Криптовалюты имеют много разных аспектов, а не только монеты и токены. Технология, связанная с криптовалютами, постоянно развивается, становясь быстрее, безопаснее, менее загрязняющей окружающую среду, а также более конфиденциальной или анонимной. CryptoNight является частью этого. Считающийся одним из наиболее распространенных алгоритмов хеширования или майнинга, он был создан в ответ на две проблемы: отсутствие конфиденциальности транзакций на блокчейн и усиление централизации специализированного оборудования для майнинга ASIC.
В этой статье мы обсудим:
Что такое CryptoNight?
CryptoNight - это алгоритм хеширования, разработанный в 2013 году для поддержки протокола CryptoNote. Он работает на основе консенсуса CryptoNote Proof of Work (PoW), что означает, что майнеры должны решать сложные математические уравнения для майнинга, и был создан по двум причинам:
Для обеспечения неотслеживаемых транзакций: хотя биткойн (BTC) изначально считался «неотслеживаемой валютой», во многих отношениях верно обратное. Таким образом, там, где транзакции BTC публично отображаются в блокчейне (их легко просмотреть, если известен публичный адрес), CryptoNight стремился повысить конфиденциальность отдельных транзакций.
Чтобы ограничить область майнинга специализированных интегральных схем (ASIC): рост числа ASIC означает, что у людей нет возможности соревноваться в майнинге криптовалют. Это привело к неравномерному распределению майнеров и угрозе централизации блокчейнов и криптовалют. CryptoNight стремится положить этому конец и, таким образом, восстановить равенство.
Как CryptoNight позволяет отслеживать транзакции?
Чтобы решить проблемы конфиденциальности пользователей криптовалюты, CryptoNight разработан с использованием двух ключевых технологий обеспечения конфиденциальности:
Кольцевые подписи: состоит из создания круга возможных подписантов, включая самого подписавшего и других не подписавших, все действительные и равные, для авторизации транзакции. Все их подписи объединены, что делает невозможным узнать, кто является настоящим подписывающим лицом.
Секретный адрес: секретные адреса обеспечивают дополнительную безопасность получателю транзакции. Система требует, чтобы отправитель цифровой валюты создал уникальный случайный адрес для данной транзакции. Это означает, что несколько транзакций могут быть замаскированы как исходящие с разных уникальных адресов, что затрудняет их отслеживание.
Эти функции достигли своей цели, но также привели к исключению нескольких приватных валют из популярных криптовалютных бирж (DEX и CEX) из-за проблем с регулированием.
Какие бывают виды майнинга?
Чтобы полностью понять, почему был разработан CryptoNight и почему он направлен на борьбу с майнингом ASIC, важно сначала понять, какие типы майнинга существуют. На заре криптовалюты весь майнинг биткойнов (BTC) выполнялся на отдельных домашних компьютерах с использованием процессоров, что означало, что возможности были общими.
Однако по мере того, как криптовалюты становились все более прибыльными и конкурентоспособными, на рынке преобладали единицы с более быстрыми вычислениями и, следовательно, с большей способностью зарабатывать вознаграждения. Это означало, что более медленное или менее мощное оборудование для майнинга не могло конкурировать, было убыточным и в конечном итоге устаревшим. Те, у кого было более мощное и дорогое оборудование, вскоре вытеснили конкурентов. По мере увеличения вознаграждения эти майнеры покупали больше оборудования и вскоре стали доминировать в майнинге, что, наконец, поставило под угрозу децентрализацию блокчейна. Для майнинга используется четыре основных типа оборудования:
Центральные процессоры (ЦП): это простейшая форма майнинга, которая может выполняться на домашнем компьютере или даже на мобильном телефоне. Это делает майнинг более доступным для большего числа людей, но прибыль невысока, поскольку они не могут конкурировать с более мощным оборудованием.
Графические процессоры (GPU): это следующий шаг в майнинге CPU, для которого требуется видеокарта. Первоначальные затраты и затраты на обслуживание могут быть довольно высокими, но они более эффективны и прибыльны, чем майнинг на CPU.
