Алгоритм sha256 что майнить
Что такое алгоритм шифрования SHA-256? Принцип работы SHA-256 в майнинге биткоина
Каждый, кто пробовал майнить цифровую валюту рано или поздно сталкивался с таким термином как SHA256. Что же обозначают эта аббревиатура, какими особенностями обладает, как работает? Обо всем этом мы расскажем в данном материале.
Расшифровка SHA256 – сокращение от Secure Hashing Algorithm – это актуальный на сегодня алгоритм хеширования, созданный National Security Agency – Агентством национальной безопасности США. Задача данного алгоритма заключается в том, чтобы выполнить из случайного набора данных определённые значения с длиной, которая зафиксирована. Эта длина является идентификатором. Значение, которое получится, сравнивается с дубликатами изначальных данных, получить которые нет возможности.
Эмиссию денежной массы во многих криптопроектах обеспечивают майнеры, при этом криптодобыча не только обеспечивает генерацию новых монет, но и является основным элементом защиты пиринговой сети. Цифровой печатный станок, работает строго по заданному алгоритму шифрования, изменить который можно только путем всеобщего голосования участников сети (форка).
Алгоритм sha256, на котором базируется майнинг патриарха криптовалют — Bitcoin (BTC), был создан вовсе не на ровном месте. В его основе лежит алгоритм хеширования SHA-2, используемый для создания протоколов передачи данных в Глобальной сети (TCP/IP).
Алгоритм sha256, является одной из хеш-функций SHA-2. В этом обзоре мы расскажем вам, как работает майнинг sha-256 и в чем плюсы и минусы данного криптопротокола.
Навигация по материалу:
Что такое алгоритм шифрования SHA-256?
Аббревиатуру SHA расшифровывают как «безопасный расчет хеша». С помощью данного метода вычислений обеспечивается защита криптографических наборов данных. Ведь без специального кода, который есть только у владельца, невозможно получить доступ к зашифрованной информации.
Алгоритм SHA-2, подвидом которого является SHA-256, был разработан в начале третьего тысячелетия Агентством Национальной Безопасности США. Число 256 обозначает количество фрагментов, из которых состоит данный криптографический код.
Через несколько лет после выхода Агентство запатентовало второй выпуск алгоритма SHA-2 под лицензией Royalty-free, благодаря чему технологию можно было направить в мирное русло.
Особенности протокола SHA-256
Нет ни одного метода оптимизации подбора хеш-суммы. Протокол SHA-256 принимая определенные, выдает абсолютно непредсказуемый результат. Поиск нужного варианта выполняется путем банального перебора всех возможных комбинаций. Подбор правильного хеша дело случая, но чем больше мощность вычислительного оборудования, тем выше шансы, что вы найдете его быстрее остальных участников процесса.
Для полноты рассказа добавим немного сложной технической информации. В протокол SHA-256 данные фрагментируются на 256 долей, в каждом из которых содержится 512 бит (64 байта). Доли перемешивают по определенной криптографической схеме, которая заложена в алгоритме, и в результате образуется специальный хеш-код, объемом 256 бит. Смешивание информации повторяется 64 раза. Нужно сказать, что это не так уж много, по сравнению с новыми криптоалгоримами.
Технические параметры SHA-256:
Алгоритм основан на методике Меркла-Дамгарда, массив информации делится на отдельные блоки, в каждом из которых 16 частей. Выполнив 64 перемешивания, система выводит корректную хеш-сумму, которая служит отправной точкой для обработки следующего блока. Процесс непрерывен и взаимосвязан получить код отдельно взятого криптоблока, не имея данных о его предшественнике абсолютно невозможно.
Как работает хеширование?
Хеширование — это преобразование по заранее определенной схеме какого-либо объема входящей информации в цифровой код. Исходящее значение уникально, с его помощью всегда можно идентифицировать именно этот массив информации. Алгоритм создания зашифрованной строки (хеш-кода) называется хеш-функцией.
Валидное число в строке шифрованной подписи криптоблока биткоина должно содержать энное количество нулей. На момент составления обзора количество нулей в хеш-коде цифрового золота уже перевалило число 17. Поэтому расшифровка sha256 сложнее, чем поиск некой определенной песчинки, которая находится в произвольной точке земного шара.
Важно! В принципе зашифровать можно все что угодно хоть поэму Лермонтова «Кавказский пленник» и в результате получится шестнадцатеричный код типа: c8ba7865a9x924590dcc54a6f227859z.
Шифрование не имеет обратной силы, сделать с цифробуквенного набора текст не получится, но если в самой поэме изменить хотя бы одну точку или пробел, то хеш-код произведения будет совершено иным. Вы можете убедиться в этом сами, посетив сайт для автоматической шифровки http://crypt-online.ru/crypts/sha256/.
