Алгоритм SHA256

SHA 256 – это способ хеширования информации, использующийся в сети Bitcoin и многих других криптовалютах. Его название – это аббревиатура от Secure Hashing Algorithm. Создателем данной технологии является подразделение Минобороны США по нацбезопасности. Ключевая задача алгоритма – преобразование информации в определенное значение конкретной длины, которая выступает в качестве идентификатора.

Алгоритм хеширования SHA 256 позволяет контролировать эмиссию криптовалюты, поскольку является важной составляющей майнинга, а также обеспечивает максимальную защищенность сети. Чтобы заниматься добычей цифровых активов, нужно тщательно проанализировать особенности этой технологии, в частности понять, для чего она нужна и какие задачи способна решать.

Алгоритм хеширования SHA-256

Если упростить, то англоязычная аббревиатура SHA на русский переводится как «безопасный хеш-алгоритм». Это один из многих криптографических алгоритмов. Рассматриваемая хеш-функция является представителем класса SHA второго поколения. Впервые информация об этой технологии была опубликована NIST (Национальный институт стандартов США). Алгоритму был присвоен статус федерального стандарта.

SHA256 – алгоритм хеширования, использующийся для преобразования входной информации любого объема в строку фиксированного размера. Следовательно, он обеспечивает прием входа, а затем осуществляет выход четко установленной длины. Это и есть хеш. Совершенно неважно, пользователь вводит букву, слово или целую книгу – на выходе он получит код установленной длины.

Алгоритм преобразовывает информацию в 256-битный код, состоящий из 64 букв или цифр, составленных случайным образом. В результате генерируются практически уникальные комбинации, которые крайне тяжело расшифровать. Обратное преобразование невозможно, что, собственно, и делает SHA 256 одним из самых безопасных алгоритмов.

Детерминированность – еще одна важная особенность SHA, которую нельзя упускать. Сгенерированный код будет всегда одинаковым, если используют идентичные входные параметры. Эта характеристика делает данную хеш-функцию идеальной для использования в пиринговой сети Bitcoin. Сегодня есть множество других способов хеширования, а у SHA 256 немало недостатков, но он продолжает пользоваться популярностью.

Где используется

Основная сфера применения – различные приложения. SHA 256 позволяет: проверить пароль или подлинность кода, защитить от взлома различные базы данных, включая Blockchain, а также используется для цифровых подписей. С помощью алгоритма определяется целостность информации. Пользователи могут удостовериться, что загруженные данные останутся неизменными, то есть сохранится их исходное состояние.

Для лучшего понимания специфики использования рассмотрим наглядный пример: пользователь скачивает BTC-кошелек. Естественно, что для обеспечения максимальной безопасности нужно удостовериться в оригинальности его происхождения. Сделать это можно, сопоставив хеши кошелька с исходными данными, которые предоставил разработчик. По аналогичному принципу функция используется и в других сферах.

Этот способ хеширования активно применяется в различных протоколах шифрования, программах, направленных на обеспечение высокого уровня безопасности. Самый известный пример – сертификаты SSL и TLS. Их подключают практически все web-сайты. Наличие сертификата подтверждает подлинность ресурса, а также является действенным методом борьбы против фишинговых атак.

Что такое хеш-функция?

Это способ преобразования исходной информации любого объема в битовую строку фиксированной длины. Хеш-функции предназначены для выполнения трех основных целей:

обеспечение целостности информации – в дальнейшем ее нельзя поменять; принятие ввода информации абсолютно любого объема для ее последующего преобразования в код фиксированной длины; отсутствие возможности обратного преобразования, то есть из битной строки нельзя получить исходные данные.

Именно на этих трех принципах и базируются хеш-функции.

Принцип работы хеширования

Хешированием принято называть процесс преобразования исходной информации в цифровой код. Уникальность сгенерированного значения позволяет легко определить именно эти данные. Зашифрованная строка создается по специальному алгоритму, который принято называть hash-функцией. Если говорить о Биткоине, то валидное число в строке подписи блока будет всегда содержать определенное количество нулей. Оно зависит от объема уже добытых монет. Поэтому расшифровать информацию до исходного состояния невозможно.

С помощью алгоритма SHA 256 можно зашифровать абсолютно все. Например, реально превратить любое литературное произведение в цифровой код, состоящий из 64 символов. Напоминаем, что обратное преобразование невозможно. Трансформировать 64-значную комбинацию случайных чисел и букв, превратить в текст, чтобы внести в него коррективы, не получится. Воспользоваться хеш-функцией сможет каждый, открыв сайт автоматического шифрования.

Особенности протокола

Способов оптимизации подбора hash-суммы не существует. Алгоритмы семейства SHA генерируют абсолютно непредсказуемый результат в виде оригинального кода. Чтобы подобрать значение, нужно перебирать все вероятные комбинации, естественно, это абсолютно бессмысленная затея. Поэтому необходимо использовать вычислительное оборудование. Чем выше его мощность, тем быстрее будут подбираться комбинации. Соответственно, увеличиваются шансы найти нужный вариант. Наверняка вы уже поняли, что именно на таком принципе базируется майнинг.

