Sha 256 что это
Алгоритмы / Хэш-функция SHA-256
SHA-256 представляет собой однонаправленную функцию для создания цифровых отпечатков фиксированной длины (256 бит, 32 байт) из входных данных размером до 2,31 эксабайт (2⁶⁴ бит) и является частным случаем алгоритма из семейства криптографических алгоритмов SHA-2 ( Secure Hash Algorithm Version 2) опубликованным АНБ США в 2002 году.
Хеш-функции семейства SHA-2 построены на основе структуры Меркла — Дамгарда.
Исходное сообщение после дополнения разбивается на блоки, каждый блок — на 16 слов. Алгоритм пропускает каждый блок сообщения через цикл с 64 итерациями. На каждой итерации 2 слова преобразуются, функцию преобразования задают остальные слова. Результаты обработки каждого блока складываются, сумма является значением хеш-функции. Так как инициализация внутреннего состояния производится результатом обработки предыдущего блока, то нет возможности обрабатывать блоки параллельно. Графическое представление одной итерации обработки блока данных:
На текущий момент известны методы для конструирования коллизий до 31 итерации. Ввиду алгоритмической схожести SHA-2 с SHA-1 и наличия у последней потенциальных уязвимостей принято решение, что SHA-3 будет базироваться на совершенно ином алгоритме. 2 октября 2012 года NIST утвердил в качестве SHA-3 алгоритм Keccak.
Алгоритм расчёта отпечатка в виде псевдокода:
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!
«Привет, мир»: разбираем каждый шаг хэш-алгоритма SHA-256
Что такое хэш-функция?
Три основных цели хэш-функций:
SHA-256 «Привет, мир»
Шаг 1 — Предварительная работа
Преобразуем «Привет, мир» в двоичный код:
Дополните код нулями, пока данные не станут равны 512 бит, минус 64 бита (в результате 448 бит):
Добавьте 64 бита в конец в виде целого числа с порядком байтов от старшего к младшему (big-endian), представляющего длину входного сообщения в двоичном формате. В нашем случае это 88, или «1011000».
Теперь у нас есть ввод, который будет делиться на 512 без остатка.
Шаг 2 — Инициализируйте значения хэша (h)
Теперь мы создаем 8 хэш-значений. Это жестко запрограммированные константы, которые представляют собой первые 32 бита дробных частей квадратных корней из первых восьми простых чисел: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19.
Шаг 3 — Инициализация округленных констант (k)
Как и в предыдущем шаге, мы создадим еще несколько констант. На этот раз их будет 64. Каждое значение (0—63) представляет собой первые 32 бита дробных частей кубических корней первых 64 простых чисел (2—311).
Шаг 4 — Цикл фрагментов
Следующие шаги будут выполняться для каждого 512-битного «фрагмента» из наших входных данных. Поскольку фаза «Привет, мир» короткая, у нас есть только один фрагмент. В каждой итерации цикла мы будем изменять хэш-значения h0-h7, что приведет нас к конечному результату.
Шаг 5 — Созданием расписание сообщений (w)
Скопируйте входные данные из шага 1 в новый массив, где каждая запись представляет собой 32-битное слово:
Добавьте еще 48 слов, инициализированных нулем, чтобы у нас получился массив w [0… 63]
Измените обнуленные индексы в конце массива, используя следующий алгоритм:
Для i из w[16…63]:
В расписании сообщений осталось 64 слова (w):
Шаг 6 — Сжатие
Инициализируйте переменные a, b, c, d, e, f, g, h и установите их равными текущим значениям хэш-функции соответственно h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7.
Запустите цикл сжатия, который изменит значения a… h. Выглядит он следующим образом:
Все вычисления выполняются еще 63 раза, меняя переменные a-h. К счастью, мы не делаем это вручную. В итоге мы получили:
Шаг 7 — Измените окончательные значения
После цикла сжатия, во время цикла фрагментов, мы изменяем хеш-значения, добавляя к ним соответствующие переменные a-h. Как и ранее, все сложение производится по модулю 2 ^ 32:
Шаг 8 — Финальный хэш
Наконец, соединяем все вместе.
Мы прошли каждый шаг (за исключением нескольких итераций) SHA-256 в подробностях. Если хотите увидеть весь путь, что мы совершили, в форме псевдокода, заходите на WikiPedia.
Алгоритм хеширования SHA-256 — что это такое простыми словами и как работает, функции и примеры?
