Дослідження алгоритмів майнінгу криптовалют: "Цифрова золота лихоманка" від 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

Сьогодні ми заглибимося в "ядро" майнінгу — алгоритм майнінгу. Що таке алгоритм майнінгу? Чому методи майнінгу Bitcoin, Dogecoin та Litecoin настільки різні? Як новачкам обрати правильний алгоритм для майнінгу? У цій статті простими словами буде розкрито секрети цієї "цифрової золотої лихоманки" — від нуля до світу алгоритмів!

01 Що таке алгоритм майнінгу? "Математична головоломка" блокчейну

Алгоритм майнінгу — це основне правило криптовалютної мережі, набір складних математичних інструкцій, які керують майнерами для підтвердження транзакцій, створення нових блоків і підтримки безпеки блокчейну. Простими словами, це як "суперматематична задача", яку потрібно вирішити за допомогою обчислювальної потужності. Майнер, який успішно розв’яже головоломку, отримує винагороду у вигляді криптовалюти (наприклад, Bitcoin, Dogecoin).

>  Побутова аналогія

Уявіть собі алгоритм майнінгу як замок, а апаратне забезпечення майнера — як ключ. Замок Bitcoin (SHA-256 криптографічний хеш-алгоритм) вимагає надпотужного спеціалізованого ключа (ASIC-майнер). Різні алгоритми визначають, які інструменти вам потрібні, скільки це коштує і скільки "золота" ви можете заробити.

>  Основні функції алгоритму

· Перевірка транзакцій: Забезпечує дійсність кожної транзакції, запобігаючи подвійним витратам.

· Генерація блоків: Упаковує транзакції в блоки та додає їх до блокчейн-реєстру.

· Механізм винагороди: Майнер, який успішно розв’язує головоломку, отримує нові монети та комісії за транзакції.

· Безпека мережі: Складність алгоритму робить атаку на мережу надзвичайно дорогою, забезпечуючи децентралізацію.

02 Чому існують різні алгоритми майнінгу?

З моменту появи Bitcoin у 2009 році криптовалютна індустрія стрімко розвивалася, що призвело до появи різних алгоритмів майнінгу. Чому їх так багато? Основні причини — три:

· Сумісність з апаратним забезпеченням: Різні алгоритми мають різні вимоги до обладнання. Наприклад, SHA-256 підходить для ASIC-майнерів, тоді як Scrypt та Ethash більше сумісні з GPU або CPU, знижуючи поріг входу для пересічних користувачів.

· Децентралізація та безпека: Дизайн алгоритму впливає на централізацію обчислювальної потужності. Алгоритми, стійкі до ASIC (наприклад, Scrypt), заохочують більше учасників, запобігаючи монополізації мережі великими пулами.

· Унікальність проєкту: Новий алгоритм може допомогти проєкту виділитися. Наприклад, алгоритм Scrypt, який використовують Dogecoin та Litecoin, підвищив безпеку мережі завдяки об’єднаному майнінгу, залучаючи більше майнерів.

03 Аналіз основних алгоритмів майнінгу: Bitcoin, Dogecoin та інші

На сьогодні криптовалюти використовують різні алгоритми майнінгу, кожен з яких має унікальні вимоги до обладнання та досвід майнінгу. Ось чотири поширені алгоритми, з акцентом на SHA-256 (Bitcoin), Scrypt (Dogecoin/Litecoin) і коротким описом інших алгоритмів.

1 SHA-256: "Суперскладна задача" Bitcoin

>  Вступ

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) — це алгоритм proof-of-work (PoW), який використовує Bitcoin, розроблений Національним агентством безпеки США (NSA). Він вимагає від майнерів обчислювати 256-бітний хеш, щоб знайти результат, який відповідає вимогам складності (починається з кількох нулів).

>  Особливості

· Висока вимога до обчислювальної потужності: Загальна обчислювальна потужність мережі до 2025 року становить приблизно 859.01 EH/s (85.9 мільярдів мільярдів хешів за секунду).

· Спеціалізоване обладнання: Потрібні ASIC-майнери (пристрої, спеціально розроблені для SHA-256).

· Час блоку: Приблизно 10 хвилин

>  Підтримувані монети

· Bitcoin (BTC)

· Bitcoin Cash (BCH)

>  Переваги та недоліки

· Переваги: Надзвичайно висока безпека, значна вартість атаки; високе визнання Bitcoin на ринку, відносно стабільна довгострокова вартість.

· Недоліки: Дорогі ASIC-майнери, високе енергоспоживання

>  Підходить для

Великих професійних майнерів або великих майнінгових ферм із дешевою електроенергією.

2 Scrypt: "Дружній до новачків" алгоритм Dogecoin та Litecoin

>  Вступ

Scrypt — це алгоритм, що вимагає багато пам’яті, спочатку розроблений як стійкий до ASIC. Він потребує великої кількості пам’яті для хешування, зменшуючи залежність від чистої обчислювальної потужності.

>  Особливості

· Висока вимога до пам’яті: У порівнянні з SHA-256, Scrypt більше покладається на пам’ять, ніж на обчислювальну потужність.

· Швидкий час блоку: Litecoin — близько 2.5 хвилин, Dogecoin — близько 1 хвилини.

· Об’єднаний майнінг: Dogecoin можна майнити одночасно з Litecoin для збільшення винагороди.

>  Підтримувані монети

· Litecoin (LTC)

· Dogecoin (DOGE)

>  Переваги та недоліки

· Переваги: Низький поріг входу, можливість майнінгу на GPU; швидке створення блоків, часті винагороди; об’єднаний майнінг для підвищення прибутковості.

· Недоліки: ASIC-пристрої поступово входять у Scrypt-майнінг, конкурентоспроможність GPU знижується; висока волатильність цін монет.

