. Дешевым источником питания являются пончики по 23 цента за 200 килокалорий. Электроэнергия у меня стоит 15 центов за киловатт-час, что дешевле пончиков в 6.7 раз. В итоге, стоимость энергии в пересчете на хэш для меня, как человека-майнера, в 67 квадриллионов раз выше. Да-а-а, понятно, что я не ухвачу удачу за хвост ручным майнингом биткойнов, и это еще не учитывая стоимость бумаги и ручек!
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.
Как я уже говорил, классическая добыча называется майнингом. А представляет собой, по сути, математический процесс вычисления и упорядочивания огромного количества данных с помощью разных алгоритмов.
Майнить желательно большими мощностями – это понятно. Чем выше скорость вычисления этих данных, тем больше награда – та самая криптомонета, которую мы вычисляем. Поэтому в одиночку сегодня майнить не имеет смысла – обычные домашние компьютеры имеет не очень большую мощность, соответственно, и награда будет не очень большой. Точнее, очень небольшой. Для майнинга существуют пулы – специальные интернет-сообщества, где каждый подключает свою мощность к общей, а прибыль распределяется пропорционально затраченным «усилиям». Грубо говоря, кто сколько вложил, тот столько и получил.
Пулы вычисляют и упорядочивают данные во многие сотни тысяч строчек. Эти данные называются блоком транзакций. Но в сети выглядят они как одна длинная строчка. Эта строчка – хэш. Задача пула – начать вычисление нового блока, но для этого нужно найти именно тот хэш, который нужен именно к этому новому блоку. Как ключ к замку. А теперь представьте сколько для этого нужно перебрать данных? Этим и занимаются пулы. У только появляющихся монет, естественно, таких хэшей меньше, а значит и майнятся они гораздо быстрее. Со старыми монетами, вроде биткоина, всё гораздо сложнее. Но в любом, случае, и я об этом тоже уже сказал, у каждой криптовалюты есть свой алгоритм хэширования. Их и рассмотрим.
SHA – 256 (читается – «ша-256» , а не «сша» и не «сха»). Алгоритм биткоина. Но не только. На нём же работают сертификаты безопасности интернет-сайтов SSL, SSH и большое число прочих. Он вообще много где используется. Разработан был АНБ США. На сегодняшний день майнинг обычными компьютерами, даже супермощными, на этом алгоритме неактуален. Вообще. Так что забудьте. Есть специальные устройства – «асики» (ASIC`s), имеющую повышенную производительность и созданные специально для майнинга на этом алгоритме. Но про них забудьте тоже. Потому что асики из серии «ни о чём» стоят от тридцати тысяч рублей и никогда не окупятся, если вы сами платите за электричество, а асики из серии «пойдёт тема» начинаются от трёхсот тысяч и тоже вполне могут не окупиться. Асики, майнящие биткоины, доступны только людям, профессионально этим занимающимся. У таких людей целые фермы по добыче, огромные мощности, они вложили бешеные деньги ещё несколько лет назад и получают хорошую прибыль. Поэтому майнинг биткоина нам не интересен (общая мировая мощность добычи биткоина — несколько млрд х млрд хешей в секунду). Просто для справки скажу, что средняя видеокарта НВидиа выдаст за сутки тысячу-две-три сатошек. Если посчитать затраты на электричество… Да и если не считать – это пшик. Гораздо выгоднее на сайтах, где их раздают бесплатно, о таких мы тоже будем говорить. Разобрались.
Scrypt (скрипт) . Используется для хэширования таких криптовалют, как лайткоин, догикоин и ряда других. В теории, он создавался для того, чтобы немного «припустить» асики и выровнять тех, кто майнит обычным железом и специальными ящиками-майнерами. Скрипт использует не производительность самих железяк, а производительность жёстких дисков и видеокарт. Поначалу это работало более или менее, однако сейчас уже тоже практически неактуально. Однако прибыль на майнинге валют этого алгоритма получать можно. Майнеры есть в продаже, когда-нибудь, может быть, поговорим и о них, если до тех пор тема не утратит свою теоретическую привлекательность.
(криптонот / криптонайт) . Скажу сразу, что это не одно и то же. Криптонайт – протокол Криптонота. Углубляться не будем, ни к чему абсолютно. Новейший алгоритм хэширования, позволяющий на данный момент полностью исключит возможность использования для майнинга криптовалют асиков. В семействе криптовалют CryptoNote каждый новый блок напрямую и неразрывно связан с предыдущим. Осуществлена возможность майнинга одновременно процессором и видеографическим устройством, что ранее было недоступным. На сегодняшний день – наиболее актуальный и прибыльный вид майнинга, доступный каждому человеку.
Сегодня описанными алгоритмами осуществляется более 95% всей добычи криптовалют мира. Есть и другие, естественно, но нам они неинтересны. До новых встреч!
Сделайте доброе дело: распространите статью!
