SHA-256 trong Blockchain: Phân tích kỹ thuật sâu sắc

SHA-256 là gì?

SHA-256 (Thuật toán băm bảo mật) là một thuật toán băm mật mã nổi bật được phát triển bởi Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ. Chức năng chính của SHA-256 là biến đổi các tập dữ liệu ngẫu nhiên thành các giá trị có độ dài cố định, phục vụ như các định danh duy nhất cho dữ liệu này.

Giá trị băm kết quả được so sánh với các bản sao của dữ liệu gốc, không thể trích xuất theo chiều ngược lại. Thuật toán này được triển khai rộng rãi trong nhiều ứng dụng và dịch vụ liên quan đến an ninh thông tin. Ngoài ra, nó còn đóng vai trò là công nghệ chính cho các hoạt động khai thác tiền điện tử.

SHA-256 thuộc về gia đình SHA-2 của các thuật toán mã hóa, được phát triển dựa trên thuật toán SHA-1 đầu tiên được tạo ra vào năm 1995 cho mục đích dân sự. Thuật toán SHA-2 tự nó được phát triển bởi NSA vào mùa xuân năm 2002. Trong vòng ba năm, NSA đã phát hành một bằng sáng chế cho việc sử dụng công nghệ SHA trong các dự án dân sự.

Vào năm 2012, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia đã tạo ra một phiên bản cập nhật của thuật toán: SHA-3. Cuối cùng, thuật toán mới này sẽ thay thế cả thuật toán chính hiện tại SHA-2 và thuật toán lỗi thời nhưng vẫn được sử dụng SHA-1.

Cách SHA-256 Hoạt Động

Một hàm băm không phải là công nghệ mã hóa dữ liệu theo nghĩa cổ điển, điều này giải thích cho sự không thể đảo ngược dữ liệu được giải mã. Đây là một phương pháp mã hóa một chiều cho bất kỳ lượng dữ liệu nào. Tất cả các thuật toán SHA đều dựa trên phương pháp Merkle-Damgård: dữ liệu được chia thành các nhóm đồng nhất, mỗi nhóm đều đi qua một hàm nén một chiều. Kết quả là, chiều dài dữ liệu giảm xuống.

Phương pháp này có hai lợi thế đáng kể:

• Tốc độ mã hóa cao với khả năng giải mã gần như không thể nếu không có khóa
• Rủi ro va chạm tối thiểu ( hình ảnh giống hệt )

Ứng dụng vượt ra ngoài tiền điện tử

Mỗi người dùng internet, có biết hay không, đều tương tác với SHA-256 hàng ngày: chứng chỉ bảo mật SSL bảo vệ mọi trang web bao gồm thuật toán SHA-256. Điều này là cần thiết để thiết lập và xác thực các kết nối an toàn với các trang web.

Lợi ích của SHA-256

SHA-256 là thuật toán khai thác phổ biến nhất trong tất cả các thuật toán khác. Nó đã chứng tỏ được khả năng chống hack với ( với những ngoại lệ hiếm hoi ) và là một thuật toán hiệu quả cho cả nhiệm vụ khai thác và các mục đích khác. Thuật toán cung cấp bảo mật đặc biệt thông qua quy trình phức tạp của nó trong việc biến đổi dữ liệu đầu vào thành các mã băm mã hóa.

Hạn chế của SHA-256

Nhược điểm chính của SHA-256 là sự nhạy cảm của nó với sự tập trung khai thác: những người sở hữu sức mạnh tính toán lớn nhất nhận được một phần lớn hơn của tiền điện tử, điều này loại trừ một trong những nguyên tắc cơ bản của tiền điện tử - sự phân quyền.

Sau khi các nhà đầu tư lớn bắt đầu đầu tư vào sức mạnh tính toán cho việc khai thác Bitcoin công nghiệp, độ khó khai thác đã tăng lên nhiều lần và bắt đầu yêu cầu sức mạnh tính toán đặc biệt. Nhược điểm này đã được giải quyết trong các giao thức hiện đại hơn và "được tùy chỉnh" để sử dụng trong khai thác tiền điện tử, chẳng hạn như Scrypt. Mặc dù hiện nay SHA-256 chiếm một phần lớn trong thị trường tiền điện tử, nhưng nó sẽ yếu dần ảnh hưởng của mình để nhường chỗ cho các giao thức an toàn và tiên tiến hơn.

