Cos'è l'algoritmo Ethash? Uno sguardo approfondito al backbone PoW di Ethereum

Di HuangSenyan

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L'algoritmo Ethash è stato una caratteristica distintiva della blockchain di Ethereum e di molte altre criptovalute. Come algoritmo di hashing Proof-of-Work (PoW), Ethash ha contribuito a stabilire la sicurezza e la decentralizzazione della rete di Ethereum prima della sua transizione a Proof-of-Stake (PoS) tramite Ethereum 2.0.

In questo articolo esploriamo l'architettura, la storia, il processo di mining di Ethash, la resistenza agli ASIC e le prospettive future per le criptovalute che ancora fanno affidamento su di esso.

1. Origini e obiettivi di Ethash

Ethash è stato introdotto con Ethereum per risolvere le limitazioni dei precedenti algoritmi PoW come SHA-256, utilizzato da Bitcoin. Il panorama minerario di Bitcoin è diventato dominato da potenti ASIC, mettendo da parte gli utenti medi. Ethash mirava a ripristinare questo equilibrio.

Derivato dal prototipo Dagger-Hashimoto, Ethash combina due obiettivi chiave:

Durezza della memoria: Rendere il mining dipendente dalla velocità di accesso alla memoria, non solo dalla pura potenza di elaborazione.
Resistenza ASIC: Scoraggiare il dominio dell’hardware specifico per l’applicazione e promuovere il mining basato su GPU per preservare la decentralizzazione.

Con questi principi, gli sviluppatori di Ethereum speravano di creare condizioni di parità, consentendo a più persone di partecipare alla produzione di blocchi e alla convalida delle transazioni.

2. Componenti principali e flusso di lavoro

Il flusso di lavoro di Ethash integra vari elementi per renderlo sicuro e impegnativo dal punto di vista computazionale:

UN. Keccak-256 Hashing

Ethash utilizza la funzione di hashing Keccak-256, un predecessore di SHA-3. Viene utilizzato per elaborare e comprimere gli input, garantendo che ogni input produca un output univoco e verificabile.

B. Generazione DAG

Ethash richiede ai minatori di generare un grafico aciclico diretto (DAG), un enorme set di dati che cambia ogni 30.000 blocchi (circa ogni 5 giorni). La dimensione di questo DAG cresce costantemente nel tempo e deve essere archiviata in memoria per il mining.

A partire dal 2025, la dimensione del file DAG supera i 5 GB, rendendo le GPU ad alta VRAM essenziali per il mining di Ethash.

C. Miscelazione di hash con nonce e intestazione

Per estrarre un blocco, i minatori combinano:

Il DAG
L'intestazione del blocco
Un nonce (numero casuale)

Questi vengono sottoposti ripetutamente ad hashing finché non viene trovato un risultato inferiore all'attuale obiettivo di difficoltà della rete.

D. Validazione e propagazione dei blocchi

Una volta trovato un hash valido, viene trasmesso alla rete. I nodi completi verificano il risultato utilizzando il DAG e, se valido, il minatore riceve una ricompensa per il blocco.

3. Estrazione mineraria con Ethash

A differenza di Bitcoin, che è passato rapidamente al mining dominato da ASIC, Ethereum è stato sfruttabile per anni con hardware di livello consumer. Ecco una ripartizione dei dispositivi di mining:

UN. Estrazione GPU

Metodo più comune e accessibile
Le GPU AMD e NVIDIA offrono hashrate competitivi (ad esempio, RX 580, RTX 3080)
I software di mining come PhoenixMiner e TeamRedMiner sono ampiamente utilizzati

B. Estrazione mineraria ASIC

Per Ethash esistono ASIC come Bitmain Antminer E9 e Innosilicon A10 Pro
Forniscono una maggiore efficienza ma sono costosi e riducono la decentralizzazione

C. Estrazione FPGA

Gli array di gate programmabili sul campo offrono personalizzazione ed efficienza energetica
Meno user-friendly e richiedono una configurazione tecnica

D. Piscine minerarie

La maggior parte dei minatori si unisce a pool minerari come Ethermine o F2Pool per combinare la potenza computazionale e guadagnare ricompense costanti. Il mining in pool è più prevedibile rispetto al mining in solitario.

