در دنیای ارزهای دیجیتال، استخراج یکی از روش‌های اصلی تولید و امنیت رمزارزها و یک فرآیند کلیدی در تضمین امنیت و عملکرد شبکه‌های ارزهای دیجیتال است. این فرآیند با استفاده از الگوریتم‌های مختلفی انجام می‌شود که هر یک ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصر به فرد خود را دارند. در این مقاله، ما به معرفی و بررسی پنج الگوریتم برتر استخراج ارزهای دیجیتال می‌پردازیم. همچنین شما را با مفاهیمی همچون بلاک، هش و نحوه عملکرد آنها آشنا خواهیم کرد.
به عبارت دیگر، یکی از روش‌های متداول و مناسب برای کسب درآمد از ارزهای دیجیتال، تولید و استخراج این دارایی‌ها با استفاده از امکانات و تجهیزات مختص به آنها است. در واقع، ارزهای دیجیتال بر اساس الگوریتم‌های مختلفی نوشته و کدگذاری می‌شوند، و به همین دلیل هر دستگاه استخراج یا ماینینگ محدود به یک الگوریتم استخراج خاص می‌شود.
این الگوریتم‌های استخراج به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارند، متفاوت اند. رمزارزهای مختلف بر اساس پروژه‌ها و توسعه‌دهندگان خود، از این الگوریتم‌ها استفاده می‌کنند تا به ویژگی‌ها و نیازهای خاص خود بپردازند.
مفهوم بلاک (Block) در دنیای ارزهای دیجیتال
بلاک (Block) در دنیای ارزهای دیجیتال یک مفهوم بسیار مهم و اساسی است. هر یک از تراکنش‌های مربوط به ارزهای دیجیتال در بسته‌های داده خاصی جمع آوری و نگهداری می‌شوند که به این بسته‌ها بلاک یا بلاک‌چین (Blockchain) گفته می‌شود. بلاک‌ها توسط کامپیوترها در شبکه ایجاد و مدیریت می‌شوند.
یک بلاک معمولاً شامل یک گروه از تراکنش‌های انجام شده در یک بازه زمانی خاص است. این تراکنش‌ها به یکدیگر متصل و به ترتیب زمانی در بلاک ذخیره می‌شوند. همچنین هر بلاک یک هش (Hash) منحصر به فرد دارد که بر اساس محتوای تراکنش‌های خود ایجاد می‌شود. این هش به عنوان امضای دیجیتال برای بلاک عمل می‌کند و اطمینان می‌دهد که اطلاعات درون بلاک تغییر نکرده است.
یکی از ویژگی‌های مهم بلاک‌ها این است که آنها به صورت متوالی به یکدیگر متصل شده و یک زنجیره بلاک (Blockchain) را ایجاد می‌کنند. این زنجیره بلاک به تاریخچه کامل تراکنش‌ها در یک شبکه ارز دیجیتال اشاره دارد. برای اجازه دسترسی به تاریخچه تراکنش‌ها و اثبات معتبریت آنها، باید تمامی بلاک‌ها را از ابتدا تا اکنون بررسی کنید.
به علت اهمیت بلاک‌ها در امنیت و شفافیت شبکه‌های ارزهای دیجیتال، استخراج و پردازش بلاک‌ها توسط کامپیوترهای متخصص به نام ماینرها (Miners) انجام می‌شود. این ماینرها با حل یک مسأله ریاضی پیچیده به عنوان اثبات کار (Proof of Work) حق ایجاد یک بلاک جدید را به دست می‌آورند و تراکنش‌های درون آن را تایید می‌کنند. این فرآیند به امنیت شبکه و جلوگیری از تقلب و تغییر تراکنش‌ها کمک می‌کند.