Sau một thời gian, các thuật toán SHA-1 đã ngừng cung cấp mức độ tin cậy cần thiết do khả năng xảy ra va chạm. SHA-256, giống như SHA-512, được bảo vệ tốt hơn khỏi nhược điểm này, nhưng xác suất xảy ra vẫn còn.

Khai thác với SHA-256

Việc khai thác trên SHA-256, giống như trên bất kỳ thuật toán nào khác, là quá trình giải quyết các nhiệm vụ mã hóa phức tạp được tạo ra bởi phần mềm khai thác dựa trên dữ liệu từ các khối trước.

Việc khai thác sử dụng chức năng SHA-256 có thể được thực hiện theo ba cách:

• CPU (bộ xử lý trung tâm)
• GPU (bộ xử lý đồ họa)
• Bộ xử lý chuyên dụng: ASIC

Trong khai thác, tổng hợp băm được sử dụng như một định danh cho các khối hiện có và để tạo ra các khối mới dựa trên các khối trước đó. Quá trình khai thác được hiển thị trong giao diện dưới dạng "accepted f33ae3bc9...", trong đó f33ae3bc9 là tổng hợp băm, một phần của dữ liệu dự định để giải mã. Khối chính bao gồm một số lượng lớn các tổng hợp băm tương tự.

Do đó, việc khai thác với thuật toán SHA-256 đại diện cho một lựa chọn không ngừng của giá trị tổng hợp băm đúng, sắp xếp qua các số để tạo ra một khối mới. Càng nhiều sức mạnh tính toán của bạn, bạn càng có nhiều cơ hội để nhận được khối đúng: tốc độ sắp xếp qua các tổng hợp băm khác nhau phụ thuộc vào khả năng phần cứng của bạn.

Xét rằng Bitcoin được xây dựng trên thuật toán SHA-256, cần một sức mạnh tính toán cực kỳ lớn để khai thác cạnh tranh. Điều này là do việc sản xuất ASIC - mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng - đã được thiết lập tốt trong một thời gian dài đối với việc khai thác Bitcoin. ASIC, mặc dù có sự tiếp nhận khác nhau trong cộng đồng, cho phép việc khai thác Bitcoin và các tiền điện tử khác trên thuật toán SHA-256 nhanh hơn, hiệu quả hơn và rẻ hơn.

Tiền điện tử Sử dụng Thuật toán SHA-256

SHA-256 là một thuật toán cổ điển cho tokens: tiền điện tử chính - Bitcoin - được xây dựng trên nó. Do đó, các nhánh của Bitcoin cũng sử dụng thuật toán này: Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Diamond.

Ngoài những điều này, SHA-256 cũng được sử dụng trong:

• Steemit
• DigiByte
• PeerCoin
• NameCoin
• TeckCoin
• Ocoin
• Zetacoin
• EmerCoin

Thuật toán SHA-256 cũng được sử dụng như một chương trình con trong tiền điện tử Litecoin, trong khi thuật toán khai thác chính ở đó là Scrypt.

Các tác động về an ninh đối với tài sản kỹ thuật số

Bảo mật được cung cấp bởi SHA-256 rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của blockchain. Khả năng chống lại các cuộc tấn công preimage (tìm đầu vào từ đầu ra) khiến nó trở nên vô cùng quý giá cho việc bảo vệ tài sản kỹ thuật số trên nhiều nền tảng khác nhau. Các nhà giao dịch và nhà đầu tư chuyên nghiệp trên các sàn giao dịch lớn thường xem xét thuật toán băm cơ bản khi đánh giá nền tảng bảo mật của một loại tiền điện tử.

Khi xem xét bảo mật blockchain, hàm băm đóng vai trò là cơ chế chính đảm bảo tính không thay đổi của dữ liệu. Bất kỳ nỗ lực nào để thay đổi dữ liệu giao dịch đều sẽ yêu cầu tính toán lại tất cả các khối tiếp theo - một nhiệm vụ tính toán gần như không thể thực hiện nếu không kiểm soát phần lớn sức mạnh xử lý của mạng.