Ethash アルゴリズムとは何ですか?イーサリアムのPoWバックボーンを詳しく見る

による HuangSenyan

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Ethash アルゴリズムは、イーサリアムブロックチェーンや他のいくつかの暗号通貨の特徴となっています。 Ethash は、Proof-of-Work (PoW) ハッシュアルゴリズムとして、Ethereum 2.0 を介して Proof-of-Stake (PoS) に移行する前に、イーサリアムのネットワークセキュリティと分散化を確立するのに役立ちました。

この記事では、Ethash のアーキテクチャ、歴史、マイニングプロセス、ASIC に対する耐性、そして依然として Ethash に依存している仮想通貨の将来の見通しについて探ります。

1. Ethashの起源と目的

Ethash は、ビットコインが使用する SHA-256 などの初期の PoW アルゴリズムの制限に対処するために、イーサリアムとともに導入されました。ビットコインのマイニング環境は強力な ASIC によって支配され、平均的なユーザーは脇に追いやられました。エサシュはこのバランスを回復することを目指しました。

Dagger-Hashimoto プロトタイプから派生した Ethash は、2 つの重要な目標を組み合わせています。

記憶の強さ：マイニングを純粋な処理能力だけでなくメモリアクセス速度に依存させます。
ASIC 抵抗: アプリケーション固有のハードウェアの支配を阻止し、分散化を維持するために GPU ベースのマイニングを促進します。

これらの原則により、イーサリアム開発者は平等な競争の場を作り、より多くの個人がブロックの生成とトランザクションの検証に参加できるようにしたいと考えていました。

2. コアコンポーネントとワークフロー

Ethash のワークフローにはさまざまな要素が統合されており、安全かつ計算負荷の高いものになっています。

ａ． Keccak-256 ハッシュ

Ethash は、SHA-3 の前身である Keccak-256 ハッシュ関数を利用します。これは入力を処理および圧縮するために使用され、各入力が確実に一意の検証可能な出力を生成するようにします。

b. DAG の生成

Ethash では、マイナーは有向非巡回グラフ (DAG)、つまり 30,000 ブロックごと (約 5 日ごと) に変更される大規模なデータセットを生成する必要があります。この DAG のサイズは時間の経過とともに着実に増加するため、マイニングのためにメモリに保存する必要があります。

2025 年の時点で、DAG ファイルサイズは 5 GB を超えており、Ethash マイニングには高 VRAM GPU が不可欠となっています。

c. ハッシュとノンスおよびヘッダーの混合

ブロックをマイニングするために、マイナーは以下を組み合わせます。

DAG
ブロックヘッダー
nonce (乱数)

これらは、ネットワークの現在の難易度目標を下回る結果が見つかるまで、繰り返しハッシュされます。

d. 検証と伝播のブロック

有効なハッシュが見つかると、ネットワークにブロードキャストされます。フルノードは DAG を使用して結果を検証し、有効であれば、マイナーはブロック報酬を受け取ります。

3. Ethashによるマイニング

ASIC 主体のマイニングに急速に移行したビットコインとは異なり、イーサリアムは消費者向けのハードウェアで何年もマイニング可能でした。マイニングデバイスの内訳は次のとおりです。

ａ． GPUマイニング

最も一般的でアクセスしやすい方法
AMD および NVIDIA GPU は競争力のあるハッシュレートを提供します (RX 580、RTX 3080 など)
PhoenixMiner や TeamRedMiner などのマイニングソフトウェアが広く使用されています

b. ASIC マイニング

Ethash には Bitmain Antminer E9 や Innosilicon A10 Pro などの ASIC が存在します
効率は向上しますが、コストがかかり、分散性が低下します

c. FPGA マイニング

フィールドプログラマブルゲートアレイはカスタマイズとエネルギー効率を提供します
ユーザーフレンドリーではなく、技術的なセットアップが必要です

d. マイニングプール

ほとんどのマイナーは、計算能力を組み合わせて一貫した報酬を得るために、Ethermine や F2Pool などのマイニングプールに参加します。プールマイニングは、ソロマイニングに比べて予測可能です。

