У криптовалют есть одна общая черта — все они используют алгоритмы шифрования для обеспечения безопасности и конфиденциальности пользователей. Вот только сами алгоритмы криптовалют существенно отличаются друг от друга. Конечно, количество существующих монет в разы превышает количество алгоритмов и некоторые монеты используют в своей системе одну и ту же технологию шифрования данных, но и последних уже свыше десятка.
Что такое алгоритм майнинга
Цифровые монеты разрабатывались как платежный инструмент, который должен обеспечивать анонимные, но в то же время совершенно безопасные транзакции. Достигается это путем децентрализованной проверки транзакций, которая производится на множестве узлов связи при майнинге.
Информация о транзакциях (количество монет, адреса кошельков отправителей и получателей) шифруется в своеобразное “дайджест сообщение” — хэш. Сам хэш значительно меньше текста и представляет собой строку из набора символов. Если даже незначительно изменить исходный текст — хэш будет иметь уже совершенно другой вид.
Майнеры при помощи специального оборудования занимаются именно поиском этого хэша, а алгоритм шифрования является хэш-функцией — своеобразным правилом, по которому текст произвольной длины трансформируется в хеш фиксированной длины.
В глобальном смысле, алгоритм криптовалюты — система упорядоченной и систематизированной трансформации информации в сжатый и зашифрованный вид хэш-кода.
К слову, алгоритмы хеширования применяются не только для проверки транзакций. Они также служат для аутентификации пользователей и проверки цифровых подписей. Сегодня насчитывается уже свыше десятка различных алгоритмов шифрования, используемых в цифровых валютах, но действительно популярными стали всего несколько.
Основные алгоритмы майнинга
SHA-256
Технология шифрования SHA-256 была изобретена еще в далеком 2001 году Агентством Нацбезопасности США. Сначала технология использовалась для шифрования конфиденциальных данных в протаколах TLS, SSL, PGP, SSH, но массово о ней заговорили после того, как технология была задействована в первой криптовалюте Bitcoin.
Аббревиатура SHA расшифровывается как Secure Hash Algorithm, а “256” в названии показывает, что алгоритм создает уникальный 256-битный хеш-код из исходной строки текста.
Время обработки блока на этом алгоритме колеблется от 6 до 10 минут, а скорость хеширования измеряется в Gigahash (GH/s).
Кроме ВТС, шифрования стандарта SHA-256 задействуются и во многих других цифровых монетах — Bitcoin Cash, Peercoin, Namecoin, Peercoin, BitcoinDark и другие.
Scrypt
Изначально майнить Bitcoin можно было даже на стационарном ПК, но популярность криптовалют привела к увеличению сложности сети за счет появления крупных промышленных ферм. Частные майнеры уже не могли конкурировать с дата-центрами в добыче и им на смену был предложен новый алгоритм Scrypt.
Основной задачей при разработке Scrypt было увеличение требований к характеристикам добывающего оборудования для усложнения процедуры генерации нового блока транзакций в блокчейн-реестре. В частности, ключевую роль в эффективности майнинга на алгоритме Скрипт играет размер оперативной памяти. Благодаря такому условию расходы электроэнергии и требования к хешрейту значительно снизились, если сравнивать с добычей на алгоритме SHA-256.
Изначально алгоритм был доступен только для майнинга с помощью ригов из видеокарт или ЦП, поэтому он очень полюбился майнерам-одиночкам, однако в 2014 году и под него были изобретены ASIC-устройства.
Измерение вычислительной мощности при майнинге на Scrypt осуществляется в Megahash в секунду (MH/s).
Самые популярные варианты криптовалюты, функционирующие на алгоритме Scrypt — Лайткоин, Dogecoin, Redcoin, Monacoin, Viacoin, Syscoin.
Ethash
Этот алгоритм разрабатывался специально для реализации платформы Ethereum и включает в себя две разработки:
- Dagger — алгоритм, разработанный Виталиком Бутериным специально для ETH. Он очень требователен к ресурсам оперативной памяти криптодобывающей техники. Технология в значительной мере схожа со Scrypt, но отличается еще большей производительностью.
- Hashimoto — алгоритм, нуждающийся в большом объеме памяти и ограничивающий количество возможных операций по подбору ключа. Последний факт стал причиной того, что алгоритм долго оставался устойчивым к майнингу н ASIC-ак.
