Что такое алгоритм майнинга CryptoNight и как он работает?

Алгоритмы майнинга являются основой сетей на основе блокчейна, таких как Биткоин.

В технологии блокчейна алгоритмы майнинга необходимы для проверки транзакций и безопасности сети. Алгоритм майнинга инструктирует компьютеры майнеров следовать набору правил для создания действительного блока.

Proof-of Work (POW) - это хорошо известный консенсусный алгоритм, используемый биткоинами и другими криптовалютами. В POW майнеры конкурируют, используя вычислительную мощность, чтобы найти конкретное значение хэша, которое даст им новый блок. Интегрированные схемы, специфичные для приложений (ASIC) - это специализированное оборудование, которое необходимо для того, чтобы майнеры могли быть конкурентоспособными в таком энергоемком процессе, но до ASICS в домашних условиях использовались менее мощные ЦП и оборудование на основе графических процессоров.

ASIC Mining в первую очередь использует функцию хэш SHA-256, которая была разработана Агентством национальной безопасности США (АНБ) и опубликована в 2001 году в качестве стандарта целостности данных. Для обеспечения максимальной безопасности и целостности биткоин использует SHA-256, так как малейшее изменение алгоритма изменило бы выход функции хэш-хэш.

Многие майнеры объединяют майнинговые пулы, чтобы не отставать от промышленных масштабных работ и объединить свою вычислительную мощность, тем самым увеличивая шансы на успешную добычу блока. Общие блок-вознаграждения пропорционально основаны на вкладе каждого участника.

Выбор алгоритма майнинга является важным решением для проекта криптовалюты, поскольку он определяет правила и требования, необходимые для создания и обеспечения сети блокчейнов, кроме того, как участники вознаграждаются вновь опущенными токенами. Примеры других популярных алгоритмов майнинговой промышленности включают ethash, используемый блокчейном Ethereum, и CryptoNight, используемый сетью Monero.

CryptoNight является одним из самых быстрых алгоритмов майнинга и частью протокола Cryptonote Consensus.

CryptoNight - это алгоритм мощности для добычи графических процессоров, предназначенный для ASIC-устойчивости и предотвращения централизации мощности майнинга. Он призван помочь пользователям более эффективно использовать комбинацию функций хеширования, включая функции CryptoNight и хэш Keccak.

Его криптографическая хэш-функция работает по расширенному стандарту шифрования (AES), алгоритма для экстремальной безопасности, который делает CryptoNight алгоритмом майнинга на основе безопасности. С тех пор, как Monero начал использовать CryptoNight в качестве алгоритма хэш-функций для своего консенсуса блокчейна, репутация CryptoNight как алгоритма безопасности усилилась во всем мире криптовалют.

История создания алгоритма CryptoNight весьма интересна и напоминает о происхождении биткоинов. Его автор, который носит фиктивное имя Николас Ван Саберхаген, исчез, как и знаменитый Сатоши Накамото.

Учитывая это сходство, многие считают, что эти два разработчика являются одним и тем же человеком. Загадочности добавляет дата выпуска CryptoNote - 12 декабря 2012 года (12.12.2012). CryptoNote был протоколом безопасности и инструментом конфиденциальности, который способствовал конфиденциальным и несвязываемым транзакциям и кольцевым подписям.

Для укрепления конфиденциальности CryptoNight использует протокол консенсуса CryptoNote, чтобы никто не мог сказать, какой участник транзакции платит, а какой получает деньги.

Алгоритм майнинга CryptoNight является дружественным к графическим процессорам (GPU), но характеристики делают его подходящим и для добычи анонимных криптовалют с помощью центрального процессора. Архитектура использования процессора очень эффективна благодаря своему набору 64-битных быстрых множителей для максимальной скорости. Более того, интенсивное использование кэша ЦП гарантирует наилучшую производительность. 

Его рабочий процесс включает в себя три основных шага:

Создание «царапин»

Большая память с промежуточными значениями сохраняется во время функции хэширования. Первые входные данные хешируются с функцией хэширования Keccak-1600, что приводит к 200 байтам случайно сгенерированных данных.

Преобразование шифрования

Затем он берет первые 31 байт этого хэша Keccak-1600 и превращает их в ключ шифрования для алгоритма AES-256, наибольшее значение в семье AES.

Окончательный хешинг

CryptoNight принимает весь набор данных, созданный функциями AES-256 и Keccak на предыдущем шаге и проходит через остальные функции хэша. В конечном счете, окончательный хеш получается в результате доказательства работы CryptoNight. Этот хэш имеет 256-битное расширение или всего 64 символа.

CryptoNight был разработан, чтобы предоставить центральным и графическим процессорам равные возможности для добычи блоков и препятствовать использованию ASIC-майнеров.

CryptoNight важен по трем важным причинам: он обеспечивает более высокий уровень конфиденциальности благодаря неотслеживаемым транзакциям, имеет функции устойчивости к использованию ASIC и высокую масштабируемость. Большинство криптовалют, включая Биткоин (BTC), практически не являются частными, поскольку чьи-либо транзакции и баланс можно легко отследить в блокчейне с открытым исходным кодом через публичный адрес.

