Mining algorithms
Ethereum mining used an algorithm known as Ethash. The fundamental idea of the algorithm is that a miner tries to find a nonce input using brute force computation so that the resulting hash is smaller than a threshold determined by the calculated difficulty. This difficulty level can be dynamically adjusted, allowing block production to happen at a regular interval.
To better understand this page, we recommend you first read up on proof-of-work consensus and mining.
Dagger Hashimoto was a precursor research algorithm for Ethereum mining that Ethash superseded. It was an amalgamation of two different algorithms: Dagger and Hashimoto. It was only ever a research implementation and was superseded by Ethash by the time Ethereum Mainnet launched.
Dagger (opens in a new tab) ↗ involves the generation of a Directed Acyclic Graph (opens in a new tab) ↗ , random slices of which get hashed together. The core principle is that each nonce only requires a small portion of a large total data tree. Recomputing the subtree for each nonce is prohibitive for mining — hence the need to store the tree — but okay for a single nonce’s worth of verification. Dagger was designed to be an alternative to existing algorithms like Scrypt, which are memory-hard but difficult to verify when their memory-hardness increases to genuinely secure levels. However, Dagger was vulnerable to shared memory hardware acceleration and dropped in favor of other avenues of research.
Hashimoto (opens in a new tab) ↗ is an algorithm that adds ASIC-resistance by being I/O bound (i.e. memory reads are the limiting factor in the mining process). The theory is that RAM is more available than computation; billions of dollars worth of research have already investigated optimizing RAM for different use cases, which often involve near-random access patterns (hence “random access memory”). As a result, existing RAM is likely to be moderately close to optimal for evaluating the algorithm. Hashimoto uses the blockchain as a source of data, simultaneously satisfying (1) and (3) above.
Dagger-Hashimoto used amended versions of the Dagger and Hashimoto algorithms. The difference between Dagger Hashimoto and Hashimoto is that, instead of using the blockchain as a data source, Dagger Hashimoto uses a custom-generated data set, which updates based on block data every N blocks. The data set is generated using the Dagger algorithm, allowing for efficiently calculating a subset specific to every nonce for the light client verification algorithm. The difference between Dagger Hashimoto and Dagger is that, unlike in the original Dagger, the dataset used to query the block is semi-permanent, only being updated at occasional intervals (e.g. once per week). This means that the portion of the effort of generating the dataset is close to zero, so Sergio Lerner’s arguments regarding shared memory speedups become negligible.
Ethash was the mining algorithm that was actually used on the real Ethereum Mainnet under the now deprecated proof-of-work architecture. Ethash was effectively a new name given to a specific version of Dagger-Hashimoto after the algorithm got significantly updated, whilst still inheriting the fundamental principles of its predecessor. Ethereum Mainnet only ever used Ethash — Dagger Hashimoto was an R&D version of the mining algorithm that was superseded before mining started on Ethereum mainnet.
Know of a community resource that helped you? Edit this page and add it!
Какой алгоритм у эфириума
В этой небольшой статье мы хотим обратить внимание на главную отличительную черту любой криптовалюты — алгоритм. Etherium алгоритм имеет несколько особенностей, о которых вы должны знать перед тем, как заняться майнингом этой криптовалюты. Кроме того, мы кратко расскажем о том, какие алгоритмы применяются в других валютах, дабы обрисовать более полную картину различий.
Какие бывают алгоритмы майнинга криптовалют?
Для обеспечения работы каждой криптовалюты используется определенный механизм шифрования — алгоритм. Именно его расшифровкой и занимается ваша домашняя майнинг-ферма. У каждой криптовалюты алгоритм шифрования может быть свой, но поскольку самих виртуальных денег значительно больше, нежели известных алгоритмов, то часто один алгоритм может применяться во множестве различных криптосистем. В результате расшифровки алгоритма пользователи находят так называемый хеш, в результате чего открываются новые блоки и расширяется блокчейн системы. После открытия каждого блока майнер получает награду в виде монет, количество же добытых монет зависит о сложности системы, и во всех криптовалютах стоимость блока зачастую оценивается по-разному.
Алгоритм добычи Эфириума сейчас довольно популярен и применяется не только для Эфира, но и для других криптовалют. Это очень выгодно, поскольку сложность майнинга внутри системы постоянно растёт и с каждым полученным блоком добывать новые становится все труднее. Так вот если этот процесс в конце концов станет слишком невыгодным при вашем текущем оборудовании, то вы всегда с минимальными усилиями сможете перейти на другую криптовалюту, построенную на таком же алгоритме.
