Хэш это в криптовалюте

Обновлено: 07.07.2024

13 мая курс ВТС обвалился, когда Илон Маск объявил, что Tesla больше не принимает Bitcoin: мол, майнинг неэкологичен. Почему майнинг Bitcoin потребляет столько энергии — и как он вообще работает? Объясняем простым языком.

Фото: Myfin.by, носит иллюстративный характер -->

Каждые 10 минут — по загадке

Возможно, вы удивитесь, но в основе процесса майнинга биткоина лежит разгадывание загадок. Задачи задает система, а решают их майнеры — вернее, мощные вычислительные устройства.

Мы не будем вдаваться в подробности того, как устроены эти загадки: скажем лишь, что майнерам нужно найти число, удовлетворяющее определенным требованиям. Причем просто решить задачу, как уравнение, нельзя: нужно перебрать миллионы потенциальных решений и транслировать их другим майнерам, чтобы они проверили их на правильность.

Загадочный создатель Bitcoin Сатоши Накамото наладил систему таким образом, что решение криптографической задачи требует огромных вычислительных усилий, зато проверка на правильность совершается очень просто. Когда все майнеры в сети согласятся, что найденное число — правильное, новый блок присоединяется к сети — а система тут же выдает новую загадку. В среднем это происходит каждые 10 минут.

Данный алгоритм называется Proof-of-Work (PoW), то есть «доказательство работы». Понимать это можно так: транслируя потенциальные решения в сеть, майнер доказывает, что совершил вычислительную работу.

Тот, кто первым найдет заветное число — вернее, тот, чье решение первым признают правильным остальные, — получает в награду биткоины. В 2021 г. награда за блок составляет 6,25 ВТС.

Три загадочных слова: хешрейт, сложность и асики

Заработок майнера во многом зависит от производительности оборудования. Чем больше решений в секунду выдает машина, тем больше вероятность, что одно из них окажется правильным. Это количество потенциальных решений (хешей) за единицу времени называется хешрейт и отражает вычислительную мощность устройства. А хешрейт сети — это суммарная мощность всех одновременно работающих майнеров (кстати, майнер — это и машина, и человек, занимающийся майнингом).

На протяжении последних 10 лет хешрейт сети Bitcoin постепенно рос. Казалось бы: если все майнеры трудятся над одной и той же задачей, то с ростом их числа (т. е. суммарного хешрейта) нужно будет все меньше времени, чтобы найти решение. А вот и нет: сложность задач тоже повышается, так что в среднем на решение нужны все те же 10 минут. И наоборот: если много майнеров вдруг покинут сеть, сложность вскоре автоматически упадет.

Кстати, именно это произошло в мае-июне 2021 г., когда в ряде регионов Китая запретили майнинг. Майнерам пришлось массово отключить оборудование и покинуть Юннань, Сычуань и др. Хешрейт сети снизился на 54% , за чем последовало уменьшение сложности на 28%. Опять-таки, спасибо Сатоши Накамото за этот элегантный балансирующий механизм.

На заре развития Bitcoin сложность была такой низкой, что майнить ВТС можно было на обычном компьютере. Теперь же для этого используются специальные устройства: ASIC, или Application Specific Integrated Circuit, что означает «интегральная схема особого назначения». Это микрочип, способный выполнять только один вид вычислений — зато крайне эффективно.

Проблема энергопотребления

Хешрейт современных «асиков» исчисляется в терахешах в секунду, то есть в триллионах хешей (решений). Для такой мощности эти устройства очень эффективны: один ASIC потребляет в разы меньше электричества, чем набор видеокарт (GPU) с таким же суммарным хешрейтом.

Популярный ASIC Antminer S17 Pro. Источник: Antminer Distribution

Хотя каждый отдельно взятый ASIC имеет хороший КПД, все асики вместе взятые потребляют гигантское количество электроэнергии: больше, чем Австрия или Венесуэла . Значительная часть этого электричества получена из ископаемых источников, таких как уголь. Это и имел в виду Илон Маск, говоря, что майнинг Bitcoin неэкологичен .

Проблему можно обозначить так: сеть Bitcoin хорошо защищена от атак и манипуляций потому, что все майнеры должны прийти к консенсусу и совершить работу. Однако тот факт, что все они соревнуются в решении одной задачи, приводит к гигантской затрате ресурсов.

В этом парадокс алгоритма Proof-of-Work, и майнинг Bitcoin останется затратным до тех пор, пока не будет намайнена последняя монета — предположительно в 2140 г.