CryptoNight, напротив, был разработан, чтобы удовлетворить пользователей, больше заботящихся о конфиденциальности, которые хотят совершать частные сделки с использованием блокчейна. Его создатели интегрировали в алгоритм два важнейших инструмента конфиденциальности для достижения максимальной безопасности и анонимности: для этого командой разработчиков Monero были реализованы механизмы кольцевых подписей и скрытые адреса.

Смягчение растущих опасений по поводу централизации криптовалюты из-за майнинговых установок ASIC было одной из важнейших причин разработки CryptoNight. Разработчики проекта сосредоточились на том, чтобы бросить вызов доминированию ASIC, и разработали систему, в которой графические и центральные процессоры могли бы сохранить свое конкурентное преимущество в майнинге.

Масштабируемость и высокая эффективность также лежат в основе CryptoNight, объем вычислений которого увеличивается в геометрической прогрессии, гарантируя большее масштабирование за счет более быстрых транзакций.

Bytecoin (BCN) была первой криптовалютой, которая применила протокол CryptoNote в своем блокчейне, но ее применение на Monero помогло проекту получить большую репутацию и известность.

Ряд криптовалют интегрировали алгоритм CryptoNight, первым примером является CryptoNoteCoin, что считается явной отсылкой к проекту CryptoNight.

Bytecoin (BCN)

Хотя изначально она стремилась противостоять доминированию ASIC, первая монета CryptoNight, которая поддержала развитие проекта, объявила в 2018 году, что она будет интегрировать майнинг ASIC, сохраняя при этом алгоритм для предотвращения проблем безопасности и анонимности.

Monero (XMR)

Monero унаследовала CryptoNight в качестве доказательства работы в 2014 году, и с тех пор немного усовершенствовала алгоритм, создав CryptoNight-R, чтобы намеренно нарушить совместимость с существующими ASIC.

Однако в 2017 году Bitmain разработала эффективную ASIC-систему CryptoNight, а к 2018 году ASIC снова присоединились к сети Monero. В 2019 году Monero изменила свой алгоритм майнинга на RandomX, ориентированный на майнинг на процессорах.

Electroneum (ETN)

Electroneum (ETN) использует алгоритм майнинга CryptoNight с заметной инновацией в его мобильной версии, позволяющей пользователям добывать криптовалюту не только традиционным методом, но и с помощью своих смартфонов с помощью мобильного майнера.

Другие менее известные проекты, реализующие алгоритм CryptoNight, включают Boolberry, Dashcoin, DigitalNote, DarkNetCoin и Pebblecoin. Однако в 2017 году эти проекты подверглись злонамеренным атакам, что вызвало обеспокоенность по поводу безопасности их сетей и надежности алгоритма CryptoNight.

Для алгоритма CryptoNight были созданы разные варианты, а CryptoNight Heavy - одна из версий алгоритма хеширования. Он реализован в различных криптовалютных проектах, включая Ryo Currency, Sumokoin и Loki.

Однако, поскольку CryptoNight Heavy опирается на не требующую доверия одноранговую сеть, это может привести к серьезным уязвимостям. Поскольку узлы должны проверять PoW каждого нового блока и тратить значительное количество времени на оценку каждого хеша, они могут стать более уязвимыми для распределенных атак типа «отказ в обслуживании» (DDoS), скоординированных действий, использующий ботнеты, которые перегружают сеть фальшивым трафиком.

С момента своего создания в 2012 году алгоритм CryptoNight претерпел значительные изменения, обновления и небольшие модификации для соответствия различным криптовалютным проектам, пока не была представлена последняя версия, созданная Monero, CryptoNight-R.

Является ли CryptoNight по-прежнему действующим алгоритмом майнинга или он провалил свою миссию стать эгалитарным инструментом? Все разные версии преследовали одну общую цель: сопротивление ASIC и предотвращение его дальнейшего доминирования в майнинге криптовалют.

Многие считают, что этого не произошло, и проект не смог реализовать свою первоначальную позицию. Команда Monero заявила, что сбой произошел по соображениям безопасности. Поскольку хэш CryptoNight довольно дорог и требует много времени для проверки, он может представлять риск DoS-атак для узлов, как отмечалось ранее для некоторых криптовалют на основе CryptoNight.

Другие считают, что компания сделала все возможное, чтобы предотвратить дальнейшее расширение корпоративной власти ASIC. ASIC-устойчивый CryptoNight родился как алгоритм эгалитарного типа, который мог гарантировать равные права на майнинг людям, а не только корпоративному миру.

CryptoNight по-прежнему работает как инструмент майнинга, открытый для всех, хотя сопротивление ASIC больше невозможно, поскольку ASIC смогли адаптироваться для успешного майнинга по этому алгоритму. Тем не менее, CryptoNight все равно может стать хорошей отправной точкой для разработки будущих криптовалютных проектов, особенно для пользователей, которые ценят конфиденциальность и честный майнинг.