SHA-256 – алгоритм шифрования хэш-функции из семейства SHA-2 (Secure Hash Algorithm, с англ. – Алгоритм безопасного хэширования). Приставка 256 обозначает размер вывода – 256 бит. Существуют и другие форматы: 224, 384, 512.
Разработана для Агентства Национальной Безопасности США (АНБ) в 2001 году. Запатентована под номером 6829355 в США и распространяется свободно по бесплатной лицензии (RF).
Метод хэширования SHA-256 используется правительством и гражданскими учреждениями США согласно Федеральным стандартам обработки информации, для обеспечения защиты данных. А ещё с его помощью генерируются хеши в сети Биткоин.
Предшественник (SHA-1) был успешно атакован. В 2011 году Марк Стивенс доказал возможность коллизионной атаки, а в 2017 Google опубликовал отчёт об успешном её проведении. С тех пор браузеры отказались от SSL-сертификатов на SHA-1, и Windows прекратил поддержку закодированных алгоритмом подписей в 2020 году.
В SHA-256 атаки с нахождением прообраза могут вычислить 52, а при коллизионной атаке пока что удаётся раскрыть 46 раундов из 64.
Что такое алгоритм хэширования и шифрования sha256 (sha 256 algorithm)?
Задача хэширования – превратить информацию в строку. Функция может принять данные неограниченного размера, даже 10 мегабайт текста из 1000 книг. Процесс хеширования происходит раундами (кругами) – так можно уместить в строку любой объем. Но расшифровать обратно уже не получится. Если кому-то удастся это сделать, то алгоритм автоматически потеряет смысл.
Задача шифрования – превратить информацию в условно хаотичный набор символов, расшифровать которые можно только с помощью ключа. Зашифрованный файл размером в 10 мегабайт будет занимать как минимум столько же места, что и является главным отличием его от хэширования: оно превращает любой объем данных в строку одинаковой длины.
Биткоин не использует шифрование. Приставка «крипто» (crypto – encrypt – шифровать) в его обозначении «криптовалюта», была присвоена ему только потому, что его алгоритм цифровой подписи использует методы, основанные на эллиптических кривых, что применяются в шифровании.
Вместо этого пользователь генерирует пару – открытый и закрытый ключ. Они связаны математически, и мы можем утверждать, что получить закрытый ключ из открытого – невозможно, что и подтверждает право владения BTC.
В блокчейне у всех транзакций есть неизрасходованные выходы (UTXO), а проще говоря – балансы. Они связаны с биткоин-адресами и мы можем просматривать их в сети публично. Имея на балансе 1 BTC, у вас есть закрытый ключ от открытого ключа с этим UTXO, а значит вы сможете подписать транзакцию и будет создан новый UTXO с передачей права на открытый ключ получателя.
SHA-256 генерирует строки максимально надёжно на сегодняшний день. Достаточно, чтобы их нельзя было расшифровать, получив закрытые данные из открытого ключа.
Алгоритм удовлетворяет 4 ключевым требованиям:
Как работает майнинг на кодировке SHA-256?
В интернете есть сайты с конвертацией любого текста с помощью функции SHA-256. Можно попробовать сделать это самому.
Например, слово «Hello»: 185f8db32271fe25f561a. a518007d1764826381969.
Выходная строка неизменна, это отличает хэширование от шифрования. Если другой человек с другого устройства введёт «Hello», он получит ту же строку.
Bitcoin использует двойное хеширование. Полученный хэш, он пропускает повторно через SHA-256. Это нужно во избежание атаки «дней рождения», хотя вероятность её невелика.
Например, вводим полученный хэш от «Hello»: 185f8db32271fe25f561a. da518007d1764826381969 = 52c87cd40ccfbd78. d4c3684ed60f6513e8d16077e5b8e.
По такому принципу собирается и обрабатывается целый ряд данных. Результат – блокчейн. Цепочка блоков, образно растущая вверх. Нижние блоки невозможно достать и подменить, не разрушив при этом всё строение сети.
Древо Меркла
У каждой транзакции есть хэш. Он представляет такую же строку, выводимую с помощью функции SHA-256. Иерархическая принадлежность транзакций образовывает древо вида родитель-ребёнок. Подобно семейному древу, древо Меркла хранит данные обо всех предыдущих транзакциях. Эти данные хранятся у тысяч узлов (нод), и если кто-то попытается подсунуть в сеть ложный баланс или перевод, несоответствие историческому наследию будет обнаружено и отвергнуто сетью.
Корень Меркла добавляется в функцию наоборот. Например: b7a0c5014ae6ecb. 707a42516e94899073 вместо 37099849e61524. 019efbce6ea4105c0a7b.
