Qu'est-ce que l'algorithme Ethash ? Un examen approfondi de l’épine dorsale PoW d’Ethereum

Par HuangSenyan

What-is-the-Ethash-Algorithm-An-In-Depth-Look-at-Ethereum-s-PoW-Backbone ZhenChainMicro

L'algorithme Ethash est une caractéristique déterminante de la blockchain Ethereum et de plusieurs autres crypto-monnaies. En tant qu'algorithme de hachage Proof-of-Work (PoW), Ethash a contribué à établir la sécurité et la décentralisation du réseau Ethereum avant sa transition vers Proof-of-Stake (PoS) via Ethereum 2.0.

Dans cet article, nous explorons l'architecture, l'histoire, le processus de minage d'Ethash, la résistance aux ASIC et les perspectives d'avenir des crypto-monnaies qui en dépendent encore.

1. Origines et objectifs d'Ethash

Ethash a été introduit avec Ethereum pour remédier aux limitations des algorithmes PoW antérieurs comme SHA-256, que Bitcoin utilise. Le paysage minier de Bitcoin est devenu dominé par de puissants ASIC, marginalisant les utilisateurs moyens. Ethash visait à rétablir cet équilibre.

Dérivé du prototype Dagger-Hashimoto, Ethash combine deux objectifs clés :

Dureté de la mémoire: Rendre l'exploitation minière dépendante des vitesses d'accès à la mémoire, et pas seulement de la puissance de traitement pure.
Résistance ASIC: Décourager la domination du matériel spécifique aux applications et promouvoir le minage basé sur GPU pour préserver la décentralisation.

Avec ces principes, les développeurs d’Ethereum espéraient créer des règles du jeu équitables, permettant à davantage d’individus de participer à la production de blocs et à la validation des transactions.

2. Composants de base et flux de travail

Le flux de travail d'Ethash intègre divers éléments pour le rendre à la fois sécurisé et exigeant en termes de calcul :

un. Hachage Keccak-256

Ethash utilise la fonction de hachage Keccak-256, un prédécesseur de SHA-3. Il est utilisé pour traiter et compresser les entrées, garantissant que chaque entrée génère une sortie unique et vérifiable.

b. Génération DAG

Ethash exige que les mineurs génèrent un graphique acyclique dirigé (DAG) – un ensemble de données massif qui change tous les 30 000 blocs (environ tous les 5 jours). La taille de ce DAG augmente régulièrement avec le temps et doit être stockée en mémoire pour le minage.

Depuis 2025, la taille du fichier DAG dépasse 5 Go, ce qui rend les GPU à haute VRAM essentiels pour le minage d'Ethash.

c. Mélanger le hachage avec Nonce et l'en-tête

Pour miner un bloc, les mineurs combinent :

Le DAG
L'en-tête du bloc
Un occasionnel (nombre aléatoire)

Ceux-ci sont hachés à plusieurs reprises jusqu’à ce qu’un résultat inférieur à l’objectif de difficulté actuel du réseau soit trouvé.

d. Validation et propagation de blocs

Une fois qu'un hachage valide est trouvé, il est diffusé sur le réseau. Les nœuds complets vérifient le résultat à l'aide du DAG, et s'il est valide, le mineur reçoit une récompense de bloc.

3. Exploitation minière avec Ethash

Contrairement à Bitcoin, qui a rapidement évolué vers le minage dominé par les ASIC, Ethereum a pu être exploité pendant des années avec du matériel grand public. Voici une répartition des appareils miniers :

un. Extraction de GPU

Méthode la plus courante et la plus accessible
Les GPU AMD et NVIDIA offrent des hashrates compétitifs (par exemple, RX 580, RTX 3080)
Les logiciels miniers comme PhoenixMiner et TeamRedMiner sont largement utilisés

b. Exploitation minière ASIC

Des ASIC comme Bitmain Antminer E9 et Innosilicon A10 Pro existent pour Ethash
Offrent une plus grande efficacité mais sont coûteux et réduisent la décentralisation

c. Exploitation minière de FPGA

Les réseaux de portes programmables sur site offrent personnalisation et efficacité énergétique
Moins convivial et nécessite une configuration technique

d. Pools miniers

La plupart des mineurs rejoignent des pools miniers tels que Ethermine ou F2Pool pour combiner leur puissance de calcul et gagner des récompenses cohérentes. Le minage en pool est plus prévisible que le minage en solo.

