Quel est l'algorithme ethash? Un aperçu approfondi de l'épine dorsale de Pow d'Ethereum

Par HuangSenyan

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L'algorithme ethash a été une caractéristique déterminante de la blockchain Ethereum et de plusieurs autres crypto-monnaies. En tant qu'algorithme de hachage de la preuve de travail (POW), Ethash a aidé à établir la sécurité et la décentralisation du réseau d'Ethereum avant sa transition vers la preuve de mise (POS) via Ethereum 2.0.

Dans cet article, nous explorons l'architecture d'Ethash, l'histoire, le processus minier, la résistance aux ASIC et les perspectives futures des crypto-monnaies qui s'appuient toujours dessus.

1. Origines et objectifs de l'ethash

Ethash a été introduit avec Ethereum pour répondre aux limites des algorithmes POW antérieurs comme SHA-256, que Bitcoin utilise. Le paysage minier de Bitcoin est devenu dominé par des ASIC puissants, mettant la touche des utilisateurs moyens. Ethash visait à restaurer cet équilibre.

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

Dureté de mémoire: Faire l'exploitation minière dépendante des vitesses d'accès à la mémoire, pas seulement la puissance de traitement pure.
Résistance ASIC: Découragez la domination du matériel spécifique à l'application et favorisez l'exploration basée sur le GPU pour préserver la décentralisation.

Avec ces principes, les développeurs Ethereum espéraient créer un terrain de jeu à niveau, permettant à plus de personnes 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 par calcul:

un. Keccak-256 hachage

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

né Génération de Dag

Ethash exige que les mineurs générent 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 au fil du temps et doit être stockée en mémoire pour l'exploitation minière.

En 2025, la taille du fichier DAG dépasse 5 Go, ce qui rend les GPU à vram élevé essentiels pour l'exploitation ethash.

c. Mélanger le hachage avec nonce et en-tête

Pour exploiter un bloc, les mineurs se combinent:

Le dag
L'en-tête de bloc
Un nonce (nombre aléatoire)

Ceux-ci sont hachés à plusieurs reprises jusqu'à ce qu'un résultat soit sous la cible de difficulté actuelle du réseau.

d. Validation et propagation des blocs

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

3. Mining avec Ethash

Contrairement à Bitcoin, qui s'est rapidement transféré dans l'exploitation minière à prédominance ASIC, Ethereum a été exploitable pendant des années avec du matériel de qualité grand public. Voici une ventilation des appareils minières:

un. Minier du GPU

Méthode la plus courante et accessible
Les GPU AMD et NVIDIA offrent des hashrates compétitifs (par exemple, RX 580, RTX 3080)
Des logiciels d'exploitation comme Phoenixmin et TeamRediner sont largement utilisés

né Mine ASIC

ASICS comme Bitmain Antmin E9 et Innosilicon A10 Pro existent pour Ethash
Fournir une efficacité plus élevée mais coûte coûteux et réduisent la décentralisation

c. Mine FPGA

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

d. Piscines minières

La plupart des mineurs rejoignent des pools miniers tels que Ethermine ou F2Pool pour combiner la puissance de calcul et gagner des récompenses cohérentes. L'extraction de piscine est plus prévisible par rapport à l'exploitation solo.

4. Avantages clés de Ethash

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

Résistance à la centralisation: Le DAG à forte intensité de mémoire rend difficile le développement de l'ASIC à grande échelle.
Intégrité des données: L'utilisation de Keccak-256 assure une vérification sécurisée des transactions.
Durabilité en transition: Ethash a permis à Ethereum d'opérer sous POW tout en s'appuyant progressivement vers POS.

5. Inconvénients et défis

Malgré ses forces, Ethash n'est pas sans limites:

Croissance DAG: Les tailles DAG plus récentes ont rendu de nombreux GPU plus anciens inutilisables en raison des contraintes VRAM.
Émergence de l'ASIC: Au fil du temps, les mineurs ASIC sont entrés dans l'espace ethash, battant partiellement son objectif anti-asique d'origine.
Consommation d'énergie: Comme tous les systèmes de 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 maintenant passé à POS, Ethash reste pertinent dans d'autres réseaux:

Ethereum Classic (etc.): Continue avec POW et Ethash Post-Ethereum Fork
Étendue (EXP): Une fourche Ethereum soutenant des applications décentralisées
Métaverse (ETP): Combine la blockchain avec l'identité numérique et les actifs
Musicoin (musique): Utilise Ethash pour récompenser les musiciens via une plate-forme de streaming décentralisée
Ellaisme (ella): Une plate-forme de contrat intelligent entièrement open source sans prémine

Les mineurs qui ont investi dans du matériel compatible ethash se sont déplacés vers la fusion de ces réseaux post-étage.

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

En septembre 2022, Ethereum a terminé sa transition tant attendue du Pow à Pos via La fusion, qui a effectivement mis fin à l'extraction d'ethash sur le Mainnet Ethereum.

Dans le POS, les validateurs sont choisis pour créer des blocs en fonction de la quantité d'ETH qu'ils ont marquée, réduisant la consommation de puissance et éliminant les récompenses minières. La transition a marqué un changement historique des mécanismes de consensus de la blockchain.

Bien que controversé parmi certains puristes miniers, cette décision a été annoncée comme une grande victoire environnementale et d'évolutivité pour Ethereum.

8. Résistance ASIC: Toujours pertinent?

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

Bien que ces machines puissent surpasser les GPU, Ethash nécessite toujours beaucoup plus de mémoire par rapport au SHA-256, ce qui rend ces niche ASIC et coûteux. En outre, de nombreux réseaux comme Ethereum Classic continuent de souligner la décentralisation, permettant à l'extraction du GPU de prospérer.

9. Perspectives futures pour Ethash

Bien que le temps d'Ethash en tant qu'algorithme phare d'Ethereum ait pris fin, 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 pouvons également voir des fourches de classiques Ethereum ou de nouveaux jetons utilisant Ethash pour attirer la base de mineurs de GPU existante. Son héritage se poursuivra à travers ces écosystèmes même si l'industrie tend vers les modèles de préalable et de consensus hybrides.

Conclusion

Ethash a aidé à définir la première ère de l'existence d'Ethereum - équilibrer l'innovation, la sécurité et l'accessibilité d'une manière que peu d'algorithmes avaient auparavant. Il a réussi à retarder la centralisation de l'ASIC, à autoriser les mineurs de GPU et à maintenir l'intégrité de l'un des plus grands réseaux décentralisés au monde.

Alors qu'Ethereum a maintenant évolué, Ethash vit dans d'autres blockchains et est une étape importante dans l'évolution du consensus de la crypto-monnaie.