>  Цільова аудиторія

Новачки з обмеженим бюджетом або гравці, які хочуть спробувати Dogecoin/Litecoin.

3 Ethash: "Рай для GPU" Ethereum Classic

>  Вступ

Ethash — це PoW-алгоритм, який використовує Ethereum Classic (ETC), розроблений як стійкий до ASIC і з високою вимогою до пам’яті, вимагає хешування динамічного набору даних (DAG, близько 6GB).

>  Особливості

· Залежність від пам’яті: Розмір DAG зростає з часом, досягаючи близько 6-8GB до 2025 року.

· Обладнання: Основне — GPU, ефективність ASIC низька.

· Час блоку: Приблизно 15 секунд.

>  Підтримувана монета

Ethereum Classic (ETC)

>  Переваги та недоліки

· Переваги: Стійкість до ASIC, підходить для майнінгу на GPU; високий рівень децентралізації.

· Недоліки: Нижчий прибуток, потрібен високопродуктивний GPU; зростання DAG підвищує вимоги до обладнання.

>  Цільова аудиторія

Гравці з потужними відеокартами, які хочуть спробувати майнінг не Bitcoin.

4 Інші алгоритми

· Equihash (Zcash): Вимагає багато пам’яті, стійкий до ASIC, підходить для майнінгу на GPU, акцент на захисті приватності.

· RandomX (Monero): Дружній до CPU, стійкий до ASIC, заохочує участь звичайних комп’ютерів, підтримує децентралізацію.

· X11 (Dash): Поєднує 11 різних хеш-функцій, енергоефективний і безпечний, підтримує GPU та спеціалізовані ASIC.

Таблиця: Порівняння основних алгоритмів майнінгу

Примітка: Вимоги до обладнання та час блоку можуть незначно змінюватися через динаміку мережі. Litecoin і Dash спочатку майнилися на GPU, але згодом були витіснені ASIC, що зробило GPU неконкурентоспроможними.

04 Майбутні тенденції алгоритмів майнінгу

Еволюція алгоритмів майнінгу обмежується не лише технологічним прогресом, а й вартістю енергії, екологічною політикою та принципами децентралізації. На тлі прискорення глобального розподілу хешрейту, розвитку виробництва чипів та диверсифікації блокчейн-екосистеми, майбутні тенденції алгоритмів майнінгу можуть розвиватися у таких напрямках:

>  Більш ефективні алгоритми та адаптація обладнання

Зі вступом виробництва чипів у епоху 3нм або навіть 2нм, майбутні алгоритми майнінгу будуть більше орієнтуватися на відповідність продуктивності обладнання та енергоефективності. Нові алгоритми можуть зменшити зайві обчислення, підвищити хешрейт на ват без втрати безпеки, подовжити термін служби обладнання та знизити тиск на амортизацію пристроїв.

>  Дизайн стійкості до ASIC та оптимізація розподілу майнінгової потужності

Щоб запобігти надмірній концентрації хешрейту у великих майнінгових фермах, більше проєктів можуть впроваджувати алгоритми, дружні до CPU або GPU. Наприклад, алгоритм RandomX Monero дозволяє повністю використовувати кеш та інструкції універсальних процесорів, практично нівелюючи переваги ASIC.

У майбутньому можуть з’явитися динамічні алгоритми (наприклад, періодичне коригування хеш-функції або вимог до пам’яті), щоб стримувати економічну доцільність розробки ASIC і дозволити індивідуальним майнерам довше брати участь у майнінгу.

>  Зелений майнінг і цілі вуглецевої нейтральності

До 2024 року близько 54% глобального хешрейту Bitcoin, за прогнозами, буде використовувати відновлювані джерела енергії (джерело: Bitcoin Mining Council), але енергоспоживання все ще піддається зовнішній критиці.

Нові алгоритми можуть бути більш сумісними з переривчастими джерелами енергії (наприклад, вітровою або сонячною енергією) і можуть бути інтегровані з системами розумного планування. Це дозволить автоматично збільшувати хешрейт при надлишку відновлюваної енергії та зменшувати його у періоди низької генерації, тим самим знижуючи вуглецевий слід і витрати на електроенергію.

>  Баланс між PoW та PoS

У вересні 2022 року Ethereum завершив "злиття" і перейшов на PoS, що призвело до зниження річного енергоспоживання більш ніж на 99.95%, викликавши інтерес до PoS з боку різних проєктів.

Однак PoW все ще має унікальні переваги з точки зору безпеки, довіри та стійкості до цензури. Тому майбутня тенденція може полягати у впровадженні гібридних механізмів консенсусу (наприклад, PoW+PoS або PoW+PoA) для балансу між децентралізацією та енергоефективністю.

Вибір правильного алгоритму "цифрової розвідки"

Алгоритм майнінгу виступає "математичним кодом" світу криптовалют, визначаючи поріг входу, витрати та винагороди. Різні алгоритми мають різні вимоги до хешрейту, енергоспоживання та продуктивності обладнання, що впливає на прибутковість майнінгу.

SHA-256, який використовує Bitcoin, приваблює професійних майнерів високою безпекою та винагородами. Однак він вимагає дорогих ASIC-майнерів і низьких цін на електроенергію, що робить його менш доступним для малих і середніх майнерів. Алгоритм Scrypt, який використовують Dogecoin і Litecoin, дає новачкам можливість "розвідки" з низьким порогом входу, оскільки його можна майнити на GPU. Такі алгоритми, як Ethash і RandomX, розроблені для стійкості до ASIC, щоб залучити більше учасників і сприяти децентралізації.

Чи вирішуєте ви "суперскладну задачу" Bitcoin, чи досліджуєте "мем-багатство" Dogecoin, розуміння алгоритмів майнінгу — це перший крок до успіху.