Изучение алгоритмов майнинга криптовалют: «Цифровая золотая лихорадка» от Bitcoin до Dogecoin

Original Article Title: "Demystifying Cryptocurrency Mining Algorithms: The 'Digital Gold Rush' Code from Bitcoin to Dogecoin"

Original Source: Dr. Chai's Crypto

Сегодня мы погрузимся в «ядро» майнинга — алгоритм майнинга. Что такое алгоритм майнинга? Почему методы майнинга Bitcoin, Dogecoin и Litecoin так различаются? Как новичкам выбрать подходящий алгоритм для майнинга? Эта статья простым языком раскроет секреты этой «цифровой золотой лихорадки» и проведёт вас с нуля в мир алгоритмов!

01 Что такое алгоритм майнинга? «Математическая головоломка» блокчейна

Алгоритм майнинга — это основное правило криптовалютной сети, набор сложных математических инструкций, которые направляют майнеров на валидацию транзакций, генерацию новых блоков и поддержание безопасности блокчейна. Проще говоря, это как «суперматематическая задача», которую нужно решить с помощью вычислительной мощности. Майнеры, успешно решившие задачу, получают вознаграждение в криптовалюте (например, Bitcoin, Dogecoin).

>  Аналогия из повседневной жизни

Представьте себе алгоритм майнинга как замок, а оборудование майнера — как ключ. Замок Bitcoin (криптографический хеш-алгоритм SHA-256) требует сверхмощного специализированного ключа (ASIC-майнер). Разные алгоритмы определяют, какие инструменты вам нужны, сколько это стоит и сколько «золота» вы сможете заработать.

>  Основные функции алгоритма

· Проверка транзакций: Обеспечивает действительность каждой транзакции, предотвращая двойное расходование.

· Генерация блоков: Упаковка транзакций в блоки и добавление их в блокчейн-реестр.

· Механизм вознаграждения: Майнеры, успешно решившие задачу, получают новые монеты и комиссионные за транзакции.

· Безопасность сети: Сложность алгоритма делает атаку на сеть чрезвычайно дорогой, обеспечивая децентрализацию.

02 Почему существуют разные алгоритмы майнинга?

С момента появления Bitcoin в 2009 году индустрия криптовалют быстро развивалась, что привело к появлению различных алгоритмов майнинга. Почему их так много? Основные причины — три:

· Совместимость с оборудованием: Разные алгоритмы предъявляют разные требования к оборудованию. Например, SHA-256 подходит для ASIC-майнеров, а Scrypt и Ethash больше совместимы с GPU или CPU, снижая порог входа для обычных пользователей.

· Децентрализация и безопасность: Дизайн алгоритма влияет на централизацию вычислительной мощности. Алгоритмы, устойчивые к ASIC (например, Scrypt), поощряют большее участие, предотвращая монополию крупных майнинговых пулов.

· Уникальность проекта: Новый алгоритм может помочь проекту выделиться. Например, алгоритм Scrypt, используемый в Dogecoin и Litecoin, повысил безопасность сети благодаря объединённому майнингу, привлекая больше майнеров.

03 Анализ основных алгоритмов майнинга: Bitcoin, Dogecoin и другие

В настоящее время криптовалюты используют различные алгоритмы майнинга, каждый из которых имеет уникальные требования к оборудованию и особенности майнинга. Вот четыре распространённых алгоритма, с акцентом на SHA-256 (Bitcoin), Scrypt (Dogecoin/Litecoin) и кратким упоминанием других алгоритмов.

1 SHA-256: «Суперсложная задача» Bitcoin

>  Введение

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) — это алгоритм proof-of-work (PoW), используемый в Bitcoin, разработанный Национальным агентством безопасности США (NSA). Он требует, чтобы майнеры вычисляли 256-битное хеш-значение, чтобы найти результат, соответствующий уровню сложности (начинается с нескольких нулей).

>  Особенности

· Высокие требования к вычислительной мощности: Общая вычислительная мощность сети к 2025 году составляет примерно 859.01 EH/s (85.9 миллиардов миллиардов хешей в секунду).

· Специализированное оборудование: Требуются ASIC-майнеры (устройства, специально разработанные для SHA-256).

· Время блока: Около 10 минут

>  Поддерживаемые монеты

· Bitcoin (BTC)

· Bitcoin Cash (BCH)

>  Плюсы и минусы

· Плюсы: Чрезвычайно высокая безопасность, значительная стоимость атаки; высокая рыночная узнаваемость Bitcoin, относительно стабильная долгосрочная стоимость.

· Минусы: Дорогие ASIC-майнеры, высокий расход энергии

>  Подходит для

Крупных профессиональных майнеров или больших майнинговых ферм с дешёвой электроэнергией.

2 Scrypt: «Дружелюбный к новичкам» алгоритм Dogecoin и Litecoin

>  Введение

Scrypt — это алгоритм, требующий большого объёма памяти, изначально разработанный как устойчивый к ASIC. Он требует большого объёма памяти для выполнения хеширования, снижая зависимость от чистой вычислительной мощности.

>  Особенности

· Высокие требования к памяти: По сравнению с SHA-256, Scrypt больше зависит от памяти, чем от вычислительной мощности.

· Быстрое время блока: Litecoin — около 2.5 минут, Dogecoin — около 1 минуты.

· Объединённый майнинг: Dogecoin можно майнить одновременно с Litecoin для увеличения вознаграждения.

>  Поддерживаемые монеты

· Litecoin (LTC)

· Dogecoin (DOGE)

>  Плюсы и минусы

· Плюсы: Низкий порог входа, участие возможное на GPU; быстрое создание блоков, частые вознаграждения; объединённый майнинг для увеличения дохода.