4. Ethash の主な利点

Ethash は、ネットワークの整合性を維持するための効果的なアルゴリズムであることが証明されています。その利点は次のとおりです。

集中化への抵抗: メモリを大量に消費する DAG により、大規模な ASIC 開発が困難になります。
データの整合性: Keccak-256 の使用により、安全なトランザクション検証が保証されます。
移行期における持続可能性: Ethash は、段階的に PoS に向けて構築しながら、イーサリアムを PoW で運用できるようにしました。

5. 欠点と課題

Ethash にはその強みにもかかわらず、制限がないわけではありません。

DAGの成長: 新しい DAG サイズでは、VRAM の制約により多くの古い GPU が使用できなくなりました。
ASICの出現: 時間が経つにつれて、ASIC マイナーが Ethash 領域に参入し、当初の反 ASIC 目的を部分的に無効にしました。
エネルギー使用量: すべての PoW システムと同様、Ethash は大量のエネルギーを必要とするため、イーサリアムの PoS 移行前には環境上の懸念が生じていました。

6. Ethashを使用した暗号通貨

Ethereum は現在 PoS に移行していますが、Ethash は他のネットワークでも引き続き関連しています。

イーサリアムクラシック (ETC): PoW と Ethash ポストイーサリアムフォークの続き
エクスパンス(EXP): 分散型アプリケーションをサポートするイーサリアムフォーク
メタバース (ETP): ブロックチェーンとデジタル ID および資産を組み合わせます
ミュージックコイン（MUSIC）: Ethash を使用して、分散型ストリーミングプラットフォームを通じてミュージシャンに報酬を与えます
エライズム(ELLA): プレマインのない完全にオープンソースのスマートコントラクトプラットフォーム

Ethash 対応ハードウェアに投資していたマイナーは、Ethereum の統合後、これらのネットワークに移行しました。

7. Proof-of-Stake (イーサリアム 2.0) への移行

2022 年 9 月、イーサリアムは待望の PoW から PoS への移行を完了しました。 マージ、これにより、イーサリアムメインネットでのイーサッシュマイニングが事実上終了しました。

PoS では、ステーキングした ETH の量に基づいてブロックを作成するバリデーターが選択され、電力使用量が削減され、マイニング報酬が排除されます。この移行は、ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの歴史的な変化を示しました。

一部のマイニング純粋主義者の間では物議を醸しましたが、この動きはイーサリアムにとって環境とスケーラビリティの大きな勝利として歓迎されました。

8. ASIC 耐性: まだ関連性がある?

Ethash が最初に発表されたとき、高いメモリ帯域幅が必要だったために、ASIC 開発を阻止することに成功しました。しかし、業界が進化するにつれて、メーカーは Ethash 固有の ASIC を作成することでこの問題を克服しました。

これらのマシンは GPU よりも優れたパフォーマンスを発揮しますが、Ethash は依然として SHA-256 と比較して大幅に多くのメモリを必要とするため、これらの ASIC はニッチで高価なものになっています。さらに、イーサリアムクラシックのような多くのネットワークは引き続き分散化を重視しており、GPU マイニングの繁栄を可能にしています。

9. Ethashの今後の見通し

Ethash がイーサリアムの主力アルゴリズムとしての時代は終わりましたが、他のネットワークにとっては依然として実行可能で安全な選択肢です。透明性とアクセシビリティを重視する開発者とコミュニティは、引き続きこれに依存しています。

また、イーサリアムクラシックのフォークや、既存の GPU マイナーベースを誘致するために Ethash を使用した新しいトークンが登場する可能性もあります。業界がプルーフ・オブ・ステークおよびハイブリッド・コンセンサス・モデルに向かう傾向にあるとしても、その遺産はこれらのエコシステムを通じて継続されます。

結論

Ethash は、これまでほとんどのアルゴリズムがなかった方法でイノベーション、セキュリティ、アクセシビリティのバランスをとるという、イーサリアム存在の最初の時代を定義するのに役立ちました。これにより、ASIC の集中化を遅らせ、GPU マイナーに権限を与え、世界最大級の分散型ネットワークの完全性を維持することに成功しました。

イーサリアムは現在は移行していますが、イーサッシュは他のブロックチェーンで生き続けており、暗号通貨のコンセンサスの進化における重要なマイルストーンとして立っています。