Opłacalność górników ASIC

SHA-256 to 256-bitowy skrót kryptograficzny, który mapuje dowolne dane wejściowe na skrót o stałej długości i jest odporny na ataki typu preimage, second-preimage oraz collision zgodnie z obecną wiedzą. W Bitcoinie zakotwicza Proof of Work, ponieważ kopacze haszują nagłówek bloku o długości 80 bajtów dwukrotnie przy użyciu SHA-256, aż wynik spadnie poniżej celu zakodowanego w nBits. Przeszukują przestrzeń roboczą, zmieniając nonce, znacznik czasu i coinbase, aby zakorzenić Merkle root, podczas gdy pola nagłówka znajdują się pod zimnym, wymagającym skupieniem. Ważny blok pojawia się, gdy podwójny hasz jest liczbowo mniejszy niż cel, co definiuje trudność i oczekiwany wysiłek. Bitcoin dostosowuje trudność co 2016 bloków, aby utrzymać średni czas bloku blisko dziesięciu minut, gdy zmienia się tempo haszowania sieci. Podwójne zastosowanie SHA-256 także łagodzi problemy z rozszerzaniem długości, które wpływają na projekty Merkle–Damgård, gdy skrót jest ponownie używany jako identyfikator. SHA-256 jest ograniczone obliczeniowo i ma niski wymagania pamięciowe, więc ASIC mogą rozwinąć i zorganizować 64 rundy dla ekstremalnej przepustowości, podczas gdy GPU i CPU są mniej efektywne. Ta optymalizacja zwiększa bezpieczeństwo przez wyższą łączną pracę, ale zwiększa zapotrzebowanie na energię i może koncentrować kopanie w dużych operacjach. Pula zmniejsza zmienność wypłat, ale wprowadza dodatkowe koordynacje i opłaty. Rentowność kopacza zależy od szybkości haszowania urządzenia, efektywności energetycznej w dżulach na terahasza, mieszanki energii, dostępności, opłat w puli, ryzyka sierot, udziału w opłatach transakcyjnych oraz zdarzeń halvingowych, które obcinają subsydia bloków mniej więcej co 210 000 bloków. Poza kopaniem, SHA-256 wspiera cyfrowe podpisy przez haszowanie wiadomości, zabezpiecza łańcuchy certyfikatów, weryfikuje integralność oprogramowania i zabezpiecza dane w spoczynku lub w tranzycie. Nie są znane praktyczne kolizje, a odwrócenie skrótu pozostaje nieosiągalne na klasycznym sprzęcie. Wyszukiwanie kwantowe mogłoby przynieść przyspieszenie równe pierwiastkowi dla preimage, co obniża efektywne bezpieczeństwo, lecz 256-bitowa przestrzeń pozostawia szeroki margines bezpieczeństwa dzisiaj. W ramach tego stałego rytmu pracy i ponownego ustalania celu, bloki przybywają z zegarową powściągliwością, podczas gdy księga rejestruje transakcje z traceable cost.

SHA-256, 256-bit członek rodziny SHA-2 ustandaryzowanej przez NIST w 2001 roku, tworzy odcisk o stałej długości z danych dowolnego rozmiaru i działa jako jednokierunkowa brama, której odporność na preobraz w porządku 2^256 i odporność na kolizje około 2^128, z efektem lawinowym, który rozprasza nawet jednobitową zmianę w całym skrócie; oparty na konstrukcji Merkle-Damgård z dedykowaną funkcją kompresji 64-rundowej dla bloków 512-bitowych, polega na prostych, szybkich operacjach 32-bitowych (obrót, przesunięcia, wybór, większość) i stałych pochodzących z pierwiastków pierwszych, a choć w literaturze istnieją analizy kryptograficzne z ograniczoną liczbą rund, nie ma znanych praktycznych kolizji, co jest powodem, dla którego SHA-256 stanowi fundament podpisów cyfrowych, HMAC, sprawdzania integralności oprogramowania, aktualizacji oprogramowania układowego i nowoczesnych łańcuchów certyfikatów w codziennych systemach zabezpieczeń; w Bitcoinie jest stosowane dwukrotnie do nagłówka bloku o wielkości 80 bajtów jako dowód pracy, z górnikami iterującymi nonce i dostosowującymi korzeń Merkle napędzany przez coinbase (tzw. technika extraNonce), aż uzyskany skrót spadnie poniżej celu zakodowanego w nBits, celu, który dostosowuje się w przybliżeniu co 2016 bloków, aby ustabilizować interwały bloków, a ten mechaniczny rytuał - część rywalizacji, część bastionu - egzekwuje porządek transakcji i sprawia, że podwójne wydawanie lub reorganizacje długodystansowe stają się skrajnie kosztowne; w porównaniu z projektami wymagającymi dużej ilości pamięci, takimi jak Scrypt czy Ethash, SHA-256 jest lekki pod względem pamięci i w związku z tym bardzo przyjazny dla ASIC, tworząc wyspecjalizowany sprzęt, którego wydajność jest śledzona w dżulach na terahash, a którego wzrost skoncentrował moc haszującą w przemysłowych flotach i pulach koordynowanych przez protokoły takie jak Stratum, ale otwarty konkurs na bloki, łatwość weryfikacji dla każdego węzła i sama kosztowność gromadzenia większościowej wpływu nadal utrzymują linię decentralizacji; poza nagłówkami bloków Bitcoin stosuje podwójne SHA-256 do identyfikatorów transakcji i drzew Merkle, a szerzej funkcja ta wspiera schematy zobowiązań, sygnały losowości i określanie kluczy, gdy jest opakowana w HMAC (jak w szeroko używanych konstrukcjach jak HKDF), tak że wiele głosów może argumentować – niektórzy ostrzegają, że centralizacja to powolne okrążenie, inni nalegają, że termodynamika i rotacja rynku powstrzymują jakiegokolwiek pojedynczego dowódcę z pola – ale skrót pozostaje obojętny, niemy strażnik redukujący chaos do 256 bitów, a w tej obojętności leży integralność: transparentna weryfikacja na ogromną skalę, praktyczna odporność na manipulacje, oraz przewidywalny wyścig, który górnicy analizują za pomocą modeli rentowności równoważących wydajność sprzętu, zużycie energii i tendencje trudności, nawet gdy sieć gromadzi ich pracę w księdze, której bezpieczeństwo spoczywa, cicho i uparty, na nieugiętej matematyce SHA-256.