С момента появления первой криптовалюты – биткоина уже прошло почти десять лет. С тех пор появилось множество других криптовалют, основанных на различных алгоритмах хеширования, которые применяются при создании их блоков.
В связи с этим различаются и способы проведения вычислений, необходимых для нахождения хешей, которые позволяют добывать криптовалютные активы как награду за поддержание работоспособности блокчейна. Чаще всего процесс проведения таких вычислений называют майнингом.
В этой статье речь пойдет об отличиях алгоритмов майнинга криптовалют, что может оказаться очень полезным при выборе наиболее выгодных из них для конкретного оборудования.
Что такое алгоритм в майнинге
Чтобы лучше понимать, что такое алгоритм майнинга, нужно разобраться в том, что такое криптовалюта и блокчейн.
Криптовалюты задуманы как платежный инструмент, который должен обеспечить возможность безопасной оплаты в ненадежной среде, такой, как интернет. Это достигается тем, что их выпуск осуществляется децентрализовано, с помощью большого количества компьютеров, осуществляющих одинаковые вычисления и хранящие одну базу данных о транзакциях и принадлежности цифровых активов — блокчейн.
Блокчейн – это цепочка связанных между собой криптографической функцией данных. Данные могут быть различного характера: информация о транзакциях, небольшие программы, справочные данные, нотариальные данные и прочее.
В блокчейнах криптовалютных активов в основном содержатся данные о транзакциях, служебная информация, а также информация о том, кто создал определенный блок информации, связал его с предыдущим с помощью определенной хеш-функции по четко обозначенному консенсусу с другими участниками сети и получил за это вознаграждение.
Правило, по которому связывается один блок с предыдущим в блокчейнах криптовалют, механизм консенсуса в сети, а также использующаяся при этом криптографическая хеш-функция и называется алгоритмом майнинга. Это фактически объединение двух алгоритмов: шифрования (хеш-функция) и достижения консенсуса (доказательство выполненной работы или другой способ согласования, который требует взаимодействия с другими участниками сети).
Существуют различные блокчейны, в том числе не связанные с криптовалютами, в которых построение цепочки данных блокчейна не представляет никакой выгоды тому, кто его осуществляет. Но это в основном централизованные, частные блокчейны, владельцы которых не заинтересованы в децентрализации и открытости, а преследуют иные цели.
Для тех, кто заинтересован в получении выгоды от добывания криптовалют, в первую очередь интересны те блокчейны и их алгоритмы, которые дают практическую возможность заработка монет на имеющемся оборудовании.
Знание того, какой алгоритм выгодней майнить, позволит осуществлять добывание криптовалют более осознанно и рентабельно.
Виды майнинга
Майнингом обычно называют оплачиваемую работу по обеспечению функционирования различных криптовалютных платформ. Оплата заключается в получении вознаграждения за проведение определенной работы по созданию новых блоков, включению в них определенной информации, хранение и передачу данных и другую деятельность.
Существует множество различных видов майнинга, а некоторые криптовалюты используют сразу несколько алгоритмов.
Самые популярные алгоритмы для майнинга в настоящее время это: PoW с разными функциями хеширования, PoS и PoC:
- Проведение вычислений и получение вознаграждения после достижения консенсуса за доказано выполненную работу.
Этот алгоритм называют PoW от английской фразы proof of work. При этом алгоритме тот, кто обладает наибольшей вычислительной мощностью, может находить больше блоков и получать большее вознаграждение. При серьезном увеличении производительности он способен захватить более пятидесяти процентов мощности сети и фактически управлять ею, подрывая принцип децентрализации. Самыми распространенными из них являются: Биткоин, Эфир, ZCash, Монеро и много других. PoW был основным на заре становления криптовалют, но постепенно вытесняется другими, более энергоэффективными алгоритмами.
- Содержание узлов сети, которые выполняют вычисления, служат маршрутизаторами, валидаторами и выполняют различные иные функции.
