Αποδοτικότητα εξορυγών ASIC

SHA-256 είναι ένα κρυπτογραφικό hash 256 bit που αντιστοιχεί οποιαδήποτε είσοδο σε μια σταθερού μήκους ανακεφαλαίωση και αντιστέκεται σε επιθέσεις προεικόνας, δεύτερης προεικόνας και σύγκρουσης βάσει της τρέχουσας γνώσης. Στο Bitcoin, ενσωματώνει την Απόδειξη Εργασίας καθώς οι miners hashάρουν τον επικεφαλίδα του μπλοκ 80 byte δύο φορές με SHA-256 έως ότου το αποτέλεσμα πέσει κάτω από έναν στόχο που είναι κωδικοποιημένος σε nBits. Ψάχνουν το χώρο αναζήτησης αλλάζοντας το nonce, την ημερομηνία και την coinbase ώστε η ρίζα Merkle να μετατοπίζεται, ενώ τα πεδία της επικεφαλίδας βρίσκονται κάτω από μια ψυχρή, ακριβή εστίαση. Ένα έγκυρο μπλοκ εμφανίζεται όταν το διπλό hash είναι αριθμητικά μικρότερο από τον στόχο, ο οποίος καθορίζει τη δυσκολία και την αναμενόμενη προσπάθεια. Το Bitcoin προσαρμόζει τη δυσκολία κάθε 2016 μπλοκ για να διατηρεί τον μέσο χρόνο μπλοκ κοντά στα δέκα λεπτά καθώς η ταχύτητα hash του δικτύου κινείται. Η διπλή εφαρμογή του SHA-256 μειώνει επίσης τα ζητήματα επέκτασης μήκους που επηρεάζουν τις σχεδιάσεις Merkle-Damgård όταν μια ανακεφαλαίωση επαναχρησιμοποιείται ως αναγνωριστικό. Το SHA-256 είναι περιορισμένο σε υπολογιστική ισχύ και ελαφρύ στη μνήμη, επομένως οι ASIC μπορούν να αναδιπλώσουν και να προγραμματίσουν τους 64 γύρους για ακραία απόδοση, ενώ οι GPUs και CPUs υστερούν σε αποτελεσματικότητα. Αυτή η βελτιστοποίηση ενισχύει την ασφάλεια μέσω υψηλότερης συνολικής εργασίας αλλά αυξάνει τη ζήτηση ενέργειας και μπορεί να συγκεντρώσει την εξόρυξη σε μεγάλες επιχειρήσεις. Οι πισίνες μειώνουν τη μεταβλητότητα πληρωμών αλλά εισάγουν συντονισμό και έξοδα προμηθειών. Η κερδοφορία των miners εξαρτάται από την ταχύτητα hash της συσκευής, την αποδοτικότητα ενέργειας σε Joules ανά terahash, το μείγμα ηλεκτρισμού, τον χρόνο λειτουργίας, τις προμήθειες πισίνας, τον κίνδυνο ορφανών, το μερίδιο των τελών συναλλαγών και τα γεγονότα μείωσης που μειώνουν τη χρηματοδότηση μπλοκ περίπου κάθε 210,000 μπλοκ. Πέρα από την εξόρυξη, το SHA-256 υποστηρίζει ψηφιακές υπογραφές με το hashάρισμα μηνυμάτων, ασφαλίζει τις αλυσίδες πιστοποιητικών, επαληθεύει την ακεραιότητα του firmware και του λογισμικού και προστατεύει τα δεδομένα όταν είναι ανενεργά ή σε μετάβαση. Δεν είναι γνωστές πρακτικές συγκρούσεις και η αντιστροφή μιας ανακεφαλαιώσεως παραμένει ανεφάρμοστη σε κλασικό υλικό. Η κβαντική αναζήτηση θα μπορούσε να αποφέρει επιτάχυνση ριζικής ταχύτητας για τις προεικόνες, γεγονός που μειώνει την αποτελεσματική ασφάλεια, ωστόσο ο χώρος των 256 bit αφήνει μια ευρεία περιθώριο ασφάλειας σήμερα. Υπό αυτή τη συνεχή ροή εργασίας και επαναστόχευσης, τα μπλοκ φτάνουν με μηχανική πειθαρχία ενώ το καθολικό καταγράφει συναλλαγές με ένα ανιχνεύσιμο κόστος.