Зависимость блоков в сети биткион
В сети каждой криптовалюты, в том числе и биткоин, блоки представляют собой массив информации о переводах средств за определенный период. Каждый из них имеет уникальный хеш-код (подпись).
Как уже было сказано криптографическая подпись последующего вытекает из хеш-кода предыдущего, образуя целостную систему, в которой нельзя что-либо изменить или подделать. Майнеры постоянно заняты вычислением подписи нового блока, и получают награду только за результат.
Список криптовалют на SHA-256
SHA-256 представляет собой классику криптоалгоритма. Помимо первой криптовалюты Bitcoin (BTC) на нем базируются еще 43 блокчейн-проекта.
Самые популярные из них:
Плюсы и минусы алгоримта
SHA256 имеет некие преимущества перед другими алгоритмами. Это наиболее востребованный алгоритм майнинга среди всех существующих. Он показал себя как надежный к взламыванию (случается не часто) и результативный алгоритм как для задач майнинга, так и для прочих целей.
Имеются и недостатки:
Криптовалюты SHA256, как и SHA512 наиболее защищены от данного отрицательного момента, но вероятность развития риска все-таки есть. Miner на SHA256, как и на любом ином хешировании – это процесс разрешения какой-то сложнейшей криптографической задачи, которую генерирует программа для майнинге на основе информации полученной с блоков.
Майнинг при помощи хэш-функции SHA256 можно осуществлять 3 методами:
В майнинге хеш–сумма применяется как идентификатор уже присутствующих блоков, и создания новых на основе тех, что имеются. Процесс майнинга отражен в интерфейсе в виде «accepted f33ae3bc9…». Где f33ae3bc9 – это хешированная сумма, часть данных, которая требуется для дешифровывания. Главный блок включает в себя огромное число такого рода хеш-сумм.
То есть, добыча с алгоритмом SHA256 – это подбор правильного значения хешированной суммы без остановки, перебор чисел для того, чтобы создать очередной блок. Чем мощнее оборудование, тем больше шансов стать владельцем того самого правильного блока: скорость перебирания разного рода сумм зависит от мощностей. Потому как Биткоин построен на алгоритме SHA256, для конкурентоспособного майнинга на нём требуются крайне большие вычислительные мощности.
Это связывается с тем, что для добычи криптовалюты хватает производства «асиков», а именно специальной схемы особенного назначения. Асики дают возможность добывать Биткоины и прочие криптовалюты на хэш-функции SHA–256 оперативнее, результативнее и недорого.
Заключение
В конце статьи нужно извиниться перед читателем за чересчур сложное объяснение темы, но, увы, рассказ об основах криптографии нельзя отнести к разряду повседневного чтива. Что же касается перспектив SHA-256, то пока биткоин занимает львиную долю рынка данный алгоритм будет очень востребованным.
Но если патриарха цифровых активов потеснят альтернативные проекты, работающие на других алгоритмах, то SHA-256 станет достоянием историков. И такой поворот только оживит блокчейн-индустрию.
Дата публикации 16.05.2020
Подписывайтесь на новости криптовалютного рынка в Яндекс Мессенджер.
Поделитесь этим материалом в социальных сетях и оставьте свое мнение в комментариях ниже.
Список криптовалют для майнинга на алгоритме SHA256, включая биткоин (bitcoin) — какие монеты можно выгодно майнить
SHA256 – алгоритм, являющийся основой майнинга первой криптовалюты — Биткоина. Для работы с ним используется только специализированное оборудование ASIC (АСИКи). Сейчас постоянно создаются новые криптовалюты на SHA256. Многим таким монетам стоит уделить внимание, но большая их часть – скамы. Это подтверждается тем, что у них нет ни официальных сайтов, ни сообществ. В этой статье собраны все монеты на SHA256.
История появления
Сразу отметим, что это алгоритм второго поколения, созданный на основе своего предшественника – SHA-1, который в свою очередь был разработан еще в 1995 году исключительно для применения в гражданских целях. Обновленную версию ныне популярного алгоритма создали сотрудники Агентства Национальной Безопасности в 2002 году.
Уже спустя три года появился патент, позволяющий использовать алгоритм в гражданских целях. Третья версия популярного механизма появилась в 2012 году, ее разработкой занимались специалисты из агентства Национальных стандартов. Со временем, SHA-3 полностью вытеснил своих предшественников.
Расшифровать преобразованные данные невозможно, поскольку хэш-сумма не рассматривается как процесс шифрования в классической интерпретации данного процесса. Односторонний алгоритм шифрования обрабатывает неограниченное количество информации.
