Uma visão geral do algoritmo Ethash para mineração de moedas

1 mês atrás 0 342

A criptomoeda baseia-se num mecanismo de consenso que determina as suas propriedades. O algoritmo Ethash foi desenvolvido para o Ethereum e foi inicialmente chamado de Dagger-Hashimoto. Após várias actualizações, o seu nome foi alterado. A lista de moedas no algoritmo Ethash cresceu significativamente. Em 2023, 32 cadeias de blocos e ERC-20 fichas estão a utilizá-lo. O algoritmo baseia-se na operação de gráficos acíclicos direcionados (DAGs). O Ethash gasta muita memória RAM, mas produz uma grande quantidade de criptomoedas. Por conseguinte, mineração nas placas de vídeo continua a ser popular, apesar do aparecimento de ASICs potentes.

Caraterísticas do algoritmo Ethash

O algoritmo exige muito da RAM (RAM) da placa de vídeo e dificulta a mineração de criptomoedas na asics. Desta forma, os programadores preservam a descentralização da rede e evitam a monopolização do mercado digital. Asics potentes aumentam o risco de um "ataque 51%".

O Ethash baseia-se em 2 algoritmos:

Punhal - desenvolvido por Vitalik Buterin. O mecanismo mostra alto desempenho mesmo com o aumento da complexidade do blockchain. O Dagger é vulnerável a asics, pelo que só é eficaz quando emparelhado com o Hashimoto. O algoritmo é exigente em termos de memória GPU.
Hashimoto - criado por Thaddeus Driii. O mecanismo requer uma grande quantidade de RAM para escrever e desencriptar informações. Portanto, para encontrar um haxixenão se pode procurar infinitamente valores aleatórios. Isto complica muito o trabalho dos asics.

O Ethash caracteriza-se por estas caraterísticas:

A velocidade de extração de um novo bloco é de cerca de 15 segundos. Os nós comunicam uns com os outros para verificar a solução. Isto cria um atraso que não depende da potência do equipamento.
Os criadores previram a extração no processador. No entanto, em 2023, a complexidade da rede é tal que a extração de moedas no CPU não é rentável.
Na placa de vídeo é necessário instalar um ficheiro DAG, que cresce 8 megabytes a cada 30 mil blocos (cerca de 125 horas).
Os requisitos de RAM estão a aumentar constantemente devido à crescente complexidade da rede. Em 2023, a mineração de Ethereum no Ethash requer placas gráficas com 4 GB de memória ou mais.
É necessária uma grande quantidade de energia para operar e guardar o último fragmento do ficheiro DAG.
O tempo de processamento da transação é de 1 minuto (6 confirmações da rede). Os mineiros estão à procura de combinações ao mesmo tempo. Pode haver uma situação em que 2 vorkers encontrem um hash. Para evitar o backtracking da blockchain, a cadeia mais longa é considerada correta.

Uma visão geral do algoritmo Ethash para mineração de moedas — Dinâmica de crescimento da cadeia de blocos Ethereum em 2022

História da emergência

O criador do Ethash é considerado Vitalik Buterin. No entanto, ele criou apenas uma parte do algoritmo - o mecanismo Dagger. Foi baseado em gráficos acíclicos dirigidos (DAGs), o que deu aos asics uma ligeira vantagem sobre as GPUs. Mas o mecanismo era vulnerável à aceleração por hardware da memória partilhada porque permitia uma fácil paralelização dos cálculos. Este aspeto facilitou a criação de ASICs para redes Dagger.

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Para eliminar a vulnerabilidade, Buterin combinou o desenvolvimento com a solução Hashimoto de Thaddeus Driya. Ele chamou-lhe um algoritmo de prova de trabalho com ligação de entrada e saída. Isto significa que a análise inteligente baseada no Hashimoto utiliza uma seleção pseudo-aleatória de itens de um grande conjunto de dados partilhados.

A nova solução foi designada por Dagger-Hashimoto. Criava elementos de cadeia sequencial que podiam ser comparados a uma árvore com muitos ramos. Isto tornava difícil a criação de um novo bloco. Era quase impossível obter um hash por acaso sem tentar muitas variantes.

Com o tempo, o Dagger-Hashimoto foi modificado, o que deu origem a um novo algoritmo - o Ethash. Os metadados do último bloco foram adicionalmente submetidos a hash utilizando um valor Nonce aleatório. Isto torna mais difícil encontrar o valor de hash correto.

Em 2023, Vitalik Buterin planeia abandonar o algoritmo Ethash e substituí-lo pelo Proof-of-Stake.