هش (Hashing) چیست؟
هش (Hashing) یک فرآیند رمزنگاری است که اطلاعات ورودی را به شکل یک رشته اعداد و حروف با طول ثابت تبدیل می‌کند. این فرآیند به عنوان تابع هش شناخته می‌شود و ویژگی مهم آن این است که برخلاف اطلاعات ورودی که ممکن است به هر اندازه‌ای باشند، خروجی هش همیشه یک مقدار با طول ثابت است. این ویژگی باعث می‌شود که هش بتواند به سادگی برای تطابق و تأیید داده‌ها استفاده شود.
ویژگی‌های مهم هش شامل موارد زیر می‌شود:
- یکتایی (Uniqueness): هر مجموعه از داده‌های ورودی یک هش منحصر به فرد دارد. این به این معناست که حتی یک تغییر کوچک در داده‌های ورودی تغییرات عظیمی در هش ایجاد می‌کند.
- پیش‌بینی‌ناپذیری (Deterministic): هش یک فرآیند قابل پیش‌بینی نیست، به این معنا که ورودی مشخصی همیشه به یک هش خاص تبدیل می‌شود و از هش نمی‌توان به ورودی اصلی بازگشت.
- برگشت‌ناپذیری (Irreversible): بر اساس هش، نمی‌توان به سادگی ورودی اصلی را بازسازی کرد. این به معنای این است که از هش به تنهایی نمی‌توان به اطلاعات ورودی دسترسی داشت.
- سرعت بالا (Efficient): هش‌ها به سرعت بسیار بالا ایجاد می‌شوند و به عنوان ابزارهای محاسباتی کارآمد در بسیاری از ارزش‌های دیجیتال و فرآیندهای رمزنگاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در شبکه‌های ارزهای دیجیتال، هش‌ها به عنوان امضاهای دیجیتال برای بلاک‌ها و تراکنش‌ها استفاده می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که داده‌ها تغییر نکرده‌اند و تراکنش‌ها معتبر هستند. این هش‌ها در فرآیند ایجاد بلاک‌ها و اثبات کار (Proof of Work) نیز نقش اساسی دارند و به امنیت و اعتماد در شبکه ارزهای دیجیتال کمک می‌کنند.
معرفی ۵ الگوریتم برتر استخراج ارزهای دیجیتال
۱- الگوریتم SHA-256
الگوریتم (Secure Hash Algorithm 256-bit) که با نام اختصاری SHA-256 شناخته می‌شود، یکی از معروف‌ترین الگوریتم‌های هش در دنیای رمزارزها و امنیت اطلاعات است. این الگوریتم از زمان معرفی بیت‌کوین به عنوان ارز دیجیتال اصلی در سال ۲۰۰۹ و ابداع و توسعه توسط شخص یا گروه معروف با نام “Satoshi Nakamoto” به عنوان روشی برای استخراج (ماینینگ) بلاک‌های بیت‌کوین استفاده می‌شود.
SHA-256 یک تابع هش قوی است که ویژگی‌های امنیتی بسیار بالایی دارد. این الگوریتم توانمند به تبدیل داده‌های ورودی به یک مقدار هش ۲۵۶ بیتی (۳۲ بایت) می‌پردازد. از این الگوریتم به عنوان روشی برای تأیید و تصدیق معاملات در شبکه بیت‌کوین و ارزهای دیجیتال مشابه استفاده می‌شود.
الگوریتم SHA-256، یکی از پرطرفدارترین الگوریتم‌های توابع هشینگ در حوزه رمزنگاری است. این الگوریتم در گروه توابع هشینگ کریپتوگرافیگ قرار دارد. معتبرترین نهادها در زمینه امنیت، نظارت و توسعه، از جمله آژانس امنیت ملی، موسسه ملی فناوری، در سال ۲۰۰۱ آن را توسعه دادند و در سال ۲۰۰۲ به استاندارد فدرال برای پردازش اطلاعات تبدیل کردند.
الگوریتم SHA-256، علاوه بر اینکه رایج‌ترین تابع هش در جهان محسوب می‌شود، از سطح امنیت بالایی برخوردار است و می‌تواند به طور موثر توسط CPU پردازش شود. همچنین، این قابلیت با استفاده از GPU و ASIC نیز سرعت بیشتری دارد.