Также очень популярными на сегодняшний день считаются алгоритмы SHA-256 и Scrypt, но о них немного ниже. Остальные известные алгоритмы не могут похвастаться такой всеобъемлющей любовью разработчиков криптовалют, но тем не менее занимают уверенные позиции. Среди популярных валют сегодня можно встретить алгоритмы, такие как DaggerHashimoto, Scrypt, SHA256, ScryptNf, X11, X13, Keccak, X15, Nist5, NeoScrypt, Blake256r8vnl, Hodl, Decred, CryptoNight, Skunk, Lbry, Equihash, Pascal, X11Gost, Sia, Blake2s, Lyra2RE, WhirlpoolX, Qubit, Quark, Axiom, Lyra2REv2, ScryptJaneNf16, Blake256r8, Blake256r14.
Но поскольку подобное перечисление довольно трудно для восприятия, давайте лучше составим таблицу самых популярных криптовалют и применяемых в них алгоритмов.
| Криптовалюта | Год выхода | Сокращение | Алгоритм |
| Bitcoin | 2009 | BTC | SHA-256 |
| Ethereum | 2015 | ETH | Dagger-Hashimoto |
| Steemit | 2016 | STEEM | SHA-256 |
| Ripple | 2013 | XRP | ECDSA |
| DigiByte | 2014 | DGB | SHA256 |
| Monero | 2014 | XMR | CryptoNight |
| Siacoin | 2015 | SC | blake2b |
| Litecoin | 2011 | LTC | Scrypt |
| EthereumClassic | 2015 | ETC | Dagger-Hashimoto |
| Dogecoin | 2013 | DOGE | Scrypt |
| NEM | 2015 | XEM | blockchain |
| Syscoin | 2014 | SYS | Scrypt |
| Augur | 2015 | REP | Smart contract |
| Dash | 2014 | DASH | X11 |
| ByteCoin | 2012 | BCN | CryptoNight |
| BelaCoin | 2014 | BELA | Scrypt |
| lbryCoin | 2016 | LBC | LBRY |
| Radium | 2015 | RADS | Smartchain |
| Decred | 2015 | DCR | Blake256 |
| Einsteinium | 2014 | EMC2 | Scrypt |
| Gridcoin | 2013 | GRC | BOINC |
| VertCoin | 2014 | VTC | Lyra2RE |
| Dashcoin | 2014 | DSH | CryptoNight |
| Potcoin | 2014 | POT | Scrypt |
| Peercoin | 2012 | PPC | SHA-256 |
| Namecoin | 2011 | NMC | SHA-256 |
| Nautiluscoin | 2014 | NAUT | NXT |
| Expanse | 2015 | EXP | Dagger-Hashimoto |
| PinkCoin | 2014 | PINK | X11 |
| FoldingCoin | 2014 | FLDC | Stanford Folding |
| Navcoin | 2014 | NAV | X13 |
| ViaCoin | 2014 | VIA | Scrypt |
| DNotes | 2014 | NOTE | Scrypt |
| Vcash | 2014 | XVC | Blake256 |
SHA-256
Очень старый алгоритм, который появился еще до массового внедрения криптовалют. Он был разработан агентством национальной безопасности США и применялся для защиты веб-сайтов по сертификату безопасности SSI.
С 2009 года SHA 256 начал применяться как алгоритм шифрования криптовалюты Биткоин, а в скором времени — и других криптовалют, созданных по его прообразу. По сути, SHA 256 представляет собой криптографическую хеш-функцию, которая призвана превращать произвольный набор данных в значение фиксированной длины. При этом полученное значение будет выступать подписью исходных данных, но извлечь их уже никак не получится. Сама подпись в окне программы майнера будет выглядеть примерно как строка «Accepted 0aef41a3b».
Скорость работы майнера с данным алгоритмом напрямую зависит от вычислительной мощности, так как поиск нужного хеша очень вариативен и порой может достигать значений в несколько сотен тысяч к одному. Однако по сравнению с алгоритмом майнинга эфира, SHA 256 имеет очень существенный недостаток. Дело в том, что он очень сильно уязвим для специального вычислительного оборудования ASIC, данные микросхемы очень быстро находят нужное значение хеша и в конечном итоге монополизируют майнинг Биткоина, сделав сложность сети блокчейна недосягаемой для обычных майнинг-ферм.