Специализированные интегральные схемы (ASIC): эти схемы созданы специально для майнинга и могут быть очень прибыльными. Они требуют большого количества энергии и много места, тем более что у майнеров ASIC обычно больше одного. В отличие от других типов устройств для майнинга,
ASIC можно использовать только для майнинга криптовалют и ничего больше.
FPGA (Программируемые пользователем вентильные матрицы): они похожи на ASIC, но могут быть перепрограммированы для достижения определенных алгоритмов, в то время как ASIC настраиваются для определенного алгоритма. Они дорогие, но также могут быть очень прибыльными. Хотя они не так эффективны, как ASIC, их способность к перепрограммированию сделала их фаворитом в облачном майнинге.
Сегодня майнинг криптовалют требует больших вычислительных мощностей и денег не только для самих компьютеров, но и для электроэнергии, складских помещений, транспорта и так далее. Все это означает, что майнинг все больше концентрируется в руках тех немногих, кто может себе это позволить, что, в свою очередь, означает усиление централизации. CryptoNight намерен бросить этому вызов.
Как устроена CryptoNight?
Несмотря на использование консенсуса PoW, а также алгоритма BTC SHA-256, CryptoNight отличается по своей конструкции, чтобы быть более совместимым с процессорами домашних ПК. Это было сделано специально, чтобы попытаться вернуть майнинг от доминирующих ASIC к людям и, таким образом, рецентрализовать майнинг. CryptoNight использует следующие методы для достижения своей цели:
Требуется оперативная память (RAM): ASIC традиционно строятся с упором на алгоритмы хеширования, которым не требуется доступ к памяти, например алгоритм SHA-256. Они ограничены только тем, насколько быстро они могут производить расчеты. Чтобы сделать графические процессоры и процессоры конкурентоспособными, CryptoNight требует доступа к памяти для каждого экземпляра майнинга. Это благоприятствует процессорам и графическим процессорам, которые имеют доступ к памяти, и затрудняет работу с ASIC.
Зависимость от задержки: под задержкой понимается время, необходимое для выполнения вычисления, в то время как зависимость относится к тому факту, что CryptoNight не позволяет выполнить второе вычисление до завершения первого. Зависимость CryptoNight от ОЗУ означает, что для каждого вычисления требуется 2 МБ памяти, а его зависимость от задержки означает, что создание нового блока зависит от всех предыдущих блоков. Это становится задачей, интенсивно использующей память, что не подходит для ASIC.
Разработка блокнота, который точно соответствует объему кэш-памяти L3 на ядро на процессорах Intel (около 2 МБ): хотя CryptoNight допускает использование графических процессоров, он отдает предпочтение процессорам. С этой целью алгоритм спроектировал свои рабочие данные таким образом, чтобы они соответствовали размеру общей кэш-памяти на каждое ядро. в современном процессоре. Этот тип памяти имеет низкую задержку по сравнению с графическими процессорами, поэтому процессоры имеют значительное преимущество, что делает майнинг более эгалитарным.
Как развивалась CryptoNight?
ASIC постоянно разрабатываются и настраиваются для работы с конкретными алгоритмами. Для этого CryptoNight нужно было продолжать развиваться, что было сделано с помощью настроек и бифуркаций. Алгоритм хеширования прошел через множество ранних версий, так как его исходная версия CryptoNight v0 была неэффективной при прерывании работы ASIC. Криптовалюты, работающие в алгоритме, в том числе Monero и Aeon, также внесли свои собственные модификации и разветвились, чтобы попытаться уменьшить майнинг ASIC. Однако до сих пор ни один алгоритм не был на 100% защищен от ASIC. Вот некоторые из основных версий CryptoNight:
- CryptoNight-Light предназначен для использования блокнота меньшего размера, около 1 МБ, для облегчения хеширования на некачественном оборудовании.