4. Principaux avantages d'Ethash

Ethash s'est avéré être un algorithme efficace pour maintenir l'intégrité du réseau. Ses avantages incluent :

Résistance à la centralisation: Le DAG gourmand en mémoire rend difficile le développement d'ASIC à grande échelle.
Intégrité des données: L'utilisation de Keccak-256 garantit une vérification sécurisée des transactions.
Durabilité en transition: Ethash a permis à Ethereum de fonctionner sous PoW tout en progressant progressivement vers le PoS.

5. Inconvénients et défis

Malgré ses atouts, Ethash n’est pas sans limites :

Croissance du DAG: Les nouvelles tailles de DAG ont rendu de nombreux GPU plus anciens inutilisables en raison de contraintes VRAM.
Émergence des ASIC: Au fil du temps, les mineurs ASIC sont entrés dans l'espace Ethash, allant à l'encontre de son objectif initial anti-ASIC.
Consommation d'énergie: Comme tous les systèmes PoW, Ethash nécessite une énergie importante, ce qui a soulevé des préoccupations environnementales avant la transition PoS d’Ethereum.

6. Crypto-monnaies utilisant Ethash

Bien qu'Ethereum soit désormais passé au PoS, Ethash reste pertinent dans d'autres réseaux :

Ethereum Classique (ETC): Continue avec le fork PoW et Ethash post-Ethereum
Étendue (EXP): Un fork Ethereum prenant en charge les applications décentralisées
Métavers (ETP): Combine la blockchain avec l'identité et les actifs numériques
Musicoin (MUSIQUE): utilise Ethash pour récompenser les musiciens via une plateforme de streaming décentralisée
Ellaïsme (ELLA): Une plateforme de contrats intelligents entièrement open source sans prémine

Les mineurs qui ont investi dans du matériel compatible Ethash se sont tournés vers ces réseaux après la fusion d’Ethereum.

7. Transition vers la preuve de participation (Ethereum 2.0)

En septembre 2022, Ethereum a achevé sa transition tant attendue du PoW au PoS via La fusion, qui a effectivement mis fin à l’exploitation minière d’Ethash sur le réseau principal Ethereum.

Dans PoS, les validateurs sont choisis pour créer des blocs en fonction de la quantité d'ETH qu'ils ont mis en jeu, réduisant ainsi la consommation d'énergie et éliminant les récompenses minières. La transition a marqué un changement historique dans les mécanismes de consensus de la blockchain.

Bien que controversée parmi certains puristes du secteur minier, cette décision a été saluée comme une victoire majeure en matière d’environnement et d’évolutivité pour Ethereum.

8. Résistance ASIC : toujours d’actualité ?

Lorsque Ethash a été lancé pour la première fois, il a réussi à dissuader le développement des ASIC en raison du besoin de bande passante mémoire élevée. Cependant, à mesure que l'industrie évoluait, les fabricants ont surmonté ce problème en créant des ASIC spécifiques à Ethash.

Bien que ces machines puissent surpasser les GPU, Ethash nécessite toujours beaucoup plus de mémoire que SHA-256, ce qui rend ces ASIC coûteux et de niche. De plus, de nombreux réseaux comme Ethereum Classic continuent de mettre l’accent sur la décentralisation, permettant au minage de GPU de prospérer.

9. Perspectives d'avenir pour Ethash

Bien que l’époque d’Ethash en tant qu’algorithme phare d’Ethereum soit terminée, il reste un choix viable et sécurisé pour d’autres réseaux. Les développeurs et les communautés valorisant la transparence et l'accessibilité continuent de s'appuyer sur elle.

Nous pourrions également voir des forks d’Ethereum Classic ou de nouveaux jetons utilisant Ethash pour attirer la base de mineurs GPU existante. Son héritage se poursuivra à travers ces écosystèmes, même si l’industrie s’oriente vers des modèles de preuve de participation et de consensus hybride.

Conclusion

Ethash a contribué à définir la première ère de l’existence d’Ethereum – en équilibrant l’innovation, la sécurité et l’accessibilité d’une manière que peu d’algorithmes avaient auparavant. Il a réussi à retarder la centralisation des ASIC, à donner du pouvoir aux mineurs de GPU et à maintenir l’intégrité de l’un des plus grands réseaux décentralisés au monde.

Alors qu’Ethereum a désormais évolué, Ethash perdure dans d’autres blockchains et constitue une étape importante dans l’évolution du consensus sur les crypto-monnaies.