Scrypt
На сегодняшний день вторым по популярности алгоритмом в мире является скрипт. Он применяется во многих криптовалютах, но, пожалуй, самой известной из них считается «цифровое серебро» Litecoin.
Возникновение алгоритма скрипт в первую очередь связано с тем, что разработчики прогнозировали скорое внедрение специализированных механизмов для расшифровки SHA 256. Монополизация рынка криптовалюты была недопустима, и вскоре на свет появился новый механизм шифрования. Основным отличием этих двух алгоритмом является то, что процесс нахождения нужного хеша для открытия блока сильно усложнен. В начале исполнения алгоритма генерируется большое количество псевдослучайных последовательностей, которые практически невозможно перебрать все за раз. В результате такого подхода майнинг-оборудование должно обладать существенным объёмом оперативной или видеопамяти для хранения исходных данных. Это значительно усложнило внедрение айсик-майнеров в систему с алгоритмом скрипт, так как созданные для майнинга Биткоина микросхемы этого вида просто не обладали достаточным количеством памяти.
Однако в данном алгоритме все же была небольшая уязвимость, связанная с тем, что при достаточной вычислительной мощности нужный для блока хеш может быть получен случайно, без перебора всех возможных последовательностей. В связи с этим некоторые ASIC все же могли работать со скрипт, хоть и делали это в разы медленнее, чем с SHA 256. Функция хеширования алгоритма Эфириума в этом плане имеет значительное преимущество, так как исключает возможность случайного подбора значений. Однако разработчики и сами это прекрасно понимали, в результате чего в скором времени выпустили более совершенную версию алгоритма под названием Scrypt-n.
Какой алгоритм используется в Ethereum?
Настало время поговорить о том, на каком алгоритме майнится Эфириум. Алгоритм шифрования Ethereum первое время носил имя DaggerHashimoto и очень напоминал собой алгоритм скрипт. Однако сам его механизм хеширования обладал существенным отличием от предшественника, так как создавал целый граф (дерево с большим количеством ответвлений) последовательных узлов. Эта система ещё более усложняла процесс расшифровки и делала практически невозможным случайный подбор значений. В последствии в алгоритм DaggerHashimoto были внесены некоторые улучшения и проведен ребрендинг, в результате которого он был переименован в Ethash.
Теперь описание алгоритма Ethereum выглядит как хеширование метаданных последнего блока системы, для которого используется специальный код под названием Nonce. Сам Нонс представляет собой обычное двоичное число, что задает уникальное значение хеша. Теперь случайный подбор правильного значения становится ещё более проблематичным, чем в предыдущей версии алгоритма: фактически подбор хеша теперь возможен лишь методичным перебором всех возможных вариантов.
Ethash славится своей любовью к видеокартам компании AMD, особенно к архитектуре последнего поколения Polaris. Кроме того, если вы решите майнить эфир на видеокарте, то позаботьтесь о том, чтобы у нее было хотя бы четыре гигабайта видеопамяти, так как в связи с особенностями алгоритма при каждом повышение сложности системы возрастают и требования к памяти устройства. Такой подход практически исключает актуальность ASIC-майнеров и обеспечивает высокую степень децентрализации криптовалюты. Также довольно неплохие результаты в майнинге Эфира демонстрирует последняя линейка видеокарт Nvidia под кодовым названием Pascal. По сути, требования для них аналогичны, что и для карт AMD, разница заключается только в настройке.
Заключение
Ethash — Ethereum алгоритм — кажется очень хорошей и перспективной разработкой. На сегодняшний день не так много алгоритмов могут похвастаться настолько хорошей защитой от ASIC-майнеров и в тоже время превосходной стабильностью. Сейчас Ethash работает не только с валютой Эфириум, но также используется в перспективной разработке Expanse. С течением времени появление Ethash ожидается и в новых проектах.
Если вы подбираете оборудование для майнинга Эфира, то позаботьтесь о необходимом количестве видеопамяти видеокарт, которое сейчас составляет минимум три гигабайта и будет повышаться в будущем. Это, пожалуй, главный сейчас показатель наряду с вычислительной мощностью ваших устройств.
На каком алгоритме майнится Эфириум?