- CryptoNight-Heavy был реализован с большим блокнотом, около 4 МБ, чтобы увидеть, может ли интенсивное использование памяти оттолкнуть ASIC.
- CryptoNight v7 был построен из вышеупомянутых вариантов с предполагаемым размером рабочего блока ЦП 2 МБ. После того, как новые ASIC были найдены снова, его доработали, чтобы он стал CryptoNight v8.
Насколько эффективен CryptoNight в борьбе с майнингом ASIC?
Полностью остановить ASIC невозможно, поскольку микросхемы изготавливаются на заказ и разрабатываются специально для определенного алгоритма хеширования. Таким образом, вскоре было установлено, что для остановки майнинга ASIC алгоритмы необходимо часто раздваивать. Это будет означать настройку алгоритма майнинга и, таким образом, принудительную настройку нового ASIC. CryptoNight v7 был создан по этой причине, после чего CryptoNight v8 был создан в октябре 2018 года.
Однако в конце декабря 2018 года новые ASIC были обнаружены снова. Это было особенно актуально при рассмотрении Monero (XMR), когда в феврале 2019 года, несмотря на использование CryptoNight для устранения ASIC, было обнаружено, что платформы доминируют в майнинге более чем на 85%. Это означало, что по-прежнему невозможно было быть полностью устойчивым к ASIC, и поэтому CryptoNight потерпел неудачу. Открытие также показало, что майнинг ASIC замедлялся с каждым форком, чтобы вернуться только после того, как у него появилось время на редизайн. Это означало, что, хотя полностью исключить его невозможно, доминирование ASIC можно было постоянно откладывать, подтверждая теорию о том, что бифуркация станет дальнейшим шагом для CryptoNight.
Однако бифуркация порождает свои проблемы, поскольку регулярные обновления содержат некоторые нежелательные изменения. Например, форк в 2018 году привел к созданию трех новых валют для Monero (XMO, XMC, XMZ) и анонимизации транзакций. Это было проблемой, поскольку многие монеты CryptoNight, такие как Bytecoin, не могли этого допустить - это один из их фундаментальных принципов. Таким образом, бифуркация не всегда возможна, и CryptoNight приходилось переключаться между борьбой с ASIC и разрешением ASIC, в зависимости от технологии, доступной в любой момент времени.
Какие валюты используют алгоритм хеширования CryptoNight?
CryptoNight, как и алгоритм хеширования, разработанный CryptoNote, уже имел свою первую валюту в Bytecoin (BCN), которая является валютой CryptoNote. После этого, в 2014 году, к алгоритму присоединилась известная валюта Monero, и за ней последовали другие. Однако желание Monero быть без ASIC и провал CryptoNight на тот момент, в конечном итоге, привели его к отказу от алгоритма для RandomX. Однако это не означало конца алгоритма. Благодаря различным технологиям, предлагаемым в различных версиях CryptoNight, монеты остались и использовали ту, которая лучше всего соответствовала их потребностям. Некоторые выбирают менее устойчивые версии ASIC, такие как v0, в то время как другие в настоящее время выбирают более надежные, например v8. Кроме того, когда монеты раздваиваются, некоторые переходят на другие версии CryptoNight, в то время как другие используют другие алгоритмы. Текущий список монет CryptoNight включает, среди прочего, B2B Coin, Balkancoin, Bold и Bytecoin.
Заключение
CryptoNight - это надежный алгоритм, который вернул некое равенство майнингу, но так и не смог полностью достичь своей цели - устойчивости к ASIC. Его способность обеспечивать более высокий уровень анонимности транзакциям и маскировать адрес доставки дает преимущество перед некоторыми другими алгоритмами и протоколами. Совместная работа с вашим протоколом CryptoNote и валютой Bytecoin также предлагает захватывающие возможности в будущем, поскольку у вас есть все необходимые условия для продолжения экспериментов. Таким образом, по мере развития технологий возможно, что однажды CryptoNight полностью выполнит свое обещание стать уравнителем для майнинга криптовалюты.