Princípio de funcionamento

Para garantir a estabilidade da cadeia de blocos, o sistema encripta os blocos de acordo com determinadas regras. Os mineiros procuram o valor correto. Recebem uma recompensa por isso, cujo tamanho depende da complexidade da rede. No Ethash, um novo bloco é criado da seguinte forma:

O sistema pega no cabeçalho da célula anterior da cadeia e no valor do Nonce (um número aleatório). Os dados transitam para SHA-3. Esta função gera uma matriz de decisões de 128 bytes.
O sistema determina qual a página de 128 bytes do ficheiro DAG a procurar.
O motor adiciona a parte procurada à mistura para ser misturada.
Os 2 passos anteriores são repetidos 64 vezes.
O sistema processa a matriz de dados resultante para formar uma mistura curta de 32 bytes.
O algoritmo compara o resultado com o nível-alvo. Se a mistura do digest for inferior ou igual ao objetivo, o Nonce é reconhecido como bem sucedido e transmitido à rede. Caso contrário, o sistema seleciona um novo valor aleatoriamente ou através da adição de uma unidade ao índice anterior. O algoritmo é reiniciado com um Nonce diferente.

O Ethash é popular entre os criadores de moeda digital. Em 2023, 32 moedas a maioria dos tokens ERC-20 são executados no algoritmo. Isso é conveniente para os mineiros. É possível mudar a técnica para minerar outra criptomoeda com custos mínimos.

Exploração mineira com o algoritmo Ethash

Em junho de 2022, a mineração de Ethereum requer placas gráficas com 4 GB de RAM ou mais. Para trabalhar com a blockchain, é necessário descarregar toda a cadeia de dados (345,17 GB). Isto consome muita energia. Para aumentar a produtividade, os mineiros reúnem fazendas de pelo menos 5-8 placas de vídeo.

Os processadores gráficos AMD (especialmente com a arquitetura Polaris de última geração) são os mais eficientes a trabalhar com o mecanismo.

Requisitos mínimos da placa de vídeo para a extração de éter em junho de 2022:

Memória de trabalho - 4 GB ou superior.
Frequência - a partir de 1200 MHz.
Taxa de hash - 22-26 Mh/s.
Versões actualizadas dos controladores instalados.

A tabela resume as especificações da GPU para a extração de EHT em 2023.

Placa de vídeo	Potência (Mh/s)
RX-470 Sapphire Nitro+ 4096 Mb	24
RX-480 Sapphire Nitro+ 8192 Mb	25
GTX-1070 Palit 8192 Mb	28
R9 Fury-X ASUS 4096 Mb	27
R9 Fury-X Sapphire 4096 Mb	27

Vitalik Buterin criou um algoritmo para combater os ASICs. No entanto, em 2018, surgiu o primeiro ASIC para Ethash. Em 2023, vários circuitos integrados poderosos para mineração de Ethereum estão no mercado.

ASIC	Hashrate (Mh/s)
Innosilicon A10 Pro	500
Innosilicon A10 ETHMaster	485
Antminer E3	180

Os Asics são caros (a partir de 500 mil rublos), mas o período de retorno dos dispositivos não excede um ano. No entanto, a maioria dos mineiros em 2023 extrai ETH na GPU. Uma fazenda doméstica em placas de vídeo pode ser montada por 200-300 mil rublos e gradualmente comprar processadores para o lucro da mineração.

Os desenvolvedores estão prontos para lutar pela descentralização do blockchain. Se mudarem o mecanismo, os mineiros das placas de vídeo adaptar-se-ão facilmente às novas regras e asics tornar-se-ão inúteis.

Levará tempo para criar outros circuitos integrados. Vitalik Buterin tem trabalhado durante vários anos para manter a rede ETH descentralizada e planeia mudar a criptomoeda para PoS.

Moedas baseadas no algoritmo Ethash

Inicialmente, o mecanismo de consenso proposto por Buterin foi aplicado apenas no Ethereum. Em 2023, existem 32 redes distribuídas em execução no Ethash, incluindo:

Ethereum Classic. A criptomoeda foi criada em 2016 como resultado da fusão da ETH garfo. A moeda também corre na cadeia de blocos ETH, mas tem diferenças - emissão limitada, maior segurança e velocidades de transação.
Pirl. Os criadores da moeda combinaram mestre notas e o algoritmo etherium. A criptomoeda funciona com base em contratos inteligentes.
Ubiq. O ativo apareceu em 2017 após outra bifurcação do etherium. Os desenvolvedores priorizam a segurança da rede.
Expansão. A criptomoeda descentralizada e de código aberto é utilizada para criar aplicações.
Calisto. Uma modificação do Ethereum Classic é desenvolvida para aumentar a escalabilidade do ETH.
Metaverso. O projeto chinês cria uma plataforma tecnológica comum para empresas e indivíduos. Os utilizadores podem criar tokens, trocá-los, confirmar a identidade, a propriedade e muito mais.