Хешрейт для Ethash также измеряется в MH/s.
Алгоритм Эфира был задействован и в других криптовалютах — Ethereum Classic, Ubiq, Expanse, Pirl, Musicoin.
X11
История создания этого алгоритма началась в тот момент, когда озадаченный псевдо-анонимностью ВТС Эван Даффилд разработал план по его улучшению. Правда, криптосообщество не поддержало его идею, и он решил заняться разработкой собственной цифровой монеты. Так, на свет появилась криптовалюта Dash, ранее именуемая Darkcoin и вошедшая в ТОП лучших монет.
По словам создателя, на разработку нового алгоритма он потратил всего один уикенд. Ключевое отличие этой технологии от других является то, что вместо одной хеш-функции в нем используется целых одиннадцать. Отсюда и название.
За счет использования множества функций алгоритм получил еще более высокую степень безопасности, ведь, чтобы взломать систему, нужно взломать всех их.
Еще один приятный бонус алгоритма — энергоэффективность. Проведенные майнерами многочисленные тесты свидетельствуют о том, что добыча Dash на графических процессорах на 30-50% эффективней, чем добыча Биткоина на асиках.
На данный момент алгоритм Х11 не единственный, в котором задействованы несколько хеш-функций. По его прообразу были созданы и другие, такие как Х12, Х13, Х14 и даже Х17, но именно одиннадцатый остается самым популярным. На нем работают блокчейн-системы как Dash, Pura, Tao, Synergy, Enigma.
Equihash
Разработка впервые была представлена в 2016 году. Она была задействована в цифровой монете Zcash. Здесь функция хеширования базируется на так называемом “Парадоксе дней рождений”, что используется для определения вероятности событий.
Эквихеш требовательный, в первую очередь, к размеру ОЗУ, а не хешрейту, что делает его асикоустойчивым. Для добычи требуется минимум 2Гб оперативки. Но даже несмотря на это, для Equihash тоже были изобретены ASIC-и.
На этом алгоритме построены системы Bitcoin Gold, Komodo, ZClassic.
CryptoNight
2012 год ознаменовался разработкой нового алгоритма Криптонайт. Использование технологии в криптовалютах позволяет создавать полностью анонимные и конфиденциальные сети с взаимозаменяемыми монетами. Это достигается благодаря:
- кольцевым подписям, которые шифруют отправителя;
- одноразовым адресам, скрывающим получателя.
За счет того, что история транзакций формально отсутствует, все монеты считаются взаимозаменяемыми. Любая из монет имеет совершенно чистую историю и не может быть уличена в “грязных” сделках.
Для майнинга установлен минимальный размер ОЗУ в 2Гб, а наибольшая результативность достигается при совместном использовании GPU и CPU.
Все дело в том, что Криптонайт генерирует случайные блоки и записывает их на устройства, а не запрашивает у майнеров проверку транзакций с помощью математических вычислений, как например, это происходит при майнинге на SHA-256. За счет этого могут быть выстроены действительно децентрализованные системы, не подверженные “Атаке 51%”.
С изпользованием данной функции были построены блокчейны Монеро, Bytecoin, DigitalNote, Electroneum.
Blake256r14 и Blake256r8
Это так называемые алгоритмы полной анонимности, целью которых является достижение оптимального баланса между алгоритмами консенсуса Proof-Of-Work и Proof-Of-Stake, что в свою очередь идет на пользу децентрализации систем.
Первая криптовалюта, в которой была задействована функция Blake, появилась в 2014 году. В качестве эксперимента была создана монета Blakecoin. Позже появились и другие, такие как Decred, DiracCoin, BigCoin, StarTrek, Vcash, TrumpCoin.
