الگوریتم هش یا Ethash چیست؟

در دنیای بلاکچین و ارزهای دیجیتال، الگوریتم‌های هش نقش کلیدی در تأمین امنیت و صحت تراکنش‌ها ایفا می‌کنند. یکی از الگوریتم‌های پیشرفته در این حوزه، Ethash است که به‌طور خاص برای شبکه اتریوم طراحی شده است. این الگوریتم با ترکیب فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند DAG (گراف غیرمدور جهت‌دار) و استفاده از مقادیر بالای حافظه، توانسته امنیت شبکه را افزایش دهد و استخراج را برای ماینرهای معمولی بهینه‌تر کند.  
الگوریتم هش نه تنها امنیت تراکنش‌ها را تضمین می‌کند، بلکه با مقاومت در برابر استخراج توسط دستگاه‌های ASIC، امکان مشارکت گسترده‌تر کاربران در فرآیند ماینینگ را فراهم می‌سازد. با این حال، این الگوریتم مانند هر فناوری دیگری مزایا و معایب خاص خود را دارد که باید با دقت بررسی شوند. در این مقاله از بلاگ کیف پول من به معرفی الگوریتم Ethash، نحوه عملکرد آن، مزایا و چالش‌های آن می‌پردازیم تا درک بهتری از اهمیت این الگوریتم در دنیای ارزهای دیجیتال پیدا کنیم.

الگوریتم Ethashچیست؟مکانیزم هشینگ در شبکه اتریوم

الگوریتم Ethash یکی از الگوریتم‌های پیشرفته استخراج مبتنی بر اثبات کار (Proof of Work) است که قبل از مهاجرت شبکه اتریوم به الگوی اثبات سهام (Proof of Stake) به‌طور گسترده برای استخراج اتر و ارزهای مشابه استفاده می‌شد. این الگوریتم در واقع نسخه بهینه‌شده‌ای از مکانیزم قدیمی‌تر اتریوم به نام Dagger-Hashimoto است که با توسعه بیشتر به الگوریتم Ethash تکامل یافت.  
الگوریتم Ethash از توابع هشینگ Keccak-256و -Keccak-256 استفاده می‌کند که بخشی از خانواده رمزنگاری Keccak هستند. اگرچه این توابع گاهی به‌عنوان نسخه‌ای از استاندارد SHA-3شناخته می‌شوند، اما نسخه مورد استفاده در اتریوم کاملاً مطابق با استانداردهای رسمی SHA-3 نیست. این تفاوت‌ها گاهی باعث سردرگمی کاربران شده است، زیرا Keccak و SHA-3 هر دو از یک خانواده رمزنگاری نشأت گرفته‌اند اما در جزئیات فنی تفاوت دارند.  
یکی از ویژگی‌های اصلی الگوریتم Ethash، پیچیدگی و امنیت بالا در برابر دستگاه‌های ASIC است. این الگوریتم برای ماینینگ به مقادیر زیادی حافظه نیاز دارد، که این امر فرآیند استخراج را برای ماینرهای GPU بهینه‌تر کرده و از تمرکز قدرت در دستان دستگاه‌های ASIC جلوگیری می‌کند.  
به‌طور خلاصه، Ethash نه‌تنها امنیت و کارایی شبکه را افزایش می‌دهد، بلکه با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته هشینگ، نقطه عطفی در مسیر توسعه مکانیزم‌های اثبات کار در دنیای بلاکچین محسوب می‌شود.

تاریخچه و توسعه الگوریتم Ethash

الگوریتم Ethash یکی از پیشرفته‌ترین الگوریتم‌های هشینگ است که به‌صورت ویژه برای شبکه اتریوم طراحی شده است. این الگوریتم نتیجه تکامل و بهینه‌سازی مدل اولیه‌ای به نام Dagger-Hashimoto است که با هدف ایجاد امنیت بالا و مقاومت در برابر استخراج توسط دستگاه‌های ASIC توسعه یافت. ایده اولیه این الگوریتم توسط ویتالیک بوترین، خالق اتریوم، و تادئوس درایجا، یکی از همکاران اصلی او، در سال‌های 2013 تا 2014 شکل گرفت.  

الگوریتم Dagger-Hashimoto از ترکیب دو مفهوم اصلی تشکیل شده است

1. بخش Dagger: این بخش از فناوری DAG (Directed Acyclic Graph) استفاده می‌کند که ساختارهای داده بزرگی را ایجاد می‌کند. این فناوری نیاز به ذخیره‌سازی بالا و محاسبات پیچیده‌ای دارد که فرآیند استخراج را برای ماینرهای مبتنی بر GPU بهینه و برای دستگاه‌های ASIC دشوار می‌کند. در ابتدا، این ساختار حدود 1 گیگابایت ظرفیت داشت، اما با گذشت زمان و پیشرفت شبکه، ظرفیت آن به حدود 4 تا 5 گیگابایت افزایش یافت.  
   