Além disso, milhares de tokens emitidos na blockchain ETH podem ser minerados no Ethash:

ERC20.
ERC721.
ERC777 e outros.

Como minerar com o algoritmo Ethash

Em 2023, este equipamento poderá ser utilizado para a extração de moedas digitais:

Placas de vídeo. Apenas uma quinta de 5 ou mais GPUs potentes dará o resultado. Devido aos elevados preços do equipamento e ao declínio do mercado de criptomoedas, o retorno do investimento é de 2 a 3 anos.
Mineiros de Etiópia. Dispositivos potentes com uma taxa de hash de 500 MN/s permitem-lhe ganhar $40-60 por dia. O dispositivo paga-se em cerca de um ano.

Antes de começar a exploração mineira, é necessário preparar-se:

Efetuar cálculos numa calculadora mineira em linha. Isto ajudará a avaliar a viabilidade da exploração mineira do ativo na situação atual.
Montar a instalação para a extração.
Escolha um software.

A extração de moedas pode ser feita individualmente ou através de um grupo. No primeiro caso, o mineiro recebe a recompensa pelo bloco na totalidade. Em 2023, a complexidade da rede é tal que apenas os grandes mineiros com centenas de placas gráficas ou asics são capazes de competir com a pool. Um mineiro com um pequeno hashrate pode esperar semanas por uma recompensa.

Um bloco encontrado paga 2 ETH. Se um mineiro computou um hash ao mesmo tempo que outro utilizador, a taxa cai para 1,75 ETH. As taxas de transação também vão para o mineiro que encontrou o bloco primeiro.

A mineração em pool é uma forma mais popular de minerar ETH. O utilizador compra e instala o equipamento e liga-se ao serviço. O pool distribui recompensas diariamente, levando em consideração o poder do participante. Para isso, a plataforma recebe uma comissão de 1-3%.

É necessário escolher um serviço de acordo com esses critérios:

O número de participantes. A popularidade da piscina indica a confiança dos utilizadores.
Taxa de hash total. As plataformas poderosas encontram mais frequentemente um hash válido.
Ordem de distribuição dos prémios. Em 2023, os grandes agrupamentos pagam por hash válido (PPS) ou pelo número total de decisões tomadas (PPLNS).
Localização. Se o ping exceder os 100 ms, as bolas podem chegar à plataforma com um atraso.
Dimensão da Comissão. Em 2023, as plataformas cobram 2-3% de receitas pelos serviços.

Uma lista de pools ativos pode ser encontrada no site de monitoramento MiningPoolStats. Em junho de 2022, Sparkpool, Ethermine e F2pool são os líderes na mineração de ETH. Estas plataformas controlam metade da capacidade da rede.

A complexidade da rede Ethereum em 2022

Para instalar a exploração mineira, é preferível escolher o software recomendado pelo pool. Os programas de download devem ser baixados no site dos desenvolvedores para eliminar o risco de infeção por vírus. Em 2023, esses programas de mineração para ETH são populares:

Foneixminer - software universal, adequado para placas gráficas AMD e Nvidia.
CGMiner - o programa é compatível com diferentes hardwares (GPU, ASIC, FPGA). O CGMiner funciona com os sistemas operativos macOS, Linux e Windows.
Claymore - permite-lhe extrair 2 moedas em simultâneo (por exemplo, Ethereum e Siacoin, Decred, Pascal, Lbry).
Mineiro de Cudo - o programa é adequado para principiantes. Existe uma interface gráfica, não é necessário aprender a trabalhar com a consola. Suporta versões para Linux e Windows.

Resumo

Apesar da crescente complexidade das redes e da concorrência, a atividade mineira é popular entre profissionais e principiantes amadores. A extração de moedas é fácil de montar. Trata-se de um sistema relativamente estável que gera rendimentos passivos. Das desvantagens - difícil reparação do equipamento, ruído, risco de transição rápida de ETH para PoS.

Em 2023, o etherium é extraído com base no algoritmo Ethash. Esta solução permite que você execute hashing em um processador lento em um curto espaço de tempo. Em dispositivos com uma grande quantidade de RAM e elevada largura de banda, o mecanismo funciona muito mais rapidamente. Ao impor a aceleração em processadores poderosos usando a mesma memória, há um pequeno benefício para formar um único bloco. É assim que os programadores apoiam a descentralização da rede.

Em 2023, a equipa Ethereum planeia mudar o ativo para PoS. Depois disso, os mineiros poderão minerar outras moedas no mecanismo Ethash.