Этот алгоритм называют PoS (стейкинг) от английского proof of staking. Он подразумевает существование второго уровня сети, который обеспечивает ее функционирование. Обычно это осуществляют компьютеры, на которых запущено программное обеспечение, выполняющее узловые функции – так называемые ноды или мастерноды. Их владельцы получают за постоянную работу по поддержанию работоспособности сети вознаграждение. Чтобы стать владельцем ноды, как правило, нужно иметь определенную сумму монет этой платформы, которые отдаются в залог. Самые известные монеты этого алгоритма – Sibcoin, Horizen, Nem, BlackCoin и другие.
- Хранение информации;
Этот алгоритм называют PoC (proof of capacity), ранее — proof of storage. При этом вознаграждение получают за сдачу в аренду пространства на своем диске. Самые известные монеты этого алгоритма – Burst, Storj.
- Передача в совместное использование имеющегося канала связи, доступа к сети и прочие.
Этот алгоритм дает возможность заработка путем передачи в совместное пользование точки доступа WiFi, путем продажи корпоративному сектору не использованных пользователем пакетов СМС, а также иные способы получения выгоды от сдачи в аренду имеющихся коммуникационных возможностей. Примером такой криптовалюты является проект QLC Chain.
Кроме того, существуют различные гибридные алгоритмы майнинга, например:
- Siacoin (SC), который добывается по алгоритмам PoW (хеширование Blake2b) и PoC;
- Dash, Decred, Peercoin (PoW+PoS);
- криптовалюты, использующие множество хеш-функций (например, Digibyte с пятью алгоритмами PoW: Groestl, Skein, Qubit, Scrypt и Sha256).
Существуют и другие, более новые алгоритмы для майнинга, которые в основном являются немного доработанными копиями уже давно существующих алгоритмов, но иногда являются оригинальными разработками энтузиастов, например, PHI1612 – гибридный PoW+PoS энергоэффективный алгоритм, оптимизированный для видеокарт и процессоров, имеющий защиту от ASIC и Nicehash, применяемый в таких криптовалютах:
- LUXCoin (LUX);
- Folm Coin (FOLM).
Он использует комбинацию из 6 алгоритмов хеширования: Skein, JH, Cubehash, Fungue, Gost and Echo.
В 2018-19 годах рынок криптовалют пережил период стагнации, наибольший интерес вызывали криптовалюты, демонстрирующие высокую рентабельность майнинга. Впрочем, позволить себе добывать виртуальные монеты, не зарабатывая на этом ни цента могли позволить, себе только криптоэнтузиасты такие, как Сатоши Накамото и Хел Фини. Низкий им поклон, без этих людей блокчейн-технология не смогла бы продвинуться так далеко вперед, всего за одно десятилетие. Однако, майнинг давно поставлен на коммерческую основу, и ничего изменить уже нельзя. Да и не стоит. Рассмотрим, на каком алгоритме майнят эфириум и другие популярные монеты
PoW алгоритмы майнинга криптовалют
Этот алгоритм в настоящее время является самым распространенным и выгодным для майнинга.
Эфириум, монета, благодаря которой в 2016 году началась вторая волна популярности майнинга, добывается по алгоритму PoW с хеш-функцией Ethash, которая ранее называлась DaggerHashimoto. Этот алгоритм требователен к объему и производительности видеопамяти, что связано с необходимостью обработки большого объема данных, называемого направленный ациклический граф DAG (от английского Directed Acyclic Graph).
Существует довольно много популярных криптовалют, использующих этот алгоритм, среди которых:
- Ethereum (ETH);
- Ethereum Classic (ETC);
- Dubaicoin (DBIX);
- Ellaism (ELLA);
- Callisto (CLO) и другие.
Помимо алгоритма PoW с хеш-функцией Ethash существует огромное количество других криптовалют, использующих следующие функции хеширования:
SHA-256
SHA-256 – самая первая криптографическая функция, использованная для криптовалют в блокчейне биткоина. Она требует очень большой скорости вычислений и не очень требовательна к памяти оборудования.