· Минусы: ASIC постепенно проникают в майнинг Scrypt, конкурентоспособность GPU снижается; высокая волатильность цены монеты.

>  Целевая аудитория

Новички с ограниченным бюджетом или желающие попробовать майнинг Dogecoin/Litecoin.

3 Ethash: «Рай для GPU» Ethereum Classic

>  Введение

Ethash — это PoW-алгоритм, используемый в Ethereum Classic (ETC), разработанный как требующий памяти и устойчивый к ASIC, требует хеширования динамического набора данных (DAG, около 6 ГБ).

>  Особенности

· Зависимость от памяти: Размер DAG увеличивается со временем, достигая примерно 6-8 ГБ к 2025 году.

· Оборудование: GPU являются основными, эффективность ASIC низкая.

· Время блока: Около 15 секунд.

>  Поддерживаемая монета

Ethereum Classic (ETC)

>  Плюсы и минусы

· Плюсы: Устойчивость к ASIC, подходит для майнинга на GPU; высокий уровень децентрализации.

· Минусы: Низкая прибыльность, требуется высокопроизводительный GPU; рост DAG увеличивает требования к оборудованию.

>  Целевая аудитория

Пользователи с мощными видеокартами, желающие попробовать майнинг не-Bitcoin монет.

4 Другие алгоритмы

· Equihash (Zcash): Требует много памяти, устойчив к ASIC, подходит для майнинга на GPU, делает акцент на защите приватности.

· RandomX (Monero): Дружелюбен к CPU, устойчив к ASIC, поощряет участие обычных компьютеров, поддерживает децентрализацию.

· X11 (Dash): Комбинирует 11 различных хеш-функций, энергоэффективен и безопасен, поддерживает GPU и специализированные ASIC.

Таблица: Сравнение основных алгоритмов майнинга

Примечание: Требования к оборудованию и время блока могут незначительно отличаться из-за динамики сети. Litecoin и Dash изначально майнились на GPU, но впоследствии были вытеснены ASIC, что сделало GPU в основном неконкурентоспособными.

04 Будущие тенденции алгоритмов майнинга

Эволюция алгоритмов майнинга определяется не только технологическим прогрессом, но и затратами на энергию, экологической политикой и принципами децентрализации. На фоне ускоряющегося глобального распределения хешрейта, развития технологий производства чипов и диверсификации блокчейн-экосистемы, будущие тенденции алгоритмов майнинга могут развиваться в следующих направлениях:

>  Более эффективные алгоритмы и адаптация оборудования

С развитием производства чипов до 3нм и даже 2нм, будущие алгоритмы майнинга будут больше ориентированы на соответствие производительности оборудования и энергоэффективности. Новые алгоритмы могут сокращать избыточные вычисления, увеличивать хешрейт на ватт без ущерба для безопасности, продлевать срок службы оборудования и снижать давление на амортизацию техники.

>  Дизайн устойчивости к ASIC и оптимизация распределения вычислительной мощности

Чтобы предотвратить чрезмерную концентрацию хешрейта в крупных майнинговых фермах, больше проектов могут внедрять алгоритмы, дружественные к CPU или GPU. Например, алгоритм RandomX Monero позволяет полностью использовать кэш и набор инструкций обычных процессоров, практически сводя к нулю преимущества ASIC.

В будущем могут появиться динамические алгоритмы (например, периодические изменения хеш-функции или требований к памяти), чтобы снизить экономическую целесообразность разработки ASIC и дать индивидуальным майнерам больше времени для участия.

>  Зелёный майнинг и цели углеродной нейтральности

К 2024 году около 54% мирового хешрейта Bitcoin, по прогнозам, будет использовать возобновляемые источники энергии (источник: Bitcoin Mining Council), однако энергопотребление по-прежнему подвергается внешней критике.

Новые алгоритмы могут быть более совместимы с прерывистыми источниками энергии (например, ветровая или солнечная энергия) и интегрированы с интеллектуальными системами управления. Это позволит автоматически увеличивать хешрейт при избытке возобновляемой энергии и снижать его в периоды низкой генерации, тем самым уменьшая углеродный след и снижая стоимость электроэнергии.

>  Баланс между PoW и PoS

В сентябре 2022 года Ethereum завершил «слияние» и перешёл на PoS, что привело к снижению годового энергопотребления более чем на 99.95%, вызвав интерес к PoS со стороны различных проектов.

Однако PoW по-прежнему обладает уникальными преимуществами с точки зрения безопасности, доверия и устойчивости к цензуре. Поэтому в будущем может появиться тенденция к гибридным механизмам консенсуса (например, PoW+PoS или PoW+PoA), чтобы сбалансировать децентрализацию и энергоэффективность.

Выбор правильного алгоритма «цифровой добычи»

Алгоритм майнинга выступает в роли «математического кода» мира криптовалют, определяя порог входа, издержки и вознаграждение. Разные алгоритмы предъявляют различные требования к вычислительной мощности, энергопотреблению и производительности оборудования, что влияет на прибыльность майнинга.

Алгоритм SHA-256, используемый в Bitcoin, привлекает профессиональных майнеров своей высокой безопасностью и вознаграждением. Однако он требует дорогих ASIC-майнеров и низких цен на электроэнергию, что делает его менее доступным для малых и средних майнеров. Алгоритм Scrypt, используемый в Dogecoin и Litecoin, предоставляет новичкам возможность «добычи» с низким порогом, так как его можно майнить на GPU. Алгоритмы вроде Ethash и RandomX разрабатываются с целью устойчивости к ASIC, чтобы привлечь больше участников и способствовать децентрализации.

Будь то решение «суперсложной задачи» Bitcoin или поиск «мем-богатства» Dogecoin, понимание алгоритмов майнинга — первый шаг к успеху.