SHA-256 в Блокчейн: Углубленный Технический анализ

Что такое SHA-256?

SHA-256 (Безопасный алгоритм хеширования) является выдающимся криптографическим алгоритмом хеширования, разработанным Национальным агентством безопасности США. Основная функция SHA-256 заключается в преобразовании случайных наборов данных в значения фиксированной длины, которые служат уникальными идентификаторами для этих данных.

Результирующее хэш-значение сравнивается с дубликатами исходных данных, которые не могут быть извлечены назад. Алгоритм широко применяется в различных приложениях и службах, связанных с информационной безопасностью. Кроме того, он служит ключевой технологией для операций по добыче криптовалюты.

SHA-256 принадлежит семейству SHA-2 алгоритмов шифрования, которые были разработаны на основе алгоритма SHA-1, впервые созданного в 1995 году для гражданского использования. Сам алгоритм SHA-2 был разработан NSA весной 2002 года. В течение трех лет NSA выпустила патент на использование технологии SHA в гражданских проектах.

В 2012 году Национальный институт стандартов и технологий создал обновленную версию алгоритма: SHA-3. В конечном итоге этот новый алгоритм заменит как текущий основной алгоритм SHA-2, так и устаревший, но все еще используемый SHA-1.

Как работает SHA-256

Хэш-сумма не является технологией шифрования данных в классическом смысле, что объясняет невозможность обратного расшифрования данных. Это одностороннее шифрование для любого объема данных. Все алгоритмы SHA основаны на методе Меркле-Дамгорда: данные делятся на равномерные группы, каждая из которых проходит через одностороннюю функцию сжатия. В результате длина данных уменьшается.

Этот метод имеет два значительных преимущества:

• Высокая скорость шифрования с практически невозможным расшифрованием без ключей
• Минимальный риск столкновений (идентичных изображений)

Приложения вне криптовалюты

Каждый пользователь интернета, знающий об этом или нет, ежедневно взаимодействует с SHA-256: SSL сертификат безопасности, который защищает каждый веб-сайт, включает алгоритм SHA-256. Это необходимо для установления и аутентификации безопасных соединений с веб-сайтами.

Преимущества SHA-256

SHA-256 является самым распространенным алгоритмом майнинга среди всех прочих. Он зарекомендовал себя как устойчивый к взломам ( с редкими исключениями ) и эффективный алгоритм как для задач майнинга, так и для других целей. Алгоритм обеспечивает исключительную безопасность благодаря своему сложному процессу преобразования входных данных в зашифрованные хэш-значения.

Ограничения SHA-256

Основным недостатком SHA-256 является его уязвимость к централизации майнинга: владельцы крупнейших вычислительных мощностей получают большую долю криптовалюты, что исключает один из основных принципов криптовалют - децентрализацию.

После того как крупные инвесторы начали инвестировать в вычислительную мощность для промышленного биткойн майнинга, сложность майнинга увеличилась многократно и стала требовать исключительной вычислительной мощности. Этот недостаток был устранен в других протоколах, которые являются более современными и "специально разработанными" для использования в майнинге криптовалют, таких как Scrypt. Несмотря на то, что сегодня SHA-256 занимает большую часть рынка криптовалют, его влияние ослабнет в пользу более защищенных и продвинутых протоколов.

Спустя некоторое время алгоритмы SHA-1 перестали обеспечивать необходимый уровень надежности из-за вероятного появления коллизий. SHA-256, как и SHA-512, лучше защищены от этого недостатка, но вероятность его появления все еще существует.

Майнинг с использованием SHA-256

Майнинг на SHA-256, как и на любом другом алгоритме, является процессом решения сложных криптографических задач, генерируемых программным обеспечением для майнинга на основе данных из предыдущих блоков.

Добыча с использованием функции SHA-256 может осуществляться тремя способами:

• ЦП (центральный процессор)
• GPU (графический процессор)
• Специализированный процессор: ASIC

В майнинге хэш-сумма используется в качестве идентификатора существующих блоков и для создания новых на основе предыдущих. Процесс майнинга отображается в интерфейсе как "принято f33ae3bc9...", где f33ae3bc9 — это хэш-сумма, часть данных, предназначенных для расшифровки. Главный блок состоит из огромного количества подобных хэш-сумм.

Таким образом, майнинг с использованием алгоритма SHA-256 представляет собой постоянный выбор правильного значения хеш-суммы, сортируя числа для создания нового блока. Чем больше ваша вычислительная мощность, тем больше у вас шансов получить правильный блок: скорость сортировки различных хеш-сумм зависит от ваших аппаратных возможностей.

Учитывая, что Биткойн основан на алгоритме SHA-256, для конкурентного майнинга требуется чрезвычайно большая вычислительная мощность. Это связано с тем, что для майнинга Биткойнов производство ASIC - специализированных интегральных схем - было хорошо налажено уже довольно давно. ASIC, которые имеют разное восприятие в сообществе, позволяют майнить Биткойны и другие криптовалюты на алгоритме SHA-256 гораздо быстрее, эффективнее и дешевле.

Криптовалюты, использующие алгоритм SHA-256

SHA-256 – это классический алгоритм для токенов: основная криптовалюта – Биткойн – построена на нём. Соответственно, форки Биткойна также используют этот алгоритм: Биткойн Кэш, Биткойн Голд, Алмаз.

Кроме того, SHA-256 также используется в:

• Стимит
• DigiByte
• ПирКоин
• ИмяМонета
• Теккоин
• Окоин
• Зетакоин
• Эмеркоин

Алгоритм SHA-256 также используется в качестве подсистемы в криптовалюте Litecoin, тогда как основной алгоритм майнинга там — Scrypt.

Последствия безопасности для цифровых активов

Безопасность, обеспечиваемая SHA-256, имеет решающее значение для поддержания целостности блокчейна. Устойчивость алгоритма к атакам на предобразование ( нахождению входных данных из выходных ) делает его крайне ценным для защиты цифровых активов на различных платформах. Профессиональные трейдеры и инвесторы на крупных биржах часто учитывают базовый хеш-алгоритм при оценке безопасности криптовалюты.

При рассмотрении безопасности блокчейна хеш-функция служит основным механизмом, обеспечивающим неизменяемость данных. Любая попытка изменить данные транзакции потребует перерасчета всех последующих блоков - вычислительно невозможная задача без контроля над большинством вычислительной мощности сети.