Разное

Алгоритм eth: Алгоритм майнинга Эфириума (Ethereum) — описание работы Ethash

Содержание

Алгоритм майнинга Эфириума (Ethereum) — описание работы Ethash

Добыча криптовалют сегодня — это, без лишних преуменьшений, настоящий «хит сезона». Биткоин буквально каждый день бьёт рекорды стоимости, а вслед за ним дорожают и остальные криптовалюты. Однако майнинг самого Биткоина уже давно недоступен для «простых смертных», с каждым днём их все больше и больше вытесняют специализированные и мощные ASIC системы. В связи с этим особую популярность у майнеров во всем мире сейчас имеет относительно молодая, но уже успевшая зарекомендовать себя на рынке криптовалюта Эфириум.

Однако чтобы сделать правильный выбор, вы должны понимать, чем именно отличается Эфир от других криптовалют и какие у него особенности. Вполне возможно, что эта валюта совсем не подойдет для майнинга вашим текущим оборудованием и вам придётся искать другие варианты. Или же если оборудования у вас пока нет, то вам тоже совсем не помешает понять, на чём сделать акцент при покупке.

В этой небольшой статье мы хотим обратить внимание на главную отличительную черту любой криптовалюты — алгоритм. Etherium алгоритм имеет несколько особенностей, о которых вы должны знать перед тем, как заняться майнингом этой криптовалюты. Кроме того, мы кратко расскажем о том, какие алгоритмы применяются в других валютах, дабы обрисовать более полную картину различий.

Какие бывают алгоритмы майнинга криптовалют?

Для обеспечения работы каждой криптовалюты используется определенный механизм шифрования — алгоритм. Именно его расшифровкой и занимается ваша домашняя майнинг-ферма. У каждой криптовалюты алгоритм шифрования может быть свой, но поскольку самих виртуальных денег значительно больше, нежели известных алгоритмов, то часто один алгоритм может применяться во множестве различных криптосистем. В результате расшифровки алгоритма пользователи находят так называемый хеш, в результате чего открываются новые блоки и расширяется блокчейн системы. После открытия каждого блока майнер получает награду в виде монет, количество же добытых монет зависит о сложности системы, и во всех криптовалютах стоимость блока зачастую оценивается по-разному.

Алгоритм добычи Эфириума сейчас довольно популярен и применяется не только для Эфира, но и для других криптовалют. Это очень выгодно, поскольку сложность майнинга внутри системы постоянно растёт и с каждым полученным блоком добывать новые становится все труднее. Так вот если этот процесс в конце концов станет слишком невыгодным при вашем текущем оборудовании, то вы всегда с минимальными усилиями сможете перейти на другую криптовалюту, построенную на таком же алгоритме.

Также очень популярными на сегодняшний день считаются алгоритмы SHA-256 и Scrypt, но о них немного ниже. Остальные известные алгоритмы не могут похвастаться такой всеобъемлющей любовью разработчиков криптовалют, но тем не менее занимают уверенные позиции. Среди популярных валют сегодня можно встретить алгоритмы, такие как DaggerHashimoto, Scrypt, SHA256, ScryptNf, X11, X13, Keccak, X15, Nist5, NeoScrypt, Blake256r8vnl, Hodl, Decred, CryptoNight, Skunk, Lbry, Equihash, Pascal, X11Gost, Sia, Blake2s, Lyra2RE, WhirlpoolX, Qubit, Quark, Axiom, Lyra2REv2, ScryptJaneNf16, Blake256r8, Blake256r14.

Но поскольку подобное перечисление довольно трудно для восприятия, давайте лучше составим таблицу самых популярных криптовалют и применяемых в них алгоритмов.

Криптовалюта Год выхода Сокращение Алгоритм  
Bitcoin 2009 BTC SHA-256
Ethereum 2015 ETH Dagger-Hashimoto
Steemit 2016 STEEM SHA-256
Ripple 2013 XRP ECDSA
DigiByte 2014 DGB SHA256
Monero 2014 XMR CryptoNight
Siacoin 2015 SC blake2b
Litecoin 2011 LTC Scrypt
EthereumClassic 2015 ETC Dagger-Hashimoto
Dogecoin 2013 DOGE Scrypt
NEM 2015 XEM blockchain
Syscoin 2014 SYS Scrypt
Augur 2015 REP Smart contract
Dash 2014 DASH X11
ByteCoin 2012 BCN CryptoNight
BelaCoin 2014 BELA Scrypt
lbryCoin 2016 LBC LBRY
Radium 2015 RADS Smartchain
Decred 2015 DCR Blake256
Einsteinium 2014 EMC2 Scrypt
Gridcoin 2013 GRC BOINC
VertCoin 2014 VTC Lyra2RE
Dashcoin 2014 DSH CryptoNight
Potcoin 2014 POT Scrypt
Peercoin 2012 PPC SHA-256
Namecoin 2011 NMC SHA-256
Nautiluscoin 2014 NAUT NXT
Expanse 2015 EXP Dagger-Hashimoto
PinkCoin 2014 PINK X11
FoldingCoin 2014 FLDC Stanford Folding
Navcoin 2014 NAV X13
ViaCoin 2014 VIA Scrypt
DNotes 2014 NOTE Scrypt
Vcash 2014 XVC Blake256

SHA-256

Очень старый алгоритм, который появился еще до массового внедрения криптовалют. Он был разработан агентством национальной безопасности США и применялся для защиты веб-сайтов по сертификату безопасности SSI.