Алгоритм SHA-256 является модификацией хеш-функции SHA-2, разработанной американским Агентством нацбезопасности в 2002 году. Он используется в более, чем 150 других криптоактивах, среди которых:
- BitcoinCash (BCH);
- Peercoin (PPC);
- Namecoin (NMC);
- BetaCoin (BET);
- Terracoin (TRC);
- Ixcoin (IXC);
- Joulecoin (XJO);
- Unobtanium (UNO).
В настоящее время майнинг на этом алгоритме рентабелен только на высокопроизводительных ASIC-ах.
CryptoNight
CryptoNight – CryptoNightHeavy
Монеты этого типа претендуют на звание самых анонимных криптовалют. Это достигается, среди прочего, благодаря оптимизации этого алгоритма для вычислений на процессорах с быстродействующей кэш-памятью. Хорошую производительность при майнинге на этом алгоритме имеют и видеокарты. Это позволяет очень сильно децентрализовать сеть, потому что теоретически любое устройство, имеющее процессор, может майнить эти монеты. Кроме того, это, наверное, самый холодный алгоритм PoW для майнинга ,что привлекает к нему внимание майнеров при жаркой погоде и ограниченных лимитах электроэнергии.
На технологии CryptoNight – CryptoNightHeavy существует множество криптовалют, самыми известными из которых являются:
- Haven (HVN);
- Ryo (RYO);
- Electroneum (ETN);
- DigitalNote (XDN);
- Karbo (KRB).
В настоящее время уже выпущены ASIC-и на алгоритм CryptoNight, но самая популярная монета этого алгоритма – Monero, перешла на блокчейн RandomX, который позволил избежать атаки на сеть.
Equihash
Equihash –популярный алгоритм, довольно сильно нагружающий видеопамять и графический процессор при майнинге на видеокартах. Он используется в таких криптовалютах, как:
- ZCash (ZEC);
- Bitcoin Gold (BTG);
- Bitcoin Private (BTCP);
- Komodo (KMD);
- ZenCash (ZEN);
- ZClassic (ZCL);
- BitcoinZ (BTCZ);
- Hush (HUSH);
- Zero (ZER);
- Bitgem (BTG);
- Zelcash (ZEL).
Для алгоритма Equihash выпущены ASIC-и, которые в настоящее время делают нерентабельным майнинг на видеокартах большинства монет на этом алгоритме. Для защиты от АСИКов некоторые проекты, например, Bitcoin Gold, перешли на модифицированные варианты алгоритма зикеш.
Scrypt
Scrypt – это алгоритм, сильно нагружающий память при вычислениях. Майнинг на алгоритме Scrypt в настоящее время выгоден только на специальном оборудовании.
На этом алгоритме существует довольно много давно известных криптовалют, например, Litecoin (LTC), Mooncoin (MOON).
X11 и выше
Алгоритмы шифрования от X11 и выше используют сразу несколько функций хеширования, иначе говоря, они мульталгоритмные, а число в названии их функции обозначает, сколько их используется.
В настоящее время самой известной криптовалютой, которая майнится по алгоритму X11 является DASH. Владельцы сумм более 1000 монет DASH могут зарабатывать по алгоритму PoS около 5,8 монет в месяц. Майнинг PoW этой монеты рентабелен только на ASIC-ах.
Алгоритм шифрования X17, который пока считается защищенным от ASIC-ов, используют следующие криптовалюты:
- Verge (XVG);
- Shield (XSH);
- MktCoin (MLM);
- Volvox (VVX).
Hex
Hex – довольно новый алгоритм в майнинге на видеокартах. Хеширование Hex используется при добывании монеты XDNA (XDNA), которая добывается по гибридному алгоритму PoW+PoS;
Xevan
Xevan – не очень известный у майнеров алгоритм для видеокарт, использующий комбинацию хеш-функций X17 и 128 битного шифрования.
Алгоритм Xevan применяется в блокчейнах следующих монет:
- BitSend (BSD);
- Globaltoken (GLT).