Единственное, что можно сделать, — перевести майнеров на возобновляемые источники энергии. К этому призывают Илон Маск и недавно созданный Bitcoin Mining Council (Совет по Bitcoin-майнингу). Кстати, в свежем отчете Совета говорится, что в во 2-м квартале 2021 г. доля возобновляемой энергии в потреблении майнеров выросла с 37% до 56% , так что экологичный майнинг — не просто фантазия.

Стоит ли игра свеч?

Напоследок затронем интереснейшую тему доходности майнинга. С точки зрения обычных пользователей, главная функция майнеров — подтверждать транзакции (за что они получают комиссию), объединять их в блоки и присоединять к цепочке.

Однако самих майнеров интересуют те самые 6,25 ВТС за блок, что по ценам июля 2021 г. составляет около $200 000. Майнеры продают эти биткоины на криптобиржах, таких как Binance, Coinbase или регулируемая белорусская площадка FREE2EX .

Найти блок самостоятельно практически невозможно, поэтому майнеры присоединяются к так называемым пулам. За счет большого суммарного хешрейта пул регулярно «находит» новые блоки (т. е. правильные решения) и получает биткоины, которые делятся между участниками пропорционально работе, проделанной каждым. Самые крупные пулы — AntPool, ViaBTC, F2Pool и Binance Pool .

Специальный онлайн-калькуляторы помогают рассчитать, сколько в среднем заработает владелец асика конкретной модели, если будет майнить в пуле. Ключевые параметры — хешрейт асика и цена электроэнергии. Взяв для примера популярную модель AntMiner S17 P (производительность 56 TH/s, мощность 2094 Вт) и цену электроэнергии в Минске ($0,07 за киловатт-час), получим доход в размере $370 в месяц.

Подержанный асик этой модели стоит около $4000 . Таким образом, если цена ВТС не изменится, то срок окупаемости устройства составит почти 11 месяцев.

11 месяцев, чтобы отбить первоначальную инвестицию — это много. Пожалуй, самый ценный вывод для обычного пользователя заключается в том, что майнинг — вовсе не легкий способ разбогатеть, каким его часто изображают. Напротив, это очень затратный вид деятельности, в котором профит никогда не гарантирован.

В качестве альтернативы майнингу ВТС на асиках часто предлагается майнинг других PoW-криптовалют на GPU (видеокартах). Действительно, сложность добычи таких монет, как Monero (XMR) или Ravencoin (RVN), во много раз ниже, чем у Bitcoin. Но не все так радужно с GPU-майнингом:

для создания качественной домашней майнинговой фермы потребуется не менее 6 GPU стоимостью от $500 каждая;
видеокарты потребляют много электричества и нуждаются в охлаждении (они куда менее эффективны асиков);
цена альтернативных PoW-монет очень волатильна и может обрушиться вслед за ценой BTC.

Мораль: если вас посещают мысли о том, чтобы заняться майнингом, не ведитесь на рекламные обещания. Нужно хорошенько рассчитать срок окупаемости оборудования с учетом реальной стоимости электричества и возможной волатильности курсов криптовалют. Скорее всего, вы поймете, что игра не стоит свеч: лучше уж купить Bitcoin, когда его цена упадет, а затем продать на очередном витке роста. Сделать это можно просто и безопасно, например, через сервис мгновенного обмена от криптобиржи FREE2EX , где комиссия за покупку с банковской карты составляет всего 2,95%.

Информация о криптовалютах в интернете зачастую некорректна или слишком запутана. Чтобы пользователям было легче сделать первые шаги, портал MyFin и регулируемая криптобиржа FREE2EX запустили данную серию статей, которые помогут новичкам разобраться, где в криптоиндустрии правда, а где — просто громкие заявления. Не пропустите следующую публикацию!

Деятельность, связанная со сделками (операциями) с токенами, связана с высоким уровнем риска полной потери денежных средств и иных объектов гражданских прав (инвестиций), переданных в обмен на токены. Правовое регулирование сделок с токенами не имеет единообразного подхода, и последствия совершения таких сделок могут иметь разную правовую оценку в различных государствах.

Данная статья не является консультацией или руководством, а создана в качестве информационно-просветительского материала.

Хэш - это функция, которая реорганизует ввод букв и цифр в зашифрованный вывод фиксированной длины. Хэш создается с использованием алгоритма и необходим для управления цепочкой блоков в криптовалюте.

Как работает хэш

Основой любой криптовалюты является блокчейн, который представляет собой глобальную бухгалтерскую книгу, образованную объединением отдельных блоков данных транзакций.

Блокчейн содержит только надежные, проверенные транзакции и тем самым предотвращает мошеннические операции и двойные траты.

Зашифрованное значение представляет собой последовательность цифр и букв, которые совсем не похожи на исходные данные – это и называется хэшем. Майнинг криптовалюты проделывает работу с этим хэшем.