Стоит отметить, что абсолютно все существующие версии алгоритма Secure Hashing Algorithm создавались согласно принципу Меркла-Дамгарда: информация подразделяется на равномерные категории. Каждая группа подвергается одностороннему сжатию, вследствие чего длина данных значительно уменьшается.
Такой способ шифрования имеет массу преимуществ:
Технические параметры
Протокол предназначен для данных, которые разделены на части, объем каждой – 64 байта. Алгоритм обеспечивает консолидацию, вследствие которой и появляется 256-битный код. Основывается технология шифрования на относительно несложном раунде, цикличность которого – 64 раза.
Как уже было сказано ранее, протокол SHA-256 основывается на концепции Меркла-Дамгарда, а значит, сначала проводится разделение на блоки, а уже потом на отдельные слова.
Набор информации проходит сквозь диапазон повторений – 64 или 80. Каждый цикл сопровождается преобразованием блок слов. Итоговый хэш-код генерируется посредством суммирования первоначальных значений.
Монеты SHA256
Вот список популярных криптовалют для майнинга SHA256. Мы оценили их по популярности и хешрейту сети.
Протоколы майнинга
При рассмотрении теоретических основ осуществлении добычи цифровых монет часто приходится сталкиваться с понятиями протоколов майнинга, алгоритмов шифрования криптовалют. Протоколом цифровой валюты определяется порядок взаимодействия узлов, передачи данных между ними, устанавливаются условия признания проверки (валидации) сгенерированного блока успешной. Чтобы эти правила соблюдались, нужно справиться с алгоритмом консенсуса, что следует предпринять.
Что такое алгоритм шифрования криптовалют?
Характеризуя любую криптовалюту, нельзя не обратить внимания на одну из ее ключевых характеристик – алгоритм шифрования. Для его создания принято пользоваться сложными криптографическими механизмами, что и делает процесс добычи цифровых монеток достаточно непростым. На современном уровне «шахтеры» пользуются сложнейшим оборудованием, которое непрерывно обновляется, для расшифровки алгоритма, поиска хэша.
Результатом добычи становится появление очередного блока данных, пополняющего блокчейн.
Нахождение правильного хэша приводит к генерированию блокчейном нового блока в цепочке, неразрывно связанного с предыдущим и содержащего данные по:
Среди алгоритмов шифрования, находящих применение в мире цифровых монет, некоторые получили исключительную популярность, так как на практике доказали свою выдающуюся надежность. Они могут использоваться не для единственного блокчейна, а для нескольких криптовалют.
Какие есть протоколы майнинга
Популярность цифровых валют растет, добыча наиболее известных ведется на основании самых распространенных протоколов. Даже беглый обзор нескольких десятков успешно применяющихся потребует немало места и времени. При этом непрерывно осуществляется работа над новыми проектами, в которых, весьма вероятно, будут применены пока неизвестные алгоритмы шифрования.
Пока ограничимся шестеркой наиболее популярных.
SHA-256
К созданию алгоритма Secure Hash Algorithm, генерирующего 256-битный хэш, приложили руку специалисты крупнейшего из представителей американского разведывательного сообщества – АНБ. С его помощью Агентством национальной безопасности США в 2001 году была обеспечена безопасность работы веб-сайтов.
С 2009 года судьба этого представителя семейства алгоритмов SHA изменилась совершенно непостижимым образом. Он был использован для первой ласточки в мире криптовалют – биткойна.
Криптографическая хэш-функция используется для трансформации произвольного информационного массива в определенное значение, отличающееся фиксированной длиной. По отношению к исходному материалу значение, которое было получено в результате добычи, выступает в качестве подписи. Извлечь начальные данные оказывается невозможно.
Особенности
Насколько быстро будет вестись добыча, зависит, в первую очередь, от такой особенности как вычислительные мощности, которые для этого используются. Неимоверный рост стоимости, продемонстрированный биткойном и его форками, привел к тому, что вести добычу на обычном компьютере стало бессмысленно. Какое-то время прибыльным было применение навороченных видеокарт, но и их потеснили огромные фермы и ультрасовременные ASIC-и.
Не спадающий интерес к SHA-256:
Монеты алгоритма SHA-256
Среди монет, в основу которых положен алгоритм SHA-256, безусловным лидером остается Bitcoin (BTC). Его положение становится все более прочным, криптовалюту широко принимают практически по всему миру наряду с фиатными деньгами. Даже столь осторожная и консервативная организация, как Европейский Союз, легализовала биткойн.
К числу других широко известных токенов, использующих SHA-256, принадлежат:
Как видим, в перечне преобладают форки биткойна.
Equihash
2016-й стал годом, когда появился Zcash (ZEC) – первенец, в основу которого лег Equihash. Исследовательская группа CryptoLUX, в лице ученых из Университета Люксембурга, А. Бирюкова и Д. Ховратовича, представила продукт, который теперь успешно распространяется.