۲- الگوریتم اسکریپت sCrypt
الگوریتم اسکریپت (sCrypt) یک الگوریتم هش است که در بلاک‌چین‌های با سیستم اثبات کار (Proof of Work) خاصی استفاده می‌شود. این الگوریتم با ایجاد رشته‌های الفبایی منحصر به فرد و غیرقابل تکرار، فرایند استخراج بلاک را برای کاربران مخرب به چالش می‌کشد و امنیت شبکه‌های ارز دیجیتال را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.
به عبارت ساده‌تر، اسکریپت رشته‌های الفبایی خاص و بی‌تکراری ایجاد می‌کند که هدف از استفاده از این رشته‌ها، مخفی کردن داده‌های کلیدی الگوریتم است تا فرآیند شکستن هش‌ها برای افراد مخرب بسیار دشوارتر شود.
این الگوریتم همچنین برای مقاومت در برابر شکستن رمز عبورهایی که با استفاده از این الگوریتم هش شده‌اند توسط سخت‌افزارهای مخصوص مانند ASIC ها طراحی شده است. Scrypt این کار را با مصرف حافظه بیشتر انجام می‌دهد، که باعث می‌شود هکرها به راحتی به اهداف خود دسترسی پیدا نکنند.
این الگوریتم برای اولین بار در سال ۲۰۱۱ توسط یک برنامه‌نویس ناشناس به نام Artfortz در پروژه Tenebrix (TBX) توسعه یافت. Tenebrix اولین پروژه بلاک‌چینی بود که از الگوریتم استخراج Scrypt به عنوان یک الگوریتم هش استفاده می‌کرد.
۳- الگوریتم اتش Ethash
الگوریتم استخراج Ethash، توسط ویتالیک بوترین، بنیان‌گذار اتریوم، در سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۴ ایجاد شد. این الگوریتم برای استفاده در بلاک‌چین اتریوم و ارزهای مشابه طراحی شده است و با استفاده از تکنیک‌های محاسبات پیشرفته سطح امنیت شبکه را ارتقا می‌دهد. Ethash نسخه بهبود یافته‌ای از الگوریتم Dagger-Hashimoto اصلی اتریوم است که جایگزین آن شده است.
هدف اصلی از ایجاد این الگوریتم، جلوگیری از تسلط ماینرهای ASIC بر شبکه بود. اما با افزایش توجه به اتریوم و افزایش تعداد ماینرهای ASIC مخصوص این الگوریتم، شرکت‌های تولید کننده ماینرهای ASIC به تدریج وارد این بازار شدند. در سال ۲۰۱۸، بیت‌مین (Bitmain) اولین ماینرهای ASIC را برای Ethash معرفی کرد.
با این حال، تیم توسعه‌دهنده اتریوم به شدت علیه تسلط ماینرهای ASIC بر شبکه مخالفت کرد و اقداماتی را در جهت جلوگیری از استفاده و فعالیت این دستگاه‌ها برای ماینینگ Ethash انجام داد. این اقدامات شامل تغییرات در پروتکل و کاهش توانایی هش دستگاه‌های ASIC بود.
هدف اصلی ویتالیک بوترین از ایجاد این الگوریتم این بود که همه افراد بتوانند با استفاده از کامپیوترهای معمولی اتریوم استخراج کنند و نیاز به دستگاه‌های ASIC نداشته باشند. با این وجود، همچنان از دستگاه‌های ASIC برای استخراج اتریوم و سایر ارزها با استفاده از این الگوریتم استفاده می‌شود.
۴- الگوریتم X11
الگوریتم استخراج X11 یکی از الگوریتم‌های استخراج ارزهای دیجیتال بسیار ایمن و قدرتمند است. این الگوریتم از مجموعه‌ای از ۱۱ تابع هش مختلف برای افزایش امنیت در فرآیند استخراج ارزهای دیجیتال استفاده می‌کند. به عبارت دقیق‌تر، از تابع‌های هشی مانند Blake, BMW, Groestl, JH, Keccak, Skein, Luffa, Cubehash, Shavite, Simd, و ECHO برای تولید هش‌ها در الگوریتم X11 استفاده می‌شود.