   
2. بخش Hashimoto: این بخش توسط تادئوس درایجا طراحی شده است و وظیفه تولید هش‌های مقاوم در برابر استخراج ASIC را بر عهده دارد. با استفاده از منابع بالای رم و ترکیب داده‌های شبکه مانند سختی و اطلاعات تراکنش‌ها، این بخش هش نهایی را ایجاد می‌کند که به‌عنوان شناسه بلوک استخراج‌شده عمل می‌کند.  

با ترکیب این دو فناوری، الگوریتمی شکل گرفت که هدف آن ایجاد مقاومت در برابر ماینرهای ASIC و تسهیل استخراج برای کلاینت‌های سبک بود.
 با این حال، محدودیت‌های Dagger-Hashimoto باعث شد تا تیم اتریوم به طراحی نسخه پیشرفته‌تری به نام Ethash بپردازند.  
الگوریتم Ethash توانست با بهبود کارایی، امنیت و تطبیق‌پذیری، جایگزین مناسبی برای الگوریتم‌های قدیمی‌تر مانند الگوریتم Scryptشود. این الگوریتم نه‌تنها امنیت شبکه اتریوم را افزایش داده، بلکه امکان مشارکت گسترده‌تر کاربران عادی را نیز فراهم کرده است و به‌عنوان یکی از عوامل کلیدی موفقیت اتریوم شناخته می‌شود.

کدام ارزها از الگوریتم Ethash استفاده می‌کنند؟  

الگوریتم Ethash یکی از مکانیزم‌های محبوب در دنیای بلاکچین است که توسط ارزهای دیجیتال متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتریوم کلاسیک، به‌عنوان یکی از شناخته‌شده‌ترین ارزهایی که از این الگوریتم بهره می‌برد، برخلاف تصور توسط تیم اتریوم مدیریت نمی‌شود و به‌صورت مستقل توسط شرکت اتریوم کلاسیک اداره می‌گردد.  
توکن‌هایی که در بستر اتریوم ایجاد شده‌اند، مانند بایننس کوین (Binance Coin)، آگر (Augur)، بایتوم (Bytom)و استاتوس (Status)، از الگوریتم‌های هش مرتبط با Ethash استفاده می‌کنند. این توکن‌ها به‌طور مستقیم به زیرساخت‌های شبکه اتریوم وابسته هستند و بدون آن امکان فعالیت ندارند.  
علاوه بر این، برخی ارزهای دیجیتال مستقل نیز وجود دارند که از بستر بلاکچین Ethash بهره می‌برند و قابلیت استخراج دارند. این ارزها عبارت‌اند از:  

• متاورس (Metaverse - ETP)
• اکسپنس (Expanse - EXP)
• موزیکوین (Musicoin - MUSIC)
• الایسم (Ellaism - ELLA)
• المنت‌رم (Elementrem - ELE)
• داکس‌کوین (DaxxCoin - DAXX)

این ارزها نشان می‌دهند که الگوریتم Ethash نه‌تنها برای توکن‌های مرتبط با اتریوم بلکه برای ارزهای مستقل نیز کاربرد گسترده‌ای دارد و همچنان یکی از ستون‌های اصلی بلاکچین در استخراج و پردازش تراکنش‌ها محسوب می‌شود.

مزایا و معایب الگوریتم Ethash

الگوریتم Ethash به‌عنوان یکی از الگوریتم‌های هش مبتنی بر اثبات کار (PoW) در شبکه اتریوم، دارای مزایا و معایب متعددی است که آن را در مقایسه با دیگر الگوریتم‌های PoW متمایز می‌کند. در ادامه به بررسی ویژگی‌های مثبت و چالش‌های این الگوریتم می‌پردازیم.  

مزایا:  

1. مقاومت در برابر ASIC: الگوریتم Ethash برای جلوگیری از تسلط دستگاه‌های ASIC طراحی شده است. با استفاده از محاسبات حافظه‌محور بر روی فایل‌های بزرگ DAG، این الگوریتم استخراج را برای ماینرهای GPU بهینه‌تر کرده و از تمرکز قدرت استخراج در دست شرکت‌های بزرگ جلوگیری می‌کند.  
2. کارآمدی انرژی: الگوریتم Ethash در مقایسه با الگوریتم‌هایی مانند SHA-256، مصرف انرژی کمتری دارد. این ویژگی به کاهش تأثیرات زیست‌محیطی استخراج کمک کرده و آن را به گزینه‌ای پایدارتر برای ماینینگ تبدیل می‌کند.  
3. امنیت بالا: تاکنون هیچ حمله قابل توجهی به Ethash گزارش نشده است، که این امر نشان‌دهنده امنیت بالای آن است. این ویژگی اعتماد کاربران را جلب کرده و به حفظ ثبات شبکه کمک می‌کند.  

