پروتکل یا الگوریتم استخراج Equihash یکی از پروتکل ها یا الگوریتم های استخراج بسیاری است که در دنیای ارزهای دیجیتال بلاک چین وجود دارد.
با این حال، Equihash جایگاه بسیار ویژهای در دنیای ارزهای دیجیتال دارد.
این به دلیل ایجاد خاص آن برای طراحی الگوریتمی است که مقاومت زیادی در برابر ASIC ارائه می دهد.
بدون اینکه به شدت پیچیده یا ناامن باشد.
منشا الگوریتم Equihash
توسعه Equihash به لطف کار الکس بریوکوف و دیمیتری خوراتوویچ آغاز شد.
هدف این دو توسعهدهنده ایجاد یک الگوریتم استخراج بود که مقاومت در برابر استخراج ASIC و خطر فزاینده تمرکز به این معنی را ارائه دهد.
این یک مشکل طولانی مدت در جامعه بیت کوین است.
به خصوص که هش بلاک چین (که از SHA-256 استفاده می کند) در حال حاضر به طور کامل با استفاده از ASIC مورد سوء استفاده قرار می گیرد.
این وضعیت می تواند منجر به خطرات بزرگی شود، مانند اینکه یک شرکت یا گروهی از ماینرهای قدرتمند ممکن است برای تأثیر منفی بر عملکرد شبکه توطئه کنند.
و اگرچه در بیت کوین، آنها از خطر آگاه هستند، اما انگیزه هایی وجود دارد که این اتفاق نمی افتد، فعلا که این وضعیت ادامه دارد.
همه ماینرهای بیت کوین چیزی مشترک می خواهند و آن اینکه بیت کوین قدرتمندترین ارز دیجیتال باشد. نه تنها از نظر هش، بلکه از نظر قیمت نیز امنیت بلاک چین را در برابر مهاجمان تحریک می کند.
در حالی که این امر در شبکه هایی به بزرگی بیت کوین امکان پذیر است، در شبکه های کوچکتر داستان متفاوت است.
بریوکوف و خوراتوویچ این را مشاهده کردند و تصمیم گرفتند Equihash را ایجاد کنند.
برای انجام این کار، آنها یک زیرساخت الگوریتمی پیچیده را طراحی کردند که برای حل یک مسئله ریاضی دشوار به نام “مسئله تولد” ایجاد شده است.
با این عناصر در سال ۱۳۹۵ نتیجه کار و تحقیقات خود الگوریتم کامل و کاربردی Equihash را ارائه کردند.
این ارائه در دانشگاه لوکزامبورگ برگزار شد و توسط گروهی به نام CryptoLUX، که آنها بخشی از آن بودند، در سمپوزیوم امنیت شبکه و سیستم های توزیع شده ۲۰۱۶ در سن دیگو رهبری شد.
هدفEquihash
درک هدف پشت ایجاد Equihash ساده است:
جلوگیری از ASIC ها از متمرکز شدن استخراج.
یک مشکل به خصوص جدی در بلاک چین کوچک، که در آن یک ماینر ASIC می تواند بیش از نیمی از قدرت ماینینگ شبکه باشد.
در این شرایط، ماینر با آن ASIC می تواند کنترل کامل شبکه را در دست بگیرد و در صورت تمایل حتی تاریخچه شبکه را بازنویسی کند.
با در نظر گرفتن این مشکل، بیریوکوف و خوراتوویچ Equihash را برای مبارزه با آن طراحی کردند.
در واقع در وایت پیپر Equihash در چکیده خود به این جنبه اشاره روشنی کرده اند.
روشن کردن نیاز به این سیستم ها.
اثبات کار یک مفهوم اصلی در رمزارزهای مدرن و ابزارهای محافظت از سرویس انکار است، اما نیاز به تأیید سریع تا کنون باعث شده است تا GPU، ASIC و بات نت ها طعمه آسانی شوند. تلاش برای تکیه بر محاسبات حافظه فشرده برای رفع نابرابری بین معماری ها منجر به طرح های کند یا شکسته شده است.
کار آنها آنها را به ایجاد یک الگوریتم بسیار پیچیده با مصرف حافظه بالا، جریمه بالا در محیطهای حافظه RAM کم مانند ASIC، مصرف کم قدرت محاسباتی و ارائه آزمایشهای رمزنگاری کوتاه سوق داد که به معنای مشکل جدی ذخیرهسازی و انتقال داده نیست.
در واقع، آنها در وایت پیپر خود عبارت زیر را گذاشتند:
راه حل ما عملی و آماده است: اجرای معیار اثبات کار ما به ۷۰۰ مگابایت رم نیاز دارد، در ۱۵ ثانیه روی یک CPU 2.1 گیگاهرتز اجرا می شود، اما اگر حافظه نصف شود، محاسبات را تا ۱۰۰۰ افزایش می دهد و فقط آزمایشی را ارائه می دهد.
تنها ۱۲۰ بایت طول دارد.
Equihash چگونه کار می کند؟
اکنون مطمئناً تعجب خواهید کرد که آنها چگونه یک الگوریتم مقاوم در برابر ASIC مانند Equihash ایجاد کردند؟
خوب، برای انجام این کار، بیریوکوف و خوراتوویچ یک مسئله کوچک، اما پیچیده ریاضی به نام “مسئله تولد” را به عنوان مبنایی در نظر گرفتند.
این مشکل یک مشکل احتمالی است که به ما می گوید:
مشکل تولد نشان می دهد که از یک مجموعه ۲۳ نفری، ۵۰.۷٪ احتمال وجود دارد که حداقل دو نفر از آنها در یک روز باشند.