Версия клиента
Актуальная версия, одобренная сетью. Например: 02000000.
Часть строк принимается в формате 4-byte «little-endian», и это одна из них.
Хэш предыдущего блока
Скрепляет блокчейн, гарантируя, что следующий блок будет ссылаться на прежде подтверждённый.
Вводится наоборот. Например: 05c2ddc616d1b90. 0000000000000000 вместо оригинального 000000000000000. 346f13a009b1d616cdd2c50.
Зеркальное отражение строки избавляет алгоритм от потери детализации. Чем больше значений, тем меньше вероятность того, что сложность окажется слишком трудной или слишком лёгкой.
Метка времени (Timestamp)
В формате системы Unix, количество секунд от начала эпохи (1 января 1970, 00:00).
Принимается сетью, только если число больше медианы временных штампов последних 11 блоков, и меньше медианы штампов, что возвращают подключённые ноды (скорректированное сетью время) + 2 часа.
Биткоин использует беззнаковое целое число для метки времени, поэтому «проблема 2038 года» откладывается еще на 68 лет.
Таргет (Target)
Сложность следующей цели. Пересчитывается каждые 2016 блоков (примерно 2 недели). Если хэшрейт в сети будет расти, увеличится и количество нулей в таргете искомого хеша, что потребует перебора большего количества хэшей при майнинге криптовалюты. И наоборот, уменьшение желающих участвовать в добыче BTC и валидации блоков, уменьшает сложность и «снижает» таргет. За 1 цикл не может быть изменён более чем в х4 раза.
Например таргет генезис блока был 00000000ffff00000000000000. 00000, в 2013 уже 0000000000000529b10000000. 00000, в 2018 – 00000000000000000049500d0. 00000, а в 2021 – 0000000000000000000cdf6f00. 00000. Судя по количеству нулей, можно легко наблюдать рост сложности.
Помещается в функцию тоже в компактном 4-байтном формате вида: f2c9749a.
Нонс (Nonce)
Аббревиатура от числа, используемого единожды, при переборе хэшей.
Мы взяли 5 известных значений, описанных выше и теперь можем начать подставлять nonce в функцию, покуда не будет найден хэш, меньше таргета.
1, 2, 3… 40348, 40349… 168437213, 168437214, 168437215…
Когда нонс подойдёт, и мы получим хэш-значение меньше таргета, установленного сетью, новый блок будет найден. Майнер может добавить в него избранные транзакции (не превышая допустимый размер блока: 1,5 МБ) забетонировать их в нём и получить за это комиссию.
Поиск следующего блока в сети произойдёт с участием этого же набора данных, что теперь изменились в связи с новыми транзакциями в древе Меркла, временем на планете, и т.д.
Особенности SHA-256
SHA-2 – это криптографическая хеш-функция и обычно является строительным блоком для других криптографических конструкций. Удовлетворяя требованиям криптографического хэширования, это односторонняя функция, которая детерминирована, быстро вычисляется, устойчива к атакам с предварительным и вторым прообразом, а также устойчива к коллизиям.
Далее её можно использовать в своих целях, наделяя особенностями. Например Bitcoin сделал двойное SHA-256.
Оборудование для майнинга
В сравнении с алгоритмом RandomX Monero (только CPU), SHA-256 майнинг не может быть устойчив к ASIC или GPU.
Для добычи BTC может использоваться любой процессор. В гонке за скоростью перебора хэшей выигрывают ASIC майнеры (интегральные схемы особого назначения), спроектированные специально под задачу добычи Bitcoin. Самые популярные производители: Bitmain, MicroBT.
SHA-256 – что можно майнить
Все форки Bitcoin пошли по простому пути и используют тот же алгоритм хэширования. Сюда входят известные «альткоины»: Bitcoin Cash, Namecoin, Peercoin, Emercoin и сотни других, менее популярных.
Ethereum разработал собственную функцию Ethash, чтобы допустить к добыче только видеокарты (до момента полного переключения на Ethereum 2.0). Litecoin – Scrypt (в попытках быть резистентным к асикам). Современные криптовалюты предпочитают алгоритм Proof-of-Stake, в которых добыча криптовалют называется стейкингом. Традиционные Proof-of-Work вычисления становятся инвесторам всё менее интересными.
Список криптовалют на SHA-256
Отсортированы по размеру капитализации.
Алгоритм SHA256
SHA 256 – это способ хеширования информации, использующийся в сети Bitcoin и многих других криптовалютах. Его название – это аббревиатура от Secure Hashing Algorithm. Создателем данной технологии является подразделение Минобороны США по нацбезопасности. Ключевая задача алгоритма – преобразование информации в определенное значение конкретной длины, которая выступает в качестве идентификатора.
