SHA-256 у Блокчейн: Глибокий Технічний аналіз

Що таке SHA-256?

SHA-256 (Безпечний хеш-алгоритм) є відомим криптографічним хеш-алгоритмом, розробленим Національним агентством безпеки США. Основна функція SHA-256 полягає в перетворенні випадкових наборів даних у значення фіксованої довжини, які слугують унікальними ідентифікаторами для цих даних.

Отримане значення хешу порівнюється з дублікатами оригінальних даних, які не можуть бути витягнуті в зворотному порядку. Алгоритм широко впроваджений у різних додатках та послугах, пов'язаних з інформаційною безпекою. Крім того, він є ключовою технологією для майнінгу криптовалют.

SHA-256 належить до сімейства SHA-2 алгоритмів шифрування, які були розроблені на основі алгоритму SHA-1, вперше створеного в 1995 році для цивільного використання. Алгоритм SHA-2 був розроблений АНБ навесні 2002 року. Протягом трьох років АНБ випустило патент на використання технології SHA в цивільних проектах.

У 2012 році Національний інститут стандартів і технологій створив оновлену версію алгоритму: SHA-3. Врешті-решт, цей новий алгоритм замінить як поточний основний алгоритм SHA-2, так і застарілий, але все ще використовуваний SHA-1.

Як працює SHA-256

Хеш-суму не можна вважати технологією шифрування даних у класичному сенсі, що пояснює неможливість зворотного розшифрування даних. Це шифрування в односторонньому порядку для будь-якої кількості даних. Усі алгоритми SHA базуються на методі Меркле-Дамгард: дані діляться на рівномірні групи, кожна з яких проходить через односторонню функцію стиснення. В результаті довжина даних зменшується.

Цей метод має дві суттєві переваги:

• Висока швидкість шифрування з практично неможливим дешифруванням без ключів
• Мінімальний ризик колізій (ідентичні зображення)

Застосування поза криптовалютою

Кожен користувач Інтернету, усвідомлено чи ні, щодня взаємодіє з SHA-256: SSL сертифікат безпеки, який захищає кожен вебсайт, включає алгоритм SHA-256. Це необхідно для встановлення та автентифікації безпечних з'єднань з вебсайтами.

Переваги SHA-256

SHA-256 є найпоширенішим алгоритмом майнінгу серед усіх інших. Він зарекомендував себе як стійкий до зламів ( з рідкісними винятками ) та ефективний алгоритм для завдань майнінгу та інших цілей. Алгоритм забезпечує виняткову безпеку завдяки своєму складному процесу перетворення вхідних даних в зашифровані хеші.

Обмеження SHA-256

Основним недоліком SHA-256 є його схильність до централізації видобутку: власники найбільших обчислювальних потужностей отримують більшу частку криптовалюти, що виключає один з основоположних принципів криптовалют - децентралізацію.

Після того, як великі інвестори почали інвестувати в обчислювальну потужність для промислового Bitcoin майнінгу, складність майнінгу зросла кілька разів і почала вимагати виняткової обчислювальної потужності. Цю недолік було вирішено в інших протоколах, які є більш сучасними та "налаштованими" для використання в майнінгу криптовалюти, таких як Scrypt. Незважаючи на те, що сьогодні SHA-256 займає велику частину ринку криптовалюти, його вплив послабиться на користь більш захищених і розвинених протоколів.

Після деякого часу алгоритми SHA-1 перестали забезпечувати необхідний рівень надійності через ймовірність виникнення колізій. SHA-256, як і SHA-512, краще захищений від цього недоліку, але ймовірність виникнення все ще залишається.

Майнинг з SHA-256

Майнінг на SHA-256, як і на будь-якому іншому алгоритмі, є процесом розв'язання складних криптографічних завдань, що генеруються програмним забезпеченням для майнінгу на основі даних з попередніх блоків.

Добування з використанням функції SHA-256 можна здійснити трьома способами:

• ЦП (центральний процесор)
• GPU (графічний процесор)
• Спеціалізований процесор: ASIC

У видобутку хеш-суму використовують як ідентифікатор для існуючих блоків і для створення нових на основі попередніх. Процес видобутку відображається в інтерфейсі як "прийнято f33ae3bc9...", де f33ae3bc9 є хеш-сумою, частиною даних, призначених для декодування. Основний блок складається з величезної кількості подібних хеш-сум.

Отже, видобуток за алгоритмом SHA-256 представляє собою безперервний вибір правильного значення хеш-сумми, сортування чисел для створення нового блоку. Чим більша ваша обчислювальна потужність, тим більше у вас шансів отримати правильний блок: швидкість сортування різних хеш-сум залежить від можливостей вашого апаратного забезпечення.

Оскільки Bitcoin побудований на алгоритмі SHA-256, для конкурентного майнінгу потрібна надзвичайно велика обчислювальна потужність. Це пов'язано з тим, що для майнінгу Bitcoin виробництво ASIC - інтегральних схем спеціального призначення - добре налагоджене вже досить давно. ASIC, які мають різну реакцію в спільноті, дозволяють майнити Bitcoins та інші криптовалюти на алгоритмі SHA-256 набагато швидше, ефективніше та дешевше.

Криптовалюти, що використовують алгоритм SHA-256

SHA-256 є класичним алгоритмом для токенів: основна криптовалюта - Біткойн - побудована на ньому. Відповідно, форки Біткойна також використовують цей алгоритм: Біткойн Кеш, Біткойн Голд, Діамант.

Крім цього, SHA-256 також використовується в:

• Стіміт
• DigiByte
• PeerCoin
• НазваМонета
• TeckCoin
• Ocoin
• Zetacoin
• EmerCoin

Алгоритм SHA-256 також використовується як підпрограма в криптовалюті Litecoin, тоді як основний алгоритм видобутку там - Scrypt.

Безпекові наслідки для цифрових активів

Безпека, що забезпечується SHA-256, є надзвичайно важливою для підтримання цілісності блокчейну. Стійкість алгоритму до атак на передображення ( знаходження вхідних даних з виходу ) робить його надзвичайно цінним для захисту цифрових активів на різних платформах. Професійні трейдери та інвестори на основних біржах часто враховують основний хеш-алгоритм при оцінці основи безпеки криптовалюти.

При аналізі безпеки блокчейну функція хешування є основним механізмом, що забезпечує незмінність даних. Будь-яка спроба зміни даних транзакцій вимагала б перерахунку всіх наступних блоків - що є обчислювально неможливим завданням без контролю над більшістю обробної потужності мережі.