NeoScrypt
NeoScrypt – это обновленный алгоритм, разработанный для замены Scrypt. Он защищен от ASIC-ов и меньше нагружает память в сравнении со Scrypt.
Хеш-функция NeoScrypt применяется в таких криптовалютах:
- Feathercoin (FTC);
- GoByte (GBX);
- UFOCoin (UFO);
- Trezar Coin (TZC);
- Guncoin (GUN);
- Vivocoin (VIVO) и много других.
Lyra2Z
Lyra2Z — Lyra2REv2 – алгоритмы, использующие последовательно сменяющие друг друга функции Blake256 и Lyra2 .Они оптимизированы на уменьшенное энергопотребление при майнинге на видеокартах.
Алгоритмы Lyra2Z — Lyra2REv2 в прошлом были популярны для майнинга криптовалют на видеокартах Nvidia, но разработчики устройств на интегральных схемах уже добрались и до них. Самые известные монеты:
- Monaoin (MONA);
- Verge (XVG);
- Shield (XSH);
- Argentum (ARG);
- Straks (STAK);
- Absolute (ABS).
ProgPow
«Асикоустойчивый» протокол криптодобычи ProgPow был запущен осенью 2018 и произвел настоящий фурор среди майнеров. Первой монетой на этом алгоритме стал очередной форк первой криптовалюты Bitcoin, под названием Bitcoin Interest(BCI). Команда Виталика Бутерина тоже обратила на ProgPow пристальное внимание, но дальше изучения возможностей дело не пошло. Но появление закрытого для промышленной криптодобычи алгоритма добавило оптимизма gpu-майнерам. За два последующих года компаниям по производству АСИКов так и не удалось выпустить устройства под этот алгоритм.
Доступные для добычи монеты:
- Veil (VEIL);
- Zano (ZANO);
- Bitcoin Interest (BCI);
- EtherCore (ERE);
- Super Zero (SERO);
- Epic Cash (EPIC)
Kawpow
Чтобы предотвратить доминирование ASICs в майнинге в сети Ravencoin, разработчики перевели монету на новый алгоритм майнинга KAWPOW. Данный протокол является производной от ProgPOW с параметрами специально для Ravencoin. Хард-форк сыграл на руку владельцам AMD gpu-ригов. Добыча на красных графических процессорах стала приносить высокий профит.
MimbleWimble
MimbleWimble был разработан еще в 2016 году. Создатели позиционировали его как протокол с повышенными возможностями масштабирования и конфиденциальности. Название взято из книг про Гарри Поттера, там выражение MimbleWimble используется в качестве «заклятия косноязычия», мешающего оппоненту мага внятно произносить заклинания. Протокол способен маскировать данные о финансовых операциях. Поскольку изначальная версия несовместима с языком скриптов, в криптодобыче она никогда не использовалась. Но на основе технологии MimbleWimble был выпущен целый ряд POW-алгоритмов майнинга с повышенной степенью приватности и высокой скоростью обработки транзакций. Две первые имплементации Grin и Beam вышли на торги в январе 2019 года. Позже, был выпущен целый ряд модификаций алгоритма Cuckoo Cycle (криптовалюта Grin). Поддерживаемые монеты:
- Grin (GRIN);
- Beam (BEAM);
- Swap (XWP);
- BitTubeCash (TUBE);
- MWC-CT31 (MWC);
- Aeternity (AE);
Octopus
Алгоритм Octopus используется для майнинга Conflux (CFX). Это устойчивый к ASIC алгоритм, интенсивно использующий память, он подходит для майнеров на GPU. Протокол отличается повышенной безопасностью и защитой от хакерских атак. По состоянию на 19.12.2020 года на алгоритме добычи Octopus запущенна только одна монета, она называется Conflux(CFX).
MTP
Алгоритм позволяет обеспечить полную децентрализацию сети. Создан для защиты от ASICS-майнеров и злоумышленников. Данный протокол использует монета Firo ранее известная Zcoin (XZC).
