Одноразовый номер является центральной частью алгоритма майнинга PoW для блокчейнов и криптовалют, таких как Биткойн. Майнеры соревнуются друг с другом за найти одноразовый номер, который создает хэш со значением, меньшим или равным значению, установленному сетевой сложностью. Если майнер находит такой одноразовый номер, он называется золотой нонс, затем они получают право добавить этот блок в цепочку блоков и получить вознаграждение за блок.

Одноразовый номер – это случайное одноразовое целое число. Майнеры проверяют и сбрасывают миллионы одноразовых номеров каждую секунду. Они надеются получить хэш-значение, которое соответствует цели, и таким образом выиграть вознаграждение за блок. Это то, что происходит во время майнинга PoW на самом базовом уровне, хотя есть еще кое-что. Здесь мы собираемся исследовать всю цель nonce на протяжении всего процесса майнинга..

Строительные блоки с одноразовыми номерами

Одноразовый номер – это 32-битное число. Он остается в заголовке блока вместе с другими ключевыми данными, такими как цель сложности и отметка времени. Когда майнеры создают блоки, они случайным образом выбирают одноразовый номер и вводят его в заголовок блока, создавая новый хэш заголовка блока..

Хэш – это 256-битное число, которое должно начинаться с огромного количества нулей, т.е. иметь невероятно маленькое значение. Если он не имеет достаточного количества нулей, то майнер отбрасывает хэш и пробует новый одноразовый номер. Этот процесс повторяется до тех пор, пока майнер не обнаружит одноразовый номер, который создает хэш со значением, меньшим или равным значению, установленному сложностью..

Структура блока

32-битный размер одноразового номера означает, что существует четыре миллиарда возможных комбинаций. Хотя технически он намного выше из-за того, что называется дополнительный одноразовый номер. Это дополнительное место для более длинного одноразового номера, что означает, что у вас могут быть десятки миллиардов комбинаций..

Одноразовый номер – единственный параметр, который меняет майнер, все остальные остаются статичными. Если майнер находит золотой одноразовый номер, он добавляет этот блок в цепочку блоков и получает вознаграждение за блок. В настоящее время нет возможности ускорить процесс поиска правильного одноразового номера. Это означает, что майнеры просто работают методом проб и ошибок, пока не найдут золотую середину. Этот процесс составляет Работа, в доказательство работы.

Отношение к сложности добычи

Как мы уже говорили, майнер пытается найти одноразовый номер, который производит хэш ниже значения, установленного сложностью сети. Протокол Биткойн устанавливает эту сложность майнинга. По мере увеличения сложности целевое значение хеш-функции уменьшается. Это означает, что в начале хеш-числа должно быть больше нулей. Вероятность нахождения более низкого значения хеш-функции уменьшается, и поэтому майнерам приходится проверять больше одноразовых номеров. Когда майнер хеширует блок, хэш должен иметь значение, равное или меньшее целевого числа, чтобы быть успешным..

При майнинге биткойнов сложность меняется каждые 2016 блоков. Это происходит каждые две недели. Однако другие блокчейны PoW имеют более быструю настройку. Например, Litecoin из-за более короткого времени блока его сложность корректируется каждые три с половиной дня. Digibyte, с другой стороны, регулирует сложность каждого блока в реальном времени..

Почему важна корректировка

Если бы сложность не изменилась, между мощностью хеширования и вознаграждением за блок была бы линейная зависимость. По мере того, как все больше майнеров присоединяется к сети и увеличивается мощность хэширования, соответственно увеличивается и вознаграждение в биткойнах. Это подорвет контроль над инфляцией в протоколе Биткойн, а вместе с ним и его свойствах надежных денег..

К счастью, благодаря корректировке сложности награды за блок могут оставаться относительно стабильными каждые две недели. Однако сложность также может быть уменьшена. Если рентабельность майнинга исчезнет, ​​майнеры прекратят работу и хешрейт упадет. Затем сложность соответствующим образом уменьшится. Мы наблюдаем это уже несколько месяцев в сети Биткойн с момента сложность достигла пика 4 октября.

В Биткойне после каждых 2016 блоков клиент Биткойн будет сравнивать в реальном времени для каждого блока, который будет сгенерирован, с целевым временем. Затем он соответствующим образом отрегулирует сложность. Цель состоит в том, чтобы майнеры производили блоки как можно ближе к десяти минутам..

Защита с помощью алгоритмов безопасного хеширования

Устойчивость алгоритма SHA-256 не позволяет майнерам ускорить и обмануть процесс проб и ошибок. SHA-256 принадлежит к семейству алгоритмов безопасного хеширования SHA-2 и был выпущен Агентством национальной безопасности в 2001 году. Если бы этот алгоритм был нарушен, как это случилось с классом алгоритмов шифрования SHA-1, то процесс PoW был бы подорван..

Есть несколько способов сломать алгоритм хеширования. Под этим мы подразумеваем возможность обойти метод проб и ошибок и гораздо быстрее найти правильные одноразовые номера.. Коллизионные атаки самый последний и самый эффективный способ сделать это.

Вся цель безопасного алгоритма хеширования – обеспечить уникальность хеша. Когда данные хешируются, входные данные должны создавать полностью уникальный хэш-номер. Единственный способ воспроизвести одно и то же число – использовать одни и те же входные данные, включая одноразовый номер. Однако коллизионная атака означает, что один и тот же хэш может быть получен из разных входных данных. Злоумышленник может сделать это при наличии достаточных вычислительных ресурсов. Это полностью подрывает цель безопасного алгоритма хеширования..

Хеш-функция

Теперь, когда было показано, что коллизионная атака эффективна против алгоритмов SHA-1, на них больше нельзя полагаться. Атака стала возможной отчасти из-за огромного прогресса в области компьютерных технологий за последнее десятилетие..

В какой-то момент, когда вычислительные мощности достаточно увеличатся, SHA-256 также будет уязвим для таких атак. Однако разработчики биткойнов должны знать об этом задолго до того, как это произойдет. Это связано с тем, что теоретическая возможность таких атак почти всегда доказывается, прежде чем будет доказано, что они работают в реальной жизни. Команда Bitcoin Core должна затем перейти к более новому и более жесткому алгоритму..

Также стоит отметить, что большинство протоколов аутентификации в Интернете в настоящее время используют алгоритмы SHA-2. Если бы они стали уязвимыми в мгновение ока, у нас были бы серьезные глобальные проблемы, выходящие далеко за рамки добычи биткойнов..

Стоимость Proof of Work

Майнеры используют свое оборудование для тестирования этих одноразовых номеров со скоростью миллионы в секунду. Тот факт, что нет возможности быстро найти одноразовый номер, делает PoW открытой и справедливой системой..

Преимуществом этой системы является то, что она требует огромного количества энергии, времени и капитала, чтобы найти правильную ценность и получить вознаграждение. Однако в то же время другим узлам невероятно легко проверить правильность значения. Эта дихотомия обеспечивает безопасность сети и обеспечивает простой способ достижения консенсуса..

В конечном счете, nonce – это лишь небольшая часть процесса добычи биткойнов. Однако он играет решающую роль в поддержании его целостности. Одноразовый номер – это единственное, что майнер изменяет, чтобы найти достаточное значение хеш-функции. Это действительно акселератор, тормоз и сцепление для всей установки..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me