4. Principali vantaggi di Ethash

Ethash ha dimostrato di essere un algoritmo efficace per mantenere l'integrità della rete. I suoi vantaggi includono:

Resistenza alla centralizzazione: Il DAG ad alta intensità di memoria rende difficile lo sviluppo ASIC su larga scala.
Integrità dei dati: L'uso di Keccak-256 garantisce una verifica sicura delle transazioni.
Sostenibilità in transizione: Ethash ha permesso a Ethereum di operare in PoW mentre si sviluppava gradualmente verso PoS.

5. Svantaggi e sfide

Nonostante i suoi punti di forza, Ethash non è privo di limiti:

Crescita del DAG: le dimensioni DAG più recenti hanno reso inutilizzabili molte GPU meno recenti a causa dei vincoli VRAM.
Emersione dell'ASIC: Nel corso del tempo, i miner ASIC sono entrati nello spazio Ethash, vanificando parzialmente il suo scopo anti-ASIC originale.
Consumo energetico: Come tutti i sistemi PoW, Ethash richiede una quantità significativa di energia, il che ha sollevato preoccupazioni ambientali prima della transizione PoS di Ethereum.

6. Criptovalute che utilizzano Ethash

Sebbene Ethereum sia ora passato al PoS, Ethash rimane rilevante in altre reti:

Ethereum Classic (ETC): Continua con il fork PoW ed Ethash post-Ethereum
Distesa (ESP): Un fork di Ethereum che supporta applicazioni decentralizzate
Metaverso (ETP): Combina blockchain con identità e risorse digitali
Musicoin (MUSICA): utilizza Ethash per premiare i musicisti tramite una piattaforma di streaming decentralizzata
Ellaismo (ELLA): una piattaforma di contratto intelligente completamente open source senza premi

I minatori che hanno investito in hardware compatibile con Ethash si sono spostati su queste reti dopo la fusione di Ethereum.

7. Transizione alla Proof-of-Stake (Ethereum 2.0)

Nel settembre 2022, Ethereum ha completato la tanto attesa transizione da PoW a PoS tramite La fusione, che ha effettivamente posto fine al mining di Ethash sulla rete principale di Ethereum.

In PoS, i validatori vengono scelti per creare blocchi in base alla quantità di ETH che hanno messo in staking, riducendo il consumo di energia ed eliminando i premi minerari. La transizione ha segnato un cambiamento storico nei meccanismi di consenso della blockchain.

Sebbene controversa tra alcuni puristi del mining, questa mossa è stata annunciata come un'importante vittoria ambientale e di scalabilità per Ethereum.

8. Resistenza ASIC: ancora rilevante?

Quando Ethash fu lanciato per la prima volta, determinò con successo lo sviluppo di ASIC a causa della necessità di un'elevata larghezza di banda della memoria. Tuttavia, con l’evoluzione del settore, i produttori hanno superato questo problema creando ASIC specifici per Ethash.

Sebbene queste macchine possano superare le prestazioni delle GPU, Ethash richiede comunque molta più memoria rispetto a SHA-256, rendendo questi ASIC di nicchia e costosi. Inoltre, molte reti come Ethereum Classic continuano a enfatizzare la decentralizzazione, consentendo al mining tramite GPU di prosperare.

9. Prospettive future per Ethash

Sebbene il tempo di Ethash come algoritmo di punta di Ethereum sia terminato, rimane una scelta praticabile e sicura per altre reti. Gli sviluppatori e le comunità che apprezzano la trasparenza e l'accessibilità continuano a fare affidamento su di esso.

Potremmo anche vedere fork di Ethereum Classic o nuovi token che utilizzano Ethash per attirare la base di minatori GPU esistente. La sua eredità continuerà attraverso questi ecosistemi anche se il settore tenderà verso modelli Proof-of-Stake e di consenso ibrido.

Conclusione

Ethash ha contribuito a definire la prima era dell'esistenza di Ethereum, bilanciando innovazione, sicurezza e accessibilità come pochi algoritmi avevano fatto prima. Ha ritardato con successo la centralizzazione degli ASIC, ha potenziato i minatori GPU e ha mantenuto l’integrità di una delle reti decentralizzate più grandi del mondo.

Mentre Ethereum è ormai andato avanti, Ethash continua a vivere in altre blockchain e rappresenta una pietra miliare significativa nell’evoluzione del consenso sulle criptovalute.