Криптовалюта Ethereum — одна из наиболее востребованных монет среди майнеров. На каком алгоритме майнится Эфириум? Как работает Ethash? В чем особенности этого алгоритма с позиции добычи ETH?
Сущность и функции алгоритма майнинга для Эфириума
Пользователи криптосети знают, что алгоритм майнинга для Эфириума — Ethash. Это измененный вариант Dagger-Hashimoto (старое название), который в криптовалютной сети Эфириум применяется в комплексе с механизмом PoW. В ближайшее время В. Бутерин (создатель криптовалюты Ethereum) планирует отказаться от упомянутого протокола консенсуса в пользу PoS. В этом случае награда будет выдаваться не за добытые с помощью оборудования монеты, а за хранение виртуальной валюты в кошельке. Чем больше накоплений у пользователя, тем выше доход. Но точная дата перехода пока неизвестна.
Алгоритм майнинга Эфириум (Ethash) выполняет следующие функции:
-
Защита криптосети от действия хакеров. Сеть построена таким образом, что для поиска хэша требуется определенный временной промежуток и мощность оборудования. Если злоумышленникам и удастся взломать какой-то один или группу узлов, это не нарушает целостность и правильность работы блокчейна. В процессе проверки проведенных операций обязательным условием является консенсус узлов. Внесение правок в функционирование всего blockchain возможно только при контроле 51% системы, а на это потребуются большие мощности. Вот почему Ethash относится к наиболее надежным алгоритмам майнинга, который гарантирует общую надежность криптосети от постороннего вмешательства.
Краткая история появления алгоритма майнинга Эфириума
Создателем алгоритма майнинга Эфириума считается В. Бутерин, имеющий российские корни, но долгое время проживающий на территории Канады. Как отмечалось, первоначальное имя Ethash было другим (алгоритм назывался Dagger-Hashimoto), а сама структура имела много общего со Scrypt.
Но механизм хэширования алгоритма несколько отличался — он подразумевал создание граф последовательных элементов цепи. Условно такие графы можно сравнить с деревом, имеющим множество ветвей. Из-за такой особенности сложность поиска хэша была значительно выше, что создавало реальные трудности в поиске необходимого значения и создания нового блока в цепочке блокчейн Эфира. Со временем в Dagger-Hashimoto были внесены правки, что и привело к появлению нового алгоритма (он получил название Ethash).
Принцип действия алгоритма майнинга Эфириума
Одна из базовых особенностей Ethash заключается в поиске nonce и достижении определенного параметра, имеющего значение меньше конкретного уровня. При равномерном распределении результатов можно гарантировать, что средние временны затраты на поиск необходимого числа зависят от границы сложности. Благодаря этой особенности, в процессе добычи контролируется время, необходимое для создания очередного элемента цепочки blockchain. Временной промежуток автоматически регулируется параметром сложности для удержания на определенном уровне (около 15 секунд).
Описанные выше изменения исключают формирование параллельных процессов, которые часто приводят к росту расходов при проведении транзакций (двойным тратам), а также сводят к минимуму риски атаки 51 %. В качестве майнера может выступать любой узел сети, а объем заработанных монет напрямую зависит от производительности применяемого оборудования (его хэшрейта). Чем больше мощность техники, используемой в процессе майнинга, тем быстрее подбирается параметр Nonce и тем выше вероятность поиска необходимого значения.
Алгоритм Ethash отличается устойчивым объемом памяти, что до определенного момента делало невозможным применением ASIC-майнеров. Иными словами, для проведения расчетов PoW из определенных ресурсов выбираются подмножества. Этот фактор зависит от заголовка элемента блокчейн и параметра nonce. Сам ресурс имеет определенный объем, имеющий название DAG, включающий в себя тысячи блоков. Но этот фактор не влияет на скорость добычи — она проходит достаточно быстро.
Особенности алгоритма майнинга Эфириум
Зная, какой алгоритм майнинга имеет Эфириум, участник криптосети может определиться с оборудованием и повысить эффективность добычи виртуальной монеты. Но здесь нужно учесть ряд особенностей, характерных для Ethash:
-
Скорость добычи блока блокчейна составляет около 15 секунд (на 28 сентября 2018 года средний параметр 14,2 с). Такая динамика носит условное название «сердцебиение». Нахождение скорости в определенном параметре исключает поддержку форков, способных внести правки в blockchain и осуществляют двойное расходование в криптосети. При подтверждении проведенной операции из ресурса DAG, построенного на nonce и хэше заголовка, требуется найти определенные подмножества. Объем памяти постоянно меняется и создается для конкретной эпохи, в состав которой входит 30 000 разных блоков. На их формирование уходит около 125 часов. Что касается текущего объема Даг-файла, на 28 сентября 2018 года он равен 2,66 Гб.