Алгоритм хеширования SHA 256 позволяет контролировать эмиссию криптовалюты, поскольку является важной составляющей майнинга, а также обеспечивает максимальную защищенность сети. Чтобы заниматься добычей цифровых активов, нужно тщательно проанализировать особенности этой технологии, в частности понять, для чего она нужна и какие задачи способна решать.
Алгоритм хеширования SHA-256
Если упростить, то англоязычная аббревиатура SHA на русский переводится как «безопасный хеш-алгоритм». Это один из многих криптографических алгоритмов. Рассматриваемая хеш-функция является представителем класса SHA второго поколения. Впервые информация об этой технологии была опубликована NIST (Национальный институт стандартов США). Алгоритму был присвоен статус федерального стандарта.
SHA256 – алгоритм хеширования, использующийся для преобразования входной информации любого объема в строку фиксированного размера. Следовательно, он обеспечивает прием входа, а затем осуществляет выход четко установленной длины. Это и есть хеш. Совершенно неважно, пользователь вводит букву, слово или целую книгу – на выходе он получит код установленной длины.
Алгоритм преобразовывает информацию в 256-битный код, состоящий из 64 букв или цифр, составленных случайным образом. В результате генерируются практически уникальные комбинации, которые крайне тяжело расшифровать. Обратное преобразование невозможно, что, собственно, и делает SHA 256 одним из самых безопасных алгоритмов.
Детерминированность – еще одна важная особенность SHA, которую нельзя упускать. Сгенерированный код будет всегда одинаковым, если используют идентичные входные параметры. Эта характеристика делает данную хеш-функцию идеальной для использования в пиринговой сети Bitcoin. Сегодня есть множество других способов хеширования, а у SHA 256 немало недостатков, но он продолжает пользоваться популярностью.
Где используется
Основная сфера применения – различные приложения. SHA 256 позволяет: проверить пароль или подлинность кода, защитить от взлома различные базы данных, включая Blockchain, а также используется для цифровых подписей. С помощью алгоритма определяется целостность информации. Пользователи могут удостовериться, что загруженные данные останутся неизменными, то есть сохранится их исходное состояние.
Для лучшего понимания специфики использования рассмотрим наглядный пример: пользователь скачивает BTC-кошелек. Естественно, что для обеспечения максимальной безопасности нужно удостовериться в оригинальности его происхождения. Сделать это можно, сопоставив хеши кошелька с исходными данными, которые предоставил разработчик. По аналогичному принципу функция используется и в других сферах.
Этот способ хеширования активно применяется в различных протоколах шифрования, программах, направленных на обеспечение высокого уровня безопасности. Самый известный пример – сертификаты SSL и TLS. Их подключают практически все web-сайты. Наличие сертификата подтверждает подлинность ресурса, а также является действенным методом борьбы против фишинговых атак.
Что такое хеш-функция?
Это способ преобразования исходной информации любого объема в битовую строку фиксированной длины. Хеш-функции предназначены для выполнения трех основных целей:
обеспечение целостности информации – в дальнейшем ее нельзя поменять; принятие ввода информации абсолютно любого объема для ее последующего преобразования в код фиксированной длины; отсутствие возможности обратного преобразования, то есть из битной строки нельзя получить исходные данные.
Именно на этих трех принципах и базируются хеш-функции.
Принцип работы хеширования
Хешированием принято называть процесс преобразования исходной информации в цифровой код. Уникальность сгенерированного значения позволяет легко определить именно эти данные. Зашифрованная строка создается по специальному алгоритму, который принято называть hash-функцией. Если говорить о Биткоине, то валидное число в строке подписи блока будет всегда содержать определенное количество нулей. Оно зависит от объема уже добытых монет. Поэтому расшифровать информацию до исходного состояния невозможно.
С помощью алгоритма SHA 256 можно зашифровать абсолютно все. Например, реально превратить любое литературное произведение в цифровой код, состоящий из 64 символов. Напоминаем, что обратное преобразование невозможно. Трансформировать 64-значную комбинацию случайных чисел и букв, превратить в текст, чтобы внести в него коррективы, не получится. Воспользоваться хеш-функцией сможет каждый, открыв сайт автоматического шифрования.