Таблица с алгоритмами шифрования криптовалют
В представленной далее таблице рассматриваются алгоритмы шифрования 30 топовых криптовалют по данным coinmarketcap:
| № | Название криптов-алюты | Дата создания | Бирж. обозн-ачение | Алгоритм шифрования | Алгоритм консен-суса | Основные особенности |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Bitcoin | 2008 | BTC | SHA256 | PoW | Первая криптовалюта по капитализации и цене |
| 2 | Ethereum | 2015 | ETH | Ethash | PoW | Платформа для создания децентрализ. приложений, появился в результате хардфорка ETC в 2016 году |
| 3 | Ripple | 2013 | XRP | ECDSA | – | Ripple – это система платежных шлюзов. Майнинга монет XRP не существует |
| 4 | Bitcoin Cash | 2017 | BCH | SHA256 | PoW | Появился в результате хардфорка сети биткоина |
| 5 | EOS | 2018 | EOS | SHA-256+ ECDSA | PoS | Децентрализ. платформа. Изначально монеты EOS были выпущены как токены ERC20 платформы эфириум, но в 2020 был запущен отдельный блокчейн |
| 6 | Stellar Lumen | 2015 | Lumen (XLM) | Ed25519 | Stellar Consensus Protocol | Ответвление от Ripple на собственном протоколе. Майнинга не существует. |
| 7 | Litecoin | 2011 | LTC | Scrypt | PoW | Альтернатива биткоину |
| 8 | Cardano | 2017 | ADA | Ed25519 | PoS | Платформа с оригинальным блокчейном |
| 9 | Monero | 2014 | XMR | RandomX | PoW | Обеспечивает высокую степень анонимности. Код защищен от ASIC-ов и оптимизирован для добычи на cpu |
| 10 | Dash | 2014 | DASH | X11 | PoS+PoW | Анонимная криптовалюта, позволяющая производить быстрые транзакции |
| 11 | NEO (изначально AntShares) | 2014 | NEO | SHA-256+ RIPEMD160 | PoW | Закрытая блокчейн платформа, модернизи ровавшая технологию эфириум |
| 12 | Ethereum-Classic | 2015 | ETC | ETCHash | PoW | Первая платформа для запуска децентрализ. приложений. В ноябре 2020 года, после атаки 51%, был проведен хард-форк с переходом на модернизи рованный алгоритм добычи |
| 13 | NEM | 2015 | XEM | Catapult | Proof-of-Importance | Используется комбинация приватного и публичного блокчейнов. Есть возможность заработка с помощью харвестинга (аналог стейкинга) |
| 14 | Dogecoin | 2013 | DOGE | Scrypt | PoW | Блокчейн основан на лайткоин |
| 15 | ZCash | 2016 | ZEC | Equihash | PoW | Анонимная криптовалюта с оригинальным блокчейном |
| 16 | BitcoinGold | 2017 | BTG | Zhash | PoW | Альтернатива биткоину |
| 17 | Lisk | 2016 | LSK | Ed25519 | PoS | Платформа для децентрализ. приложений с использованием сайдчейнов |
| 18 | Bytecoin | 2012 | BCN | CryptoNight | PoW | Анонимная криптовалюта |
| 19 | Nextcoin | 2013 | NXT | Ed25519 | PoS | Уникальный блокчейн-проект |
| 20 | Decred | 2015 | DCR | Blake256 | PoW+PoS | Основан на модернизи рованной версии блокчейна биткоина |
| 21 | DigiByte | 2014 | DGB | Groestl, Skein, Qubit, Scrypt и Sha256 | PoW | Майнинг выполняется на 5 разных протоколах обеспечивающих по 20% мощности сети |
| 22 | ICON | 2017 | ICX (токены ERC20) | LFT | Расш. PoS | Блокчейн для web 3, поддерживает взаимодействие с другими пиринговыми сетями |
| 23 | Steem | 2016 | STEEM | SHA256 | PoS+PoW | Социальная сеть на блокчейне. За размещение оригинального контента выплачивается награда цифровыми токенами |
| 24 | Expanse | 2015 | EXP | Ethash | PoW | Клон эфириума |
| 25 | Stratis | 2016 | STRAT | X13 | PoS | Оригинальная платформа с использованием сайдчейнов |