Хэш - это функция, которая отвечает зашифрованным требованиям, необходимым для вычисления блокчейна.
Хэши имеют фиксированную длину, однако практически невозможно угадать длину хэша, если злоумышленник пытается взломать блокчейн.
Хэш разрабатывается на основе информации, содержащейся в заголовке блока.

Хеширование требует обработку данных из блока через математическую функцию, что и приводит к выводу фиксированной длины. Использование фиксированной длины повышает безопасность, так как любой, кто пытается взломать хэш, не сможет определить длину, увидив длину вывода.

Решение хэша – это решение сложной математической задачи, которое начинается с данных, доступных в заголовке блока. Каждый заголовок блока содержит номер версии, временную метку, хэш, использованный в предыдущем блоке, хэш Merkle, одноразовый номер и целевой хэш.

Майнер сосредотачивается на одноразовом числе, строке чисел. Этот номер добавляется к хэшированному содержимому предыдущего блока, который затем сам хэшируется. В случае если новый хэш меньше или равен целевому хэшу, то он становится решением и майнер получает свое вознаграждение, а сам блок добавляется в цепочку блоков.

Способ проверки транзакций блокчейна образован на шифровании данных с использованием алгоритмического хеширования.

Решение хэша требует от майнера определить, какую строку использовать в качестве одноразового номера, что само по себе требует значительного количества проб и ошибок.

Это связано с тем, что одноразовый номер является случайной строкой. Вряд ли майнер удачно придумает правильный одноразовый номер с первой попытки, а это значит, что он потенциально может протестировать большое количество вариантов одноразового номера, прежде чем получить его правильное значение.

Чем больше сложность - мера того, насколько сложно создать хэш, который удовлетворяет требованию целевого хэша, - тем больше времени потребуется для создания решения.

Пример хэша

Хэширование слова «Компьютер» будет той же длины, что и хеш фразы «Майнинг это круто». Функция, используемая для генерации хеша, является детерминированной, что означает, что она будет давать один и тот же результат каждый раз, когда используется один и тот же ввод.

Обработка хеш-функций, необходимых для шифрования новых блоков, требует значительной вычислительной мощности компьютера (майнинг фермы), что становится в наше время дорогостоящим занятием.

Чтобы привлечь как можно больше майнеров, сама сеть криптовалюты вознаграждает их как новыми токенами, так и монетами с комиссии за транзакцию.

Майнеры получают монеты только в том случае, если они первыми создали хэш, который отвечает требованиям, указанным в целевом хеше.

Полученные хэши можно сравнивать, ведь они могут различаться по составу и размеру. Такая необходимость возникает в процессе добычи виртуальных монет. Смежное понятие (хэшрейт) представляет собой скорость расчета хэшей в процессе получения нового блока в цепи блокчейн. Чем больше этот параметр, тем быстрее оборудование находит необходимое число, тем выше заработок майнера. Наиболее производительным оборудованием считаются асики. К примеру, если ASIC-майнер имеет мощность в 10 ТХ/с, это говорит о его возможности обрабатывать 10 000 000 000 000 хэшей за одну секунду.

Что такое хэш в криптовалюте — краткая история

В математическом смысле хэш-функция представляет собой преобразование данных в короткую строчку, имеющую определенную длину. С ее помощью можно контролировать состояние файлов ОС, важных программ и основной информации. Работа осуществляется по желанию или с определенной периодичностью (в автоматическом режиме).

Термин «хэш» произошел от слова hash на английском языке. Прямой перевод определения означает «путаница». Такая формулировка описывает принцип работы функции, задача которой заключается в изменении входного параметра для получения иного значения на выходе. Аналогичный подход характерен и для термина «хэширование». Источником этого слова является английское определение «hashing», что переводится как «крошение».

Определение появилось в 50-х годах XX века в среде специалистов, занимающихся обработкой больших объемов информации. С помощью хэш-функции специалисты приводили любой массив к строчке с определенным числом символов. Так, если конкретную цифру (вне зависимости от числа знаков) множество раз делить на идентичный числовой параметр, полученный набор символов будет называться хэш. Итоговый результат различается в зависимости от применяемого делителя.

Хэш в криптовалюте — сущность

Простыми словами, хэш в криптовалюте — это процесс преобразования одного набора символов (на входе) в другой. Разница в том, что в первом случае параметр носит свободный характер, а во втором — фиксированную длину. Это пояснение характерно для различных сфер, в том числе криптовалюты. Преобразование происходит на основании определенного алгоритма. К примеру, в Биткоине это SHA-256, в Лайткоине — Scrypt и так далее.