Особенности протокола
Способов оптимизации подбора hash-суммы не существует. Алгоритмы семейства SHA генерируют абсолютно непредсказуемый результат в виде оригинального кода. Чтобы подобрать значение, нужно перебирать все вероятные комбинации, естественно, это абсолютно бессмысленная затея. Поэтому необходимо использовать вычислительное оборудование. Чем выше его мощность, тем быстрее будут подбираться комбинации. Соответственно, увеличиваются шансы найти нужный вариант. Наверняка вы уже поняли, что именно на таком принципе базируется майнинг.
Если говорить об особенностях хеш-функции, то нельзя обходить стороной сложные технические данные. Рассматриваемый протокол базируется на фрагментации 256 долей, отсюда и соответствующая приставка в названии. В каждом фрагменте содержится 64 байта. Перемешивание долей осуществляется по специальной криптографической системе. В результате мы получаем готовый код.
Технические данные
Хеш-функция основана на принципе Меркла-Дамгора. Массив данных разделяется на независимые блоки. Они поделены на 16 частей. После 64 перемешиваний система генерирует конкретный результат, который является основой для обработки следующего блока. Это непрерывный процесс. Он взаимосвязан, поскольку получить код конкретного блока, не имея данных о предшественниках, невозможно.
Блоки в Bitcoin-сети взаимосвязаны
Blockchain – это реестр данных, в котором хранится вся информация о проводимых в сети транзакциях. По названию понятно, что база данных основана на блоках, которые взаимосвязаны между собой. Майнеры записывают в них сведения о переводах монет за установленный период путем решения сложных задач на мощном вычислительном оборудовании. У каждого блока есть уникальная подпись – хеш-код.
Подпись каждого нового блока основана на заголовке предыдущего. Этот принцип позволяет создать консолидированную систему с максимальным уровнем защиты. В ней нельзя ничего переделать или фальсифицировать. Майнеры определяют подпись нового блока, выполняя сложные расчеты на своем оборудовании. Взамен они получают вознаграждение в виде монет.
Список всех монет алгоритма SHA-256
На основе этого алгоритма хеширования функционирует более 43 криптовалют. Естественно, что самая известная из них – это Bitcoin. Ее создателем стал неизвестный разработчик, скрывающийся под псевдонимом Сатоши Накамото. Он представил дорожную карту этого проекта еще в 2008 году. SHA 256 абсолютно точно нельзя назвать технически совершенной хеш-функцией, но, невзирая на это, она продолжает использоваться во многих других популярных криптовалютах:
С полным перечнем криптовалют, которые используют этот способ хеширования, можно ознакомиться на специальных мониторингах пулов майнинга.
SHA-256 в криптовалюте Bitcoin
Bitcoin – первая в истории криптовалюта. Именно Сатоши Накамото принадлежит идея внедрения алгоритма SHA в блокчейн. В результате, это решение стало важной составляющей протокола пиринговой сети. В рамках проекта Биткоин хеш-функция используется для подтверждения транзакций по механизму достижения консенсуса PoW. Также она позволяет генерировать новые адреса кошельков.
Подавляющее большинство форков Биткоина также используют SHA-256. Чаще всего этот способ хеширования встречается в проектах с алгоритмом достижения консенсуса Proof of Work.
SHA-256 в майнинге
Изначально добыча новых монет осуществлялась исключительно видеокартами и центральными процессорами. Однако уровень сложности постепенно рос, вследствие чего возникла необходимость в использовании более мощного вычислительного оборудования. Например, сегодня майнинг BTC обрел промышленные масштабы. Преимущественно новые монеты добываются на ASIC-устройствах. Такой способ считается самым эффективным.
Многие ASIC-майнеры поддерживают добычу криптовалют на SHA-256. Однако многие модели серьезно устарели, и их использование в сегодняшних реалиях нерентабельно. Новые поколения интегральных схем способны обеспечить более высокую hash-мощность. Впрочем, новые майнеры для этого алгоритма выпускаются регулярно, преимущественно компанией Bitmain. Это обусловлено максимальным интересом пользователей к Bitcoin.
Преимущества и недостатки
У этого алгоритма есть некое превосходство над другими способами хеширования. Во-первых, это высокий уровень популярности. Хеш-функция используется в сети Bitcoin, поэтому абсолютно все, включая производителей ASIC-майнеров, будут подстраиваться под данный протокол. Во-вторых, SHA 256 обеспечивает высокий уровень безопасности. Транзакции действительно тяжело сфальсифицировать или подделать. Естественно, что недостатки также есть:
Сегодня есть много более прогрессивных алгоритмов, например: Scrypt, Ethash, Equihash. Однако рассматриваемая хеш-функция все же востребована.