| 26 | Ubiq | 2017 | UBQ | Ubqhash | PoW | Клон эфириума |
| 27 | Monacoin | 2014 | MONA | Lyra2REv2 | PoW | Форк лайткоина |
| 28 | Vertcoin | 2014 | VTC | Lyra2REv2 | PoW | Альтернатива биткоину с улучшенной защитой от ASIC |
| 29 | Peercoin | 2012 | PPC | SHA256 | PoW+PoS | Альтернативная версия биткоина с улучшенной энергоэфф. за счет PoS |
| 30 | Siacoin | 2015 | SC | Blake2B-Sia | PoW+ PoStorage | Создана как альтернатива централизованным системам облачного хранения данных |
| 31 | Burst | 2014 | BURST | Shabal256 | PoC | Основана на блокчейне Nxt |
| 32 | Ravencoin | 2018 | RVN | KawPow | PoW | Одноранговая цепочка блоков, обеспечивающая эффективное создание и передачу активов от одной стороны к другой |
| 33 | Grin | 2019 | GRIN | Cuckatoo32 Cuckarooz29 | PoW | Монета для анонимных платежей |
| 34 | Beam | 2019 | BEAM | BeamHash 3 | PoW | Приватная монета на основе протокола MimbleWimble с ограниченной эмиссией |
| 35 | Conflux | 2020 | CFX | Octopus | PoW | Платформа для запуска децентрализ. приложений с высокой скоростью обработки данных |
| 36 | Veil | 2019 | VEIL | RandomX ProgPoW | PoW | Приватная монета Veil создана, чтобы облегчить переход к цифровой денежной экономике |
Существует довольно много монет с закрытым кодом, добыча которых возможна с помощью специальной программы Nicehash. Клиент может скачать майнер для окон или использовать операционную систему Nicehash OC, которая производит майнинг с автоматическим переключением на более выгодный алгоритм с последующей конвертацией, добытой криптовалюты на биткоины. При этом необходимо учитывать, что платформа Nicehash берет комиссию за свои услуги, при ее использовании нужно обеспечить хорошую совместимость со всеми алгоритмами для майнинга, для чего нужно будет уменьшить разгон/увеличить питание на ядре.
Заключение, направление развития алгоритмов майнинга
Все большее развитие блокчейн проектов привносит новшества и в мир криптовалют, которые первыми воспользовались преимуществами этой инновационной технологии. Большинство существующих в настоящее время криптовалют через несколько лет вероятно прекратят свое существование за ненадобностью, а оставшиеся, скорее всего, значительно изменяться.
Они будут модернизироваться для устранения имеющихся недостатков, связанных со скоростью транзакций, высокой энергоемкостью, наличием уязвимостей и другими недостатками.
Не стоит рассчитывать, что майнинг будет столь же выгоден, как это было в 2017 году, но, скорее всего, он продолжит оставаться востребованным в другом виде. Увеличится потребность в содержании мастернод, как менее энергозатратном способе поддержания работоспособности децентрализованного блокчейна, уменьшится количество PoW блокчейнов.
Все больший рост коммуникационных сетей увеличит необходимость в площадках облачного хранения данных, что увеличит популярность майнинга за счет предоставления дискового пространства.
Все эти изменения будут касаться и криптографических алгоритмов, которые будут оптимизироваться под новые реалии, но базовые принципы и функции, заложенные в них, вероятнее всего останутся на долгое время. Исходя из этого, глубокое изучение алгоритмов майнинга поможет в будущем если не получать доход, то глубже понимать то, как функционируют сети связи и блокчейн платформы, что позволит быть среди самых передовых людей все более виртуализирующегося мира.
Источник