Для рассмотрения принципа работы используем протокол Bitcoin из серии SHA-2 (его размер — 256 бит). Вне зависимости от объема вводимых данных итоговый параметр на выходе всегда имеет определенную величину. Это важно, ведь в случае с криптовалютами речь идет о передаче огромного потока информации и совершении множества транзакций в секунду.

Наличие хэша — возможность упростить запоминание больших массивов информации. Достаточно иметь хэш-функцию для получения необходимых сведений об операции в сети.

Свойства хэша в криптовалюте

Чтобы разобраться, что такое хэш в криптовалюте, важно понимать его свойства. Выделим основные:

Функции хэша в криптовалюте

Хэш-функция обладает следующими функциями:

Хэш-функция - это процесс преобразования входной информации свободной длины в исходящую битную строчку с конкретным размером через детерминированную схему. Хэш в крипте — это зашифрованная информация (набор символов), которая была преобразована по определённому алгоритму с введенной входной информации.

Как это работает?

Допустим, у нас есть некий определенный текстовый файл. Мы его видим как текст, а компьютер видит его как набор символов. Компьютерная логика использует двоичную систему (ноль и единицу), которые можно преобразовать в шестнадцатеричную систему. Применив к данному тексту хеширование, мы сможем преобразовать его в строчку, которая будет иметь фиксированную длину согласно алгоритму хеширования SHA1.

Мороз и солнце, день чудесный.

У лукоморья дуб зеленый.

Хэш алгоритма Биткоин (SHA-256) может иметь следующий вид: i58r1e4c55fa105bdd3f40e5038eb0b057b5998c52c05e6uv08478hh2da5cab2.

В процессе добычи виртуальных монет возникает необходимость сравнивать полученные хеши. Смежное понятие (хэшрейт) обозначает скорость расчета хэшей в процессе получения нового блока в цепи блокчейн. Чем больше этот параметр, тем быстрее оборудование находит необходимое число, и тем выше заработок майнера. Наиболее производительным оборудованием считаются АСИКи.

Роль хэша в майнинге криптовалюты

Чтобы провести добычу блока майнерам необходимо осуществить хэширование блокчейна, к заголовкам блока, чтобы он стал меньше. Заголовки блоков содержат строки информации, например, детали переводов. С помощью ПО майнер использует хэш-функцию, чтобы преобразовать данные и создать хэш. Если целевой хэш достигнут, добывается блок.

Он проверяется в блокчейне и майнер награждается криптовалютой. Потребуется много попыток, чтобы получить целевой хэш, для чего и требуется вычислительное оборудование. Хэш обеспечивает безопасность всего блокчейна, в этом его основная функция.

Криптографическая функция хэша, применяемая в Биткоине функционирует на базе сложной формулы, которая имеет несколько основных свойств:

Детерминированность - свойство, которое позволяет отследить исходную информацию. Не важно, сколько будет проведено преобразований, на выходе получится один и тот же хэш.
Оперативность. Хэш-функция очень быстро обеспечивает возвращение исходной информации.
Устойчивость к коллизиям. Свойство, которое обеспечивает надежную безопасность цифровых монет.

Чтобы блокчейн работал, ему необходимо обновление, и ведение записей каждой транзакции. В моменты обновления данных блокчейн становится более уязвимым, и, чтобы исключить риски, используется криптографический код. У хэша блокчейна есть несколько алгоритмов шифрования.

Блокчейн Биткоина построен на алгоритме шифрования SHA-256. Все данные кодируются в 256-битный ключ. Алгоритм SHA-256 позволяет закодировать очень большой массив информации, что выгодно отличает его от других. Если кто-то попытается изменить хоть один символ исходного блока, то итоговый ключ полностью изменится. Так достигается защита от несанкционированного изменения.

Алгоритм SHA-256 самый распространенный в майнинге. Его степень надежности к взлому превосходит все остальные. Однако и у него есть недостатки. Тот, кто обладает большим количеством вычислительных мощностей, тот и получает большую часть монет. Кроме того, данный алгоритм требует от майнеров владения мощным оборудованием, которое дорого стоит и использует много электроэнергии.

Что такое хешрейт?

Успешность майнинга измеряется количеством попыток, которое предпринимает майнинг-оборудование для поиска хеша (преобразования блока). С каждой попыткой создается “кандидат на создание блока”, который должен соответствовать установленному хешу. Поскольку попытки осуществляются непрерывно, мощность майнинга измеряется в попытках в секунду [H/s]. Чем больше людей со своим оборудованием принимает участие в процессе майнинга, тем выше коэффициент хэширования. Если хешрейт слишком высокий, уровень сложности увеличивается. Если хешрейт становится меньше, соответственно, и уровень сложности уменьшается.

Читайте также: