¿Qué es el algoritmo Ethash? Una mirada en profundidad a la columna vertebral de PoW de Ethereum

Por HuangSenyan

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El algoritmo Ethash ha sido una característica definitoria de la cadena de bloques Ethereum y de varias otras criptomonedas. Como algoritmo hash de prueba de trabajo (PoW), Ethash ayudó a establecer la seguridad y descentralización de la red de Ethereum antes de su transición a la prueba de participación (PoS) a través de Ethereum 2.0.

En este artículo, exploramos la arquitectura, la historia, el proceso de minería, la resistencia a los ASIC y las perspectivas futuras de las criptomonedas que aún dependen de él.

1. Orígenes y objetivos de Ethash

Ethash se introdujo con Ethereum para abordar las limitaciones de algoritmos PoW anteriores como SHA-256, que utiliza Bitcoin. El panorama minero de Bitcoin quedó dominado por poderosos ASIC, dejando de lado a los usuarios promedio. Ethash pretendía restablecer este equilibrio.

Derivado del prototipo Dagger-Hashimoto, Ethash combina dos objetivos clave:

Dureza de la memoria: Hacer que la minería dependa de las velocidades de acceso a la memoria, no solo de la potencia de procesamiento pura.
Resistencia ASIC: Desalentar el predominio del hardware específico de aplicaciones y promover la minería basada en GPU para preservar la descentralización.

Con estos principios, los desarrolladores de Ethereum esperaban crear igualdad de condiciones, permitiendo que más personas participen en la producción de bloques y la validación de transacciones.

2. Componentes principales y flujo de trabajo

El flujo de trabajo de Ethash integra varios elementos para hacerlo seguro y exigente desde el punto de vista computacional:

a. Hashing Keccak-256

Ethash utiliza la función hash Keccak-256, un predecesor de SHA-3. Se utiliza para procesar y comprimir entradas, asegurando que cada entrada produzca una salida única y verificable.

b. Generación DAG

Ethash requiere que los mineros generen un gráfico acíclico dirigido (DAG), un conjunto de datos masivo que cambia cada 30.000 bloques (aproximadamente cada 5 días). El tamaño de este DAG crece constantemente con el tiempo y debe almacenarse en la memoria para su extracción.

A partir de 2025, el tamaño del archivo DAG excede los 5 GB, lo que hace que las GPU con alto contenido de VRAM sean esenciales para la minería de Ethash.

do. Mezclando Hash con Nonce y Header

Para extraer un bloque, los mineros combinan:

El DAG
El encabezado del bloque
Un nonce (número aleatorio)

Estos se someten a hash repetidamente hasta que se encuentra un resultado por debajo del objetivo de dificultad actual de la red.

d. Validación y propagación de bloques

Una vez que se encuentra un hash válido, se transmite a la red. Los nodos completos verifican el resultado utilizando el DAG y, si es válido, el minero recibe una recompensa en bloque.

3. Minería con Ethash

A diferencia de Bitcoin, que pasó rápidamente a la minería dominada por ASIC, Ethereum se pudo extraer durante años con hardware de consumo. Aquí hay un desglose de los dispositivos de minería:

a. Minería GPU

Método más común y accesible.
Las GPU AMD y NVIDIA ofrecen tasas de hash competitivas (por ejemplo, RX 580, RTX 3080)
El software de minería como PhoenixMiner y TeamRedMiner se usa ampliamente

b. Minería ASIC

Existen ASIC como Bitmain Antminer E9 e Innosilicon A10 Pro para Ethash
Proporcionan mayor eficiencia pero son costosos y reducen la descentralización.

do. Minería FPGA

Los conjuntos de puertas programables en campo ofrecen personalización y eficiencia energética
Menos fácil de usar y requiere configuración técnica

d. Piscinas mineras

La mayoría de los mineros se unen a grupos de minería como Ethermine o F2Pool para combinar potencia computacional y ganar recompensas constantes. La minería en grupo es más predecible en comparación con la minería en solitario.