SHA-256, το μέλος των 256-bit της οικογένειας SHA-2 που τυποποιήθηκε από την NIST το 2001, δημιουργεί ένα αποτύπωμα σταθερού μήκους από δεδομένα οποιασδήποτε διάστασης και λειτουργεί ως μια κατεύθυνση ενός μόνο τρόπου της οποίας η αντίσταση προεικόνας είναι της τάξης του 2^256 και η αντίσταση σύγκρουσης περίπου 2^128, με ένα αποτέλεσμα χιονοστιβάδας που διαχέει ακόμα και μία αλλαγή ενός bit σε όλη τη διεργασία· βασισμένο σε μια κατασκευή Merkle–Damgård με μια ειδική συνάρτηση συμπίεσης 64 γύρων πάνω από μπλοκ 512-bit, στηρίζεται σε απλές, γρήγορες λειτουργίες 32-bit (περιστροφές, μετατοπίσεις, επιλογές, πλειοψηφία) και σταθερές που προκύπτουν από κλασματικές πρώτες ρίζες, και ενώ υπάρχει ανάλυση κρυπτογράφησης μειωμένου γύρου στη βιβλιογραφία, δεν είναι γνωστές πρακτικές συγκρούσεις, γι' αυτό και το SHA-256 προσδιορίζει ψηφιακές υπογραφές, HMACs, ελέγχους ακεραιότητας λογισμικού, αναβαθμίσεις υλικολογισμικού και σύγχρονες αλυσίδες πιστοποιητικών στα καθημερινά συστήματα ασφαλείας· στο Bitcoin εφαρμόζεται δύο φορές στην κεφαλίδα του μπλοκ 80-byte ως αποδεικτικό έργο, με τους miners να επαναλαμβάνουν το nonce και να ρυθμίζουν τη ρίζα Merkle driven από το coinbase (η λεγόμενη τεχνική extraNonce) μέχρι το αποτέλεσμα του hash να πέσει κάτω από μια στόχευση που κωδικοποιείται σε nBits, μια στόχευση που αναδιοργανώνεται περίπου κάθε 2016 μπλοκ για να σταθεροποιήσει τα διαλείμματα των μπλοκ, και αυτός ο μηχανικός τελετουργικός-μέρος ανταγωνισμού, μέρος οχυρού-επιβάλλει την ταξινόμηση των συναλλαγών και καθιστά τη διπλή σπατάλη ή τις οργανώσεις μακρινής απόστασης εξαιρετικά δαπανηρές· συγκριτικά με σχέδια μνήμης-σκληρά όπως Scrypt ή Ethash, το SHA-256 είναι ελαφρύ σε μνήμη και έτσι φιλικό προς ASIC, γεννώντας εξειδικευμένο υλικό της αποδοτικότητας που παρακολουθείται σε joules ανά terahash και η άνοδος του έχει συγκεντρώσει δύναμη hash σε βιομηχανικούς στόλους και pools που συντονίζονται από πρωτόκολλα όπως το Stratum, ωστόσο ο ανοιχτός διαγωνισμός για μπλοκ, η ευκολία επαλήθευσης για κάθε κόμβο, και το απλό κόστος συγκέντρωσης πλειοψηφικών επιρροών συνεχίζουν να κρατούν τη γραμμή για την αποκέντρωση· πέρα από τις κεφαλίδες μπλοκ, το Bitcoin χρησιμοποιεί διπλό SHA-256 για τα IDs συναλλαγών και τις δέντρο Merkle, και πιο ευρέως η συνάρτηση υποστηρίζει σχέδια δέσμευσης, φάρους τυχαιότητας, και την παραγωγή κλειδιών όταν περιτυλίγεται σε HMAC (όπως σε ευρέως χρησιμοποιούμενες κατασκευές όπως το HKDF), ώστε πολλές φωνές να μπορούν να υποστηρίξουν-μερικοί προειδοποιώντας ότι η κεντρικοποίηση είναι μια αργή περιδίνηση, άλλοι insisting ότι η θερμοδυναμική και οι αγορές κρατούν οποιονδήποτε μοναδικό διοικητή από το πεδίο-αλλά το hash παραμένει αδιάφορο, ένας μουγγός φρουρός που μειώνει το χάος σε 256 bits, και σε αυτή την αδιαφορία έγκειται η ακεραιότητα: διαφανής επαλήθευση σε μαζική κλίμακα, πρακτική αντίσταση σε παραχάραξη, και μια προβλέψιμη κούρσα που οι miners αναλύουν με μοντέλα κερδοφορίας που ισορροπούν την αποδοτικότητα του υλικού, τη χρήση ενέργειας και τις τάσεις δυσκολίας, ακόμα και καθώς το δίκτυο συγκεντρώνει τη δουλειά τους σε ένα βιβλίο που η ασφάλεια του στηρίζεται, ήσυχα και πεισματικά, στα αλύγιστο μαθηματικά του SHA-256.