معایب:  

1. پیچیدگی: الگوریتم Ethash نسبت به سایر الگوریتم‌های اثبات کار پیچیده‌تر است، که این امر ممکن است اجرای آن را دشوارتر کند و چالش‌های فنی بیشتری ایجاد کند.  
2. مصرف بالای حافظه: الگوریتم هش به حافظه زیادی نیاز دارد، که ممکن است برای ماینرهایی با رایانه‌های شخصی یا سیستم‌هایی با حافظه محدود مشکل‌ساز شود. فایل‌های بزرگ DAG می‌توانند عملکرد سیستم‌های ضعیف‌تر را کاهش دهند.  
3. سرعت پایین‌تر: در مقایسه با برخی از الگوریتم‌های PoW، Ethash سرعت کمتری دارد، که این موضوع می‌تواند باعث افزایش زمان تایید تراکنش‌ها و کاهش تجربه کاربری شود.  

این ویژگی‌ها Ethash را به یک الگوریتم پیشرفته اما با چالش‌های خاص تبدیل کرده است که انتخاب آن برای استخراج و امنیت شبکه به نیازها و منابع کاربران بستگی دارد.

الگوریتم Ethash چگونه کار می‌کند؟  

الگوریتم Ethash یکی از مکانیزم‌های اثبات کار (Proof of Work) است که امکان استخراج ارزهای دیجیتال را با استفاده از CPU و GPU فراهم می‌کند. هرچند این الگوریتم برای اتریوم طراحی شده بود، اما در حال حاضر ارزهای دیگری نیز از آن استفاده می‌کنند. نحوه کارکرد این الگوریتم بستگی به نوع دستگاه استخراج و شرایط شبکه دارد.  

استخراج با CPU

استخراج ارزهای مبتنی بر الگوریتم Ethash با استفاده از CPU می‌تواند دو برابر کارآمدتر از GPU باشد. برای استخراج اتریوم با CPU از برنامه Geth استفاده می‌شود. Geth نرم‌افزاری است که شبکه اتریوم را به ابزار استخراج متصل می‌کند و ارزهای استخراج‌شده به‌صورت مستقیم به آدرس کیف پول ماینر ارسال می‌شود.  

استخراج با GPU

استخراج با GPU یکی از محبوب‌ترین روش‌ها برای Ethash است، اما این روش به حافظه بالایی نیاز دارد. هر پردازنده گرافیکی باید حداقل 1 تا 2 گیگابایت رم داشته باشد تا بتواند داده‌های موردنیاز Ethash را پردازش کند. این روش به دلیل توان محاسباتی بالای GPU برای ماینرها جذابیت بیشتری دارد، اما نیازمند مصرف بالای منابع حافظه است.  
در کل، انتخاب بین CPU و GPU برای استخراج Ethash به تجهیزات و منابع موجود کاربر بستگی دارد. این الگوریتم با طراحی خود تلاش کرده تا استخراج را عادلانه‌تر کرده و امنیت شبکه را تضمین کند.

سخن پایانی

الگوریتم Ethash به‌عنوان یکی از مکانیزم‌های کلیدی در دنیای بلاکچین، نقشی اساسی در تأمین امنیت، بهینه‌سازی استخراج و توزیع عادلانه قدرت در شبکه ایفا کرده است. این الگوریتم با طراحی ویژه خود، از تمرکز قدرت در دست دستگاه‌های ASIC جلوگیری می‌کند و به ماینرهای GPU فرصت مشارکت بیشتری می‌دهد.  
در کنار مزایایی مانند امنیت بالا، مصرف بهینه انرژی و مقاومت در برابر ASIC، Ethash چالش‌هایی مانند نیاز به حافظه زیاد و سرعت پایین‌تر در مقایسه با برخی الگوریتم‌ها را نیز به همراه دارد. با این حال، توانایی این الگوریتم در ایجاد یک محیط امن و شفاف برای تراکنش‌ها و استخراج، آن را به یکی از گزینه‌های برتر در دنیای ارزهای دیجیتال تبدیل کرده است.  
در نهایت، آگاهی از مزایا و معایب الگوریتم Ethash برای کاربران و توسعه‌دهندگان بسیار ضروری است تا بتوانند تصمیمات بهتری در استفاده از این فناوری بگیرند. Ethash نمونه‌ای از قدرت تکنولوژی در حل چالش‌های پیچیده بلاکچین است و همچنان به‌عنوان الگویی برای توسعه مکانیزم‌های پیشرفته‌تر در آینده محسوب می‌شود.