4. Ventajas clave de Ethash

Ethash ha demostrado ser un algoritmo eficaz para mantener la integridad de la red. Sus ventajas incluyen:

Resistencia a la centralización: El DAG que consume mucha memoria dificulta el desarrollo de ASIC a gran escala.
Integridad de datos: El uso de Keccak-256 garantiza una verificación segura de las transacciones.
Sostenibilidad en transición: Ethash permitió que Ethereum operara bajo PoW mientras avanzaba gradualmente hacia PoS.

5. Inconvenientes y desafíos

A pesar de sus puntos fuertes, Ethash no está exento de limitaciones:

Crecimiento del DAG: Los tamaños de DAG más nuevos han dejado inutilizables muchas GPU más antiguas debido a limitaciones de VRAM.
Aparición de ASIC: Con el tiempo, los mineros ASIC ingresaron al espacio Ethash, derrotando parcialmente su propósito original anti-ASIC.
Uso de energía: Como todos los sistemas PoW, Ethash requiere una cantidad significativa de energía, lo que generó preocupaciones ambientales antes de la transición PoS de Ethereum.

6. Criptomonedas usando Ethash

Aunque Ethereum ahora ha hecho la transición a PoS, Ethash sigue siendo relevante en otras redes:

Ethereum clásico (ETC): Continúa con PoW y Ethash post-bifurcación de Ethereum
Expansión (EXP): Una bifurcación de Ethereum que admite aplicaciones descentralizadas
Metaverso (ETP): Combina blockchain con identidad y activos digitales
Musicoína (MÚSICA): Utiliza Ethash para recompensar a los músicos a través de una plataforma de transmisión descentralizada
Elismo (ELLA): Una plataforma de contrato inteligente totalmente de código abierto sin predominio

Los mineros que invirtieron en hardware compatible con Ethash se han trasladado a estas redes después de la fusión de Ethereum.

7. Transición a Prueba de Participación (Ethereum 2.0)

En septiembre de 2022, Ethereum completó su tan esperada transición de PoW a PoS a través de La fusión, que efectivamente puso fin a la minería de Ethash en la red principal de Ethereum.

En PoS, los validadores son elegidos para crear bloques en función de la cantidad de ETH que han apostado, lo que reduce el uso de energía y elimina las recompensas mineras. La transición marcó un cambio histórico en los mecanismos de consenso de blockchain.

Aunque controvertido entre algunos puristas de la minería, esta medida fue anunciada como una importante victoria ambiental y de escalabilidad para Ethereum.

8. Resistencia ASIC: ¿sigue siendo relevante?

Cuando se lanzó Ethash por primera vez, disuadió con éxito el desarrollo de ASIC debido a la necesidad de un gran ancho de banda de memoria. Sin embargo, a medida que la industria evolucionó, los fabricantes superaron esto creando ASIC específicos de Ethash.

Si bien estas máquinas pueden superar a las GPU, Ethash aún requiere significativamente más memoria en comparación con SHA-256, lo que hace que estos ASIC sean nichos y costosos. Además, muchas redes como Ethereum Classic continúan enfatizando la descentralización, lo que permite que prospere la minería de GPU.

9. Perspectivas futuras para Ethash

Aunque el tiempo de Ethash como algoritmo insignia de Ethereum ha terminado, sigue siendo una opción viable y segura para otras redes. Los desarrolladores y las comunidades que valoran la transparencia y la accesibilidad siguen confiando en él.

También podemos ver bifurcaciones de Ethereum Classic o nuevos tokens que utilizan Ethash para atraer la base de mineros GPU existente. Su legado continuará a través de esos ecosistemas incluso cuando la industria tienda hacia modelos de prueba de participación y de consenso híbrido.

Conclusión

Ethash ayudó a definir la primera era de la existencia de Ethereum: equilibrando la innovación, la seguridad y la accesibilidad de una manera que pocos algoritmos lo habían hecho antes. Retrasó con éxito la centralización de ASIC, fortaleció a los mineros de GPU y mantuvo la integridad de una de las redes descentralizadas más grandes del mundo.

Si bien Ethereum ya ha avanzado, Ethash sigue vivo en otras cadenas de bloques y representa un hito importante en la evolución del consenso sobre las criptomonedas.