По популярности Equihash вряд ли сравним с SHA-256: его хэшрейт измеряется мега-, а не гигахэшами, на создание нового блока уходит около двух с половиной минут.
Особенности
Чем отличается Equihash:
Монеты алгоритма Equihash
Среди токенов, находящихся на верхних позициях рейтингов, нашлось немало места для тех, что используют Equihash. Кроме уже названной зекеши выделяются:
Алгоритм Ethash (Dagger Hashimoto)
Чтобы добывать главного и принципиальнейшего конкурента биткойна, эфириум, пользуются алгоритмом Ethash (Dagger Hashimoto). Второе название, приведенное в скобках, призвано засвидетельствовать двойственное происхождение. Основой послужили Dagger В. Бутерина и Hashimoto, который составил Таддеус Дрия.
Важно, что высокая производительность алгоритма Dagger сохраняется по мере усложнения сети. Комбинирование с Hashimoto позволило избавиться от врожденных уязвимостей. Так было обеспечено успешное продвижение ETH.
Дальнейшие улучшения вызвали необходимость в ребрендинге, в результате которого появилось нынешнее название.
Особенности
К особенным чертам Ethash стоит отнести:
Монеты алгоритма Ethash
Успех эфириума предопределил появление других цифровых монет, добычу которых ведут на основе алгоритма Dagger Hashimoto. Среди наиболее успешных форков и самостоятельных проектов выделяются:
Scrypt
Растущая подобно взрыву популярность биткойна неизбежно должна была вызвать появление Скрипта, призванного способствовать расшифровке SHA-256. Так появился лайткоин, составивший определенную конкуренцию родоначальнику цифровых монет.
Уже в 2014 году для его добычи стали пользоваться не только центральными процессорами и видеокартами, но и ASIC-ами.
Особенности
К ключевым чертам Скрипта следует отнести то, что:
Монеты алгоритма Scrypt
В перечне ТОП-монет, основанных на алгоритме Скрипт, находится место не только давно известному Litecoin (LTC). В нем присутствуют:
Числовые обозначения в названии призваны указать на особенную надежность алгоритма шифрования, в котором использовано 11 (!) функций. Его создатель, Э. Даффилд, хвалился, что разработка была осуществлена в течение всего лишь одного уик-энда.
Добывать на графических процессорах Dash (DASH), как несколько позже стала называться новая монета, оказалось возможно, тратя на электроэнергию на треть/половину меньше, чем на добычу биткойна с использованием ASIC.
Особенности
К отличительным параметрам Х11 относят:
Монеты алгоритма X11
Dash (DASH) продолжает держаться в компании ТОП-криптовалют, куда постепенно втягиваются и другие монеты с алгоритмом Х11:
CryptoNight
Распространению цифровых валют, фундаментом которых служат технологии кольцевых подписей и одноразовых адресов, начало положило появление алгоритма CryptoNight. Протокол под названием CryptoNote известен с 2012 года. Первой из монет стала Monero (XMR).
Особенности
К существенным чертам CryptoNight принято относить:
Монеты алгоритма CryptoNight
Monero открыл дорогу другим монетам, основанным на алгоритме CryptoNight:
Как купить криптовалюту за рубли
Проявив интерес к цифровым монетам, россияне живо интересуются практической стороной: где их продают за рубли по выгодному курсу? Такое вложение средств может оказаться оправданным, в особенности в средне- и долгосрочной перспективе, когда крипта начнет добиваться паритета с фиатными деньгами и существенно расти в цене.
Майним Bitcoin с помощью бумаги и ручки
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.
На схеме ниже показан типичный блок в цепочке и его хэш. Желтым выделены байты, которые и участвуют в процессе хэширования. В данном примере хэш валиден и имеет достаточное число нулей в своём начале. Однако это нечастый случай, и обычно майнеру приходится перебирать значение поля nonce или других доступных для изменения данных.
Структура биткойн-блока
SHA-256
Алгоритм работает с данными, разбитыми на куски по 512 бит (64 байт), криптографически их смешивает и выдаёт 256-битный (32 байта) хэш. SHA-256 состоит из относительно простого раунда, повторяющегося 64 раза. Снизу, как раз, и показан такой раунд, принимающий на вход 8 4-байтовых слов — от A до H.
Один раунд SHA-256 для восьми входных слов A-H. Схема нарисована kockmeyer, CC BY-SA 3.0.
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 Wt генерируется на основе входных данных (это происходит в том участке алгоритма, который получает и обрабатывает хэшируемые данные. Он вне нашего рассмотрения). Kt — своя константа для каждого раунда. [2]
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. [3]
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. [4]
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)
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 [3]) 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. [5]
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!