این تنوع در توابع هش باعث می‌شود که هر تابع هش جداگانه برای متن ورودی مخصوص خودش تولید کند و سپس این هش‌ها به عنوان قسمتی از فرآیند استخراج به یکدیگر متصل شوند. این تنوع و ترکیب ۱۱ تابع هش مختلف باعث می‌شود که الگوریتم X11 برای حملات مختلف مقاوم‌تر باشد و امنیت بیشتری را فراهم کند.
به علاوه، الگوریتم X11 به طور کلی مصرف انرژی کمتری نسبت به الگوریتم‌های مشابه مانند SHA-256 (استفاده شده در بیت‌کوین) دارد و این امر باعث تشویق استفاده از تجهیزات معمولی و کم هزینه‌تر برای ماینینگ می‌شود، در عوض استفاده از دستگاه‌های مخصوص ASIC که برای الگوریتم‌های مشخصی به طور ویژه طراحی شده‌اند.
۵- الگوریتم کریپتونایت CryptoNight
الگوریتم استخراج کریپتونایت (CryptoNight) یک فناوری متن باز (open-source) و پروتکل لایه‌ای کاربردی است که بر پایه ساز و کار اثبات کار (Proof of Work) طراحی شده است.
ویژگی اصلی الگوریتم استخراج کریپتونایت، سرعت بالای هش‌های تولیدی آن است که امکان مقیاس‌پذیری مناسبی را به ارمغان می‌آورد. این الگوریتم هش به طور مخصوص به استفاده با پردازنده‌های مرکزی (CPU) ساخته شده و در مقابل استفاده از دستگاه‌های ASIC (که به طور ویژه برای ماینینگ ارزهای دیجیتال طراحی می‌شوند) مقاوم است.
هدف اصلی از ایجاد الگوریتم استخراج کریپتونایت، ایجاد تعادل در ماینینگ بین کاربرانی است که تنها به پردازنده CPU دسترسی دارند و امکان تهیه دستگاه‌های سخت‌افزاری مخصوص (مانند کارت‌های گرافیک و ASICها) را ندارند. این اقدام به منظور تحقق عدالت در فرآیند ماینینگ ارزهای دیجیتال انجام شده و به معنایی غیرمتمرکزسازی بیشتری در استخراج ارزها انجامیده است.
سخن پایانی
در این مقاله، به معرفی و توضیح الگوریتم‌های مختلف استخراج ارزهای دیجیتال پرداختیم. هر یک از این الگوریتم‌ها دارای ویژگی‌ها و قابلیت‌های متفاوتی هستند و از آنها برای استخراج ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود.
مهمترین نکته در انتخاب الگوریتم استخراج مناسب، نوع رمز ارزی که قصد استخراج آن را دارید و اهداف شما است. هر الگوریتم به نوعی از پردازنده‌ها و تجهیزات بهتری برای استخراج استفاده می‌کند و میزان قدرت و سرعت آنها متفاوت است. به عنوان مثال، الگوریتم SHA-256 برای استخراج بیت‌کوین و ارزهای هم‌رده از آن استفاده می‌شود.
همچنین، باید توجه داشت که تکنولوژی‌ها و الگوریتم‌ها در حال تکامل هستند و ممکن است با گذشت زمان تغییر کنند. بنابراین، ماینرها و استخراج‌کنندگان باید به تغییرات در الگوریتم‌ها و نیازهای شبکه توجه داشته باشند تا به بهترین نتایج برسند.
در کل، انتخاب الگوریتم استخراج مناسب به توجه به شرایط و اهداف شما در استخراج ارزهای دیجیتال بستگی دارد و نیاز به آگاهی از ویژگی‌ها و تغییرات در بازار دارد.