برای ۵۷ نفر یا بیشتر، این احتمال بیشتر از ۹۹۶۶۶٪ است. به بیان دقیق، این یک پارادوکس نیست زیرا یک تناقض منطقی نیست.
با این حال، این یک حقیقت ریاضی است که با شهود رایج در تضاد است.
بسیاری از مردم فکر می کنند که این احتمال بسیار کمتر است و برای رسیدن به احتمال ۵۰۶۶۶ درصد افراد بیشتری نیاز دارند.
اگر یک اتاق ۳۶۷ نفر داشته باشد، از اصل کبوترخانه می دانیم که حداقل دو نفر در یک تاریخ وارد سال می شوند، زیرا یک سال عادی ۳۶۵ روز و یک سال کبیسه دارای ۳۶۶ روز است.
خیلی خوب میدونی مسئله ای در محاسبات و که به طور گسترده برای ساخت سیستم های بازگشتی و عقبگرد (دو تکنیک برنامه نویسی) مورد مطالعه قرار گرفته است که به دنبال حل مسائل از این نوع به کارآمدترین روش ممکن است.
الگوریتم رزولوشن
بیانیه ساده بالا پایه ساخت و ساز است که Biryukov و Khovratovich برای ایجاد Equihash استفاده کردند.
اساساً کاری که آنها انجام دادند ایجاد یک الگوریتم بر اساس شغل حل مسئله تولد بود که توسط دیوید واگنر از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی ایجاد شد.
واگنر، متخصص مشهور رمزنگاری، این الگوریتم را ایجاد کرد تا هر گونه کاهش حافظه، پیچیدگی زمان را برای حل این مشکل افزایش دهد.
یعنی الگوریتم واگنر قادر است مسئله تولد را برای جهان های بسیار بزرگی از مردم حل کند.
اما برای رسیدن به این هدف، به شدت از رم استفاده می کند.
اگر RAM کاهش یابد، الگوریتم همچنان می تواند مشکل را حل کند، اما پیچیدگی و دشواری وضوح افزایش می یابد.
این امکان ایجاد یک سیستم ماینینگ را فراهم کرد که حل آن در سیستمهای ASIC که در آن حافظه RAM گسترده نیست، بسیار پیچیده بود.
علاوه بر این، الگوریتم واگنر به گونهای اصلاح شد که راهحلهای متعددی برای مسئله ایجاد نکند.
این ویژگی استخراج را برای ماینرهایی با رم زیاد آسان می کند، زیرا همه این راه حل ها قابل قبول در شبکه هستند.
برای رسیدن به این هدف، Equihash با اجرای تکنیکی به نام “الگوریتم binding” به روز شد.
پیوند الگوریتم مسئله را طوری تغییر میدهد که به طور متوسط بیش از دو راهحل تولید نمیکند، با این هدف که تقریباً منحصربهفرد باشند.
به این ترتیب، الگوریتم Equihash بیشترین دشواری ممکن را برای استخراج ارزهای دیجیتال برای اعمال آن تضمین می کند.
پایان مقاومت Equihash ASIC
تمام موارد فوق یک چیز را روشن می کند: استخراج در Equihash هنگام استفاده از یک کامپیوتر قدرتمند با مقدار نسبتاً زیادی رم بسیار کارآمد است.
در واقع یکی از توصیه های اساسی داشتن رایانه هایی با حداقل ۲ گیگابایت رم است.
Equihash را می توان به طور موثر بر روی یک CPU استخراج کرد.
اما اگر از یک GPU استفاده کنیم، میتوانیم نتایج بهتری به دست آوریم، و اگر GPU حافظه کافی داشته باشد تا تمام DAG تولید شده توسط Equihash برای استخراج را در خود داشته باشد.
با این حال، Bitmain در نهایت موفق شد یک ASIC استخراج برای Equihash ایجاد کند و بدین ترتیب مقاومت ASIC الگوریتم را شکست.
این اتفاق در سال ۲۰۱۸ رخ داد که سازنده اولین ماینر ASIC خود را برای Equihash معرفی کرد.
در واقع امروزه، تنوع عظیمی از ماینرهای ASIC برای Equihash وجود دارد که در میان آنها می توان به تولیدکنندگانی مانند Bitmain و InnoSilicon اشاره کرد.
ویژگی های الگوریتم
علیرغم عدم یافتن مقاومت واقعی و پایدار در برابر ASIC، این امر کیفیت فنی Equihash را از مسیر خارج نمی کند.
در واقع از جالب ترین خواص آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
این الگوریتمی است که به دنبال جلوگیری از متمرکز شدن استخراج است.
اگرچه ماینرهای ASIC وجود دارند، استخراج Equihash پیچیده است، و ما میتوانیم آن را در بازده نسبی ضعیف ماینرهای ASIC برای Equihash ببینیم.
این یک تست رمزنگاری پیچیده برای ساخت اما با وضوح کوچک ارائه می دهد.
این اجازه می دهد تا شبکه با ترافیک آزمایش های رمزنگاری بزرگ که به مقیاس پذیری کل شبکه کمک می کند، بیش از حد اشباع نشود.
این آزمایش به حجم زیادی از حافظه نیاز دارد که حتی با بهینهسازیها همیشه هزینههای سنگینی برای استخراج CPU، GPU و ASIC دارد.
انعطاف پذیر است و امکان بهبود الگوریتمی و تغییرات معماری در آینده را فراهم می کند.
این به Equihash اجازه می دهد تا در طول زمان تکامل یابد و ویژگی های خود را با توجه به نیازهای پروژه هایی که از آن استفاده می کنند بهبود بخشد.