Криптовалюты, которые работают на алгоритме майнинга Эфириум
Выше мы разобрали, на каком алгоритме майнится Эфириум и в чем его особенности. Но это не единственная криптовалюта, в основе которой лежит Ethash. Сегодня существует еще ряд проектов на этом алгоритме:
-
Эфириум Классик — виртуальная монета, которая является форком Эфира и появилась в 2016 году. В основе платформы лежит Ethereum, но некоторые отличия все-таки имеются. В частности, в ETC ограничивается общее число монет (210,6 млн.), увеличена скорость проведения транзакций, и повышен общий уровень безопасности. На 28 сентября 2018 года Эфириум Классик занимает 14 строчку и имеет капитализацию в 1,196 миллиардов долларов, а курс составляет 11,42 доллара.
Майнинг на алгоритме Эфириума — особенности
При добыче криптовалюты выделяется несколько способов, которые доступны пользователю:
-
Соло-майнинг. В этом случае участник сети приобретает оборудование, но к пулу не подключается и работает самостоятельно. Преимущество метода только в одном — в возможности забрать весь заработок себе при добыче очередного блока. Но минусов больше, в том числе низкая вероятность поиска необходимого хэша из-за высокой конкуренции. Вот почему этот метод почти не используется.
-
CPU. С ростом сложности майнинга использование центральных процессоров для добычи криптовалюты потеряло актуальность. Расходы на электроэнергию и покупку оборудования значительно превышают прибыль майнера.
Какой алгоритм у эфириума
All Ethereum-based coins use Ethash algorithm. Ethash is a tweak of SHA3-256, SHA3-512 algorithms to try and make mining more resistant to ASICs, but still easy enough so that the network can easily verify it. It’s a proof-of-work algorithm, the creators say that Ethash is ASIC-resistant because mining it requires a lot of computer memory.
In effect, when mining Ethash computers try to repeatedly guess the right solution – effectively repeatedly hashing each block of the transaction. Where a miner finds the right answer the reward is paid in Ether. While Ethereum currently uses proof of work, the plan is to move to proof of stake over time. The result will be that distributed consensus can more easily be achieved using less in the way of resources. This will affect the way ETH is mined.
Like we said, Ethash is a member of the SHA or secure hash algorithm family. Ethash is very clearly documented, and this documentation is continuously updated. It means that developers can readily build their own apps based on Ethash.
Which coins are based on Ethash algorithm?
By far the most popular coin that makes use of Ethash is, of course ETH – or Ether. Vitalik Buterin designed ETH because he had a vision to develop not just a coin, but entire decentralised application across large networks of computers. The Ethereum blockchain has a value token – and this is called Ether.
Smart contracts alongside the Ethereum Virtual Machine has enabled hundreds of different ERC-20 tokens, all of which use the same hashing algorithm that is used by the original Ethereum coin – Ether. In 2016 Ethereum had a hard fork, splitting it into a new coin called Ethereum Classic that also uses Ethash – but which has slightly different characteristics.
What hardware can be used to mine ETH?
In theory you could build an ASIC miner to mine Ethash-based coins, but the high memory requirements mean that ASIC miners are usually not efficient. In contrast a CPU+GPU mining rig with enough RAM can usually mine ETH profitably.
However, you need to keep an eye on the direction of travel for ETH because it is due to switch from proof of work to proof of stake. Proof of work requires a lot of computer power to solve for Ethash blocks and the computing power that miners have access to will determine how much they earn in rewards – the miner that calculates a transaction the quickest will get rewarded.
Point of stake is different: rewards are based on the amount of Ethereum you hold at any given point in time – it no longer depends on the computing power you have available to you. It is all based on the creation of master nodes. As a result, the way Ethereum is mined will change but we don’t quite know when that will be.
So, for Ethash, it’s an advantage that ASIC miners cannot be used to mine it and that home computers can still effectively mine Ethash coins. However, it’s not all that easy to put together an Ethash mining rig and there is of course the pending switch from proof of work to proof of stake.