Полная таблица алгоритмов криптовалют
| Криптовалюта | Алгоритм шифрования | Алгоритм консенсуса | Особенности |
|---|---|---|---|
| Bitcoin (ВТС) | SHA256 | PoW | Праотец всех существующих криптовалют, признанный уже многими правосубъектами. |
| Ethereum (ETH) | Ethash | PoW | Платформа, предназначенная для легкого создания блокчейн-архитектур с возможностью токенизировать проект. |
| Litecoin (LTC) | Scrypt | PoW | “Цифровое серебро”, альтернативное биткоину, только с увеличенной скоростью транзакций и облегченным майнингом. |
| Ripple (XRP) | ECDSA | — | Валюта, разработанная для интеграции с банковской системой с помощью создания платежных шлюзов. Добывать монету нельзя. Полная эмиссия была произведена сразу после старта запуска. |
| EOS (EOS) | SHA-256 и ECDSA | PoS | Главный конкурент Эфириума, который также предлагает построение блокчейн-систем в рамках проекта. |
| Bitcoin Cash (BCH) | SHA-256 | PoW | Самый популярный форк биткоина, появившийся в результате разделения сети на почве споров о необходимости увеличения размера блока транзакций. |
| Dash (DASH) | X11 | PoS и PoW | Первая полностью анонимная криптовалюта с открытым и скрытым блокчейном. |
| Stellar (XLM) | Ed25519 | Stellar Consensus Protocol | Форк Ripple, работающий на собственном протоколе и также не поддерживающий майнинг. |
| Monero (XMR) | CryptoNight | PoW | Монета, обеспечивающая высокую степень анонимности и устойчивая к майнингу на асиках. |
| Peercoin (PPC) | SHA-256 | PoS и PoW | Крипта разрабатывалась как альтернативная версия ВТС с оптимизированной добычей за счет добавления в консенсус алгоритма PoS. |
| Dogecoin (DOGE) | Scrypt | PoW | Разработан по примеру Лайткойн. В основу идеи лег популярный мем. |
| Cardano (ADA) | Ed25519 | PoS | Децентрализованная платформа нового поколения, предназначенная для повсеместного внедрения криптовалют в реальную экономику. |
| Ethereum Classic (ETC) | Ethash | PoW | Форк Эфириума представляющий собой оригинальный первоначальный блокчейн. |
| ZCash (ZEC) | Equihash | PoW | Криптовалюта с высоким уровнем анонимности. |
| NEO (NEO) | SHA-256 и RIPEMD160 | PoW | Закрытая блокчейн-сеть, созданная для модернизации Эфириум. |
| Bitcoin Gold (BTG) | Zhash | PoW | Популярный форк ВТС. |
| Bytecoin (BCN) | CryptoNight | PoW | Сверх анонимная и защищенная криптовалюта, которую невозможно взломать. |
| NEM (XEM) | Catapult | Proof-of-Importance | Для функционирования задействуется два блокчейна: приватный и публичный. Майнинга нет, но можно зарабатывать с помощью харвестинга. |
| ICON (ICX) | LFT | PoS | Сеть третьего поколения, которая может взаимодействовать с другими блокчейнами. |
| Stratis (STRAT) | X13 | PoS | Платформа для разработки корпоративных проектов на блокчейне, основная задача – сделать блокчейн более понятным для широкого круга людей. |
| Decred (DCR) | Blake256 | PoS и PoW | Модернизированная версия Биткоина. |
| Steem (STEEM) | SHA-256 | PoS и PoW | Позволяет получать вознаграждения за авторский контент. |
| Ubiq (UBQ) | Ethash | PoW | Фактически, это клон Эфириума. |
| Burst (BURST) | Shabal256 | PoC | Форк NXT, где впервые задействовали алгоритм консенсуса PoC. |
| PinkCoin (PINK) | X11 | PoS и PoW | Валюта обеспеченная физическим активом — бриллиантами. |
| Monacoin (MONA) | Lyra2REv2 | PoW | Японские цифровые деньги, имеющие пока неофициальный статус национальной крипты. |
| Musicoin (MUSIC) | Ethash | PoW | Децентрализованная платформа, на которой музыканты могут обмениваться своими произведениями. |
| Expanse (EXP) | Ethash | PoW | Платформа, на которой каждый может построить свой блокчейн проект. |
| Syscoin (SYS) | Scrypt | PoW | Криптовалюта, предназначенная для защищенной торговли активами. |
| DigiByte (DGB) | SHA-256 | PoW | Модернизированная версия ВТС, предназначенная для удобных транзакций, а не спекуляций с курсом. |
Большинство новых алгоритмов разрабатывались для модернизации и усовершенствования старых. Каждый из них заточен под решение определенных проблем: облегчение майнинга, улучшение анонимности, ускорение транзакций. Очевидно, что и на этом эксперименты не закончатся, что и к лучшему, ведь технология блокчейн вместе с криптографией не только подарили миру альтернативное средство расчета, но и принесли массу новшеств.