Если говорить об особенностях хеш-функции, то нельзя обходить стороной сложные технические данные. Рассматриваемый протокол базируется на фрагментации 256 долей, отсюда и соответствующая приставка в названии. В каждом фрагменте содержится 64 байта. Перемешивание долей осуществляется по специальной криптографической системе. В результате мы получаем готовый код.

Технические данные

Основные параметры:

• размер блока, в котором содержится информация – 64 байт;
• максимальная длина одного сообщения – 33 байта;
• размер подписи блока – 32 байта;
• во время раунда происходит 64 перемешивания;
• информация передается в рамках сети со скоростью 140 MiB/s.

Хеш-функция основана на принципе Меркла-Дамгора. Массив данных разделяется на независимые блоки. Они поделены на 16 частей. После 64 перемешиваний система генерирует конкретный результат, который является основой для обработки следующего блока. Это непрерывный процесс. Он взаимосвязан, поскольку получить код конкретного блока, не имея данных о предшественниках, невозможно.

Блоки в Bitcoin-сети взаимосвязаны

Blockchain – это реестр данных, в котором хранится вся информация о проводимых в сети транзакциях. По названию понятно, что база данных основана на блоках, которые взаимосвязаны между собой. Майнеры записывают в них сведения о переводах монет за установленный период путем решения сложных задач на мощном вычислительном оборудовании. У каждого блока есть уникальная подпись – хеш-код.

Подпись каждого нового блока основана на заголовке предыдущего. Этот принцип позволяет создать консолидированную систему с максимальным уровнем защиты. В ней нельзя ничего переделать или фальсифицировать. Майнеры определяют подпись нового блока, выполняя сложные расчеты на своем оборудовании. Взамен они получают вознаграждение в виде монет.

Список всех монет алгоритма SHA-256

На основе этого алгоритма хеширования функционирует более 43 криптовалют. Естественно, что самая известная из них – это Bitcoin. Ее создателем стал неизвестный разработчик, скрывающийся под псевдонимом Сатоши Накамото. Он представил дорожную карту этого проекта еще в 2008 году. SHA 256 абсолютно точно нельзя назвать технически совершенной хеш-функцией, но, невзирая на это, она продолжает использоваться во многих других популярных криптовалютах:

1. Bitcoin Cash;
2. Litecoin Cash;
3. Peercoin;
4. Namecoin;
5. DigiByte.

С полным перечнем криптовалют, которые используют этот способ хеширования, можно ознакомиться на специальных мониторингах пулов майнинга.

SHA-256 в криптовалюте Bitcoin

Bitcoin – первая в истории криптовалюта. Именно Сатоши Накамото принадлежит идея внедрения алгоритма SHA в блокчейн. В результате, это решение стало важной составляющей протокола пиринговой сети. В рамках проекта Биткоин хеш-функция используется для подтверждения транзакций по механизму достижения консенсуса PoW. Также она позволяет генерировать новые адреса кошельков.

Подавляющее большинство форков Биткоина также используют SHA-256. Чаще всего этот способ хеширования встречается в проектах с алгоритмом достижения консенсуса Proof of Work.

SHA-256 в майнинге

Изначально добыча новых монет осуществлялась исключительно видеокартами и центральными процессорами. Однако уровень сложности постепенно рос, вследствие чего возникла необходимость в использовании более мощного вычислительного оборудования. Например, сегодня майнинг BTC обрел промышленные масштабы. Преимущественно новые монеты добываются на ASIC-устройствах. Такой способ считается самым эффективным.

Многие ASIC-майнеры поддерживают добычу криптовалют на SHA-256. Однако многие модели серьезно устарели, и их использование в сегодняшних реалиях нерентабельно. Новые поколения интегральных схем способны обеспечить более высокую hash-мощность. Впрочем, новые майнеры для этого алгоритма выпускаются регулярно, преимущественно компанией Bitmain. Это обусловлено максимальным интересом пользователей к Bitcoin.

Преимущества и недостатки

У этого алгоритма есть некое превосходство над другими способами хеширования. Во-первых, это высокий уровень популярности. Хеш-функция используется в сети Bitcoin, поэтому абсолютно все, включая производителей ASIC-майнеров, будут подстраиваться под данный протокол. Во-вторых, SHA 256 обеспечивает высокий уровень безопасности. Транзакции действительно тяжело сфальсифицировать или подделать. Естественно, что недостатки также есть:

• голос майнеров остается решающим, по влиянию они превосходят других представителей сообщества;
• наличие внушительных вычислительных мощностей позволяет сконцентрировать в своих руках большую часть активов, что является прямой угрозой децентрализации;
• резкий скачок популярности криптовалюты Bitcoin существенно повысил минимальный порог входа в индустрию майнинга. Для добычи монеты требуются колоссальные вычислительные мощности.

Сегодня есть много более прогрессивных алгоритмов, например: Scrypt, Ethash, Equihash. Однако рассматриваемая хеш-функция все же востребована.

Выводы

1. SHA256 – это способ хеширования.
2. Использование алгоритма позволяет превратить любую информацию в 64-значный код.
3. Хеш-функция подтверждает оригинальность информации, препятствует фальсификации данных.