С 2009 года SHA 256 начал применяться как алгоритм шифрования криптовалюты Биткоин, а в скором времени — и других криптовалют, созданных по его прообразу. По сути, SHA 256 представляет собой криптографическую хеш-функцию, которая призвана превращать произвольный набор данных в значение фиксированной длины. При этом полученное значение будет выступать подписью исходных данных, но извлечь их уже никак не получится. Сама подпись в окне программы майнера будет выглядеть примерно как строка «Accepted 0aef41a3b».

Скорость работы майнера с данным алгоритмом напрямую зависит от вычислительной мощности, так как поиск нужного хеша очень вариативен и порой может достигать значений в несколько сотен тысяч к одному. Однако по сравнению с алгоритмом майнинга эфира, SHA 256 имеет очень существенный недостаток. Дело в том, что он очень сильно уязвим для специального вычислительного оборудования ASIC, данные микросхемы очень быстро находят нужное значение хеша и в конечном итоге монополизируют майнинг Биткоина, сделав сложность сети блокчейна недосягаемой для обычных майнинг-ферм.

Scrypt

На сегодняшний день вторым по популярности алгоритмом в мире является скрипт. Он применяется во многих криптовалютах, но, пожалуй, самой известной из них считается «цифровое серебро» Litecoin.

Возникновение алгоритма скрипт в первую очередь связано с тем, что разработчики прогнозировали скорое внедрение специализированных механизмов для расшифровки SHA 256. Монополизация рынка криптовалюты была недопустима, и вскоре на свет появился новый механизм шифрования. Основным отличием этих двух алгоритмом является то, что процесс нахождения нужного хеша для открытия блока сильно усложнен. В начале исполнения алгоритма генерируется большое количество псевдослучайных последовательностей, которые практически невозможно перебрать все за раз. В результате такого подхода майнинг-оборудование должно обладать существенным объёмом оперативной или видеопамяти для хранения исходных данных. Это значительно усложнило внедрение айсик-майнеров в систему с алгоритмом скрипт, так как созданные для майнинга Биткоина микросхемы этого вида просто не обладали достаточным количеством памяти.

Однако в данном алгоритме все же была небольшая уязвимость, связанная с тем, что при достаточной вычислительной мощности нужный для блока хеш может быть получен случайно, без перебора всех возможных последовательностей. В связи с этим некоторые ASIC все же могли работать со скрипт, хоть и делали это в разы медленнее, чем с SHA 256. Функция хеширования алгоритма Эфириума в этом плане имеет значительное преимущество, так как исключает возможность случайного подбора значений. Однако разработчики и сами это прекрасно понимали, в результате чего в скором времени выпустили более совершенную версию алгоритма под названием Scrypt-n.

Какой алгоритм используется в Ethereum?

Настало время поговорить о том, на каком алгоритме майнится Эфириум. Алгоритм шифрования Ethereum первое время носил имя DaggerHashimoto и очень напоминал собой алгоритм скрипт. Однако сам его механизм хеширования обладал существенным отличием от предшественника, так как создавал целый граф (дерево с большим количеством ответвлений) последовательных узлов. Эта система ещё более усложняла процесс расшифровки и делала практически невозможным случайный подбор значений. В последствии в алгоритм DaggerHashimoto были внесены некоторые улучшения и проведен ребрендинг, в результате которого он был переименован в Ethash.

Теперь описание алгоритма Ethereum выглядит как хеширование метаданных последнего блока системы, для которого используется специальный код под названием Nonce. Сам Нонс представляет собой обычное двоичное число, что задает уникальное значение хеша. Теперь случайный подбор правильного значения становится ещё более проблематичным, чем в предыдущей версии алгоритма: фактически подбор хеша теперь возможен лишь методичным перебором всех возможных вариантов.

Ethash славится своей любовью к видеокартам компании AMD, особенно к архитектуре последнего поколения Polaris. Кроме того, если вы решите майнить эфир на видеокарте, то позаботьтесь о том, чтобы у нее было хотя бы четыре гигабайта видеопамяти, так как в связи с особенностями алгоритма при каждом повышение сложности системы возрастают и требования к памяти устройства. Такой подход практически исключает актуальность ASIC-майнеров и обеспечивает высокую степень децентрализации криптовалюты. Также довольно неплохие результаты в майнинге Эфира демонстрирует последняя линейка видеокарт Nvidia под кодовым названием Pascal. По сути, требования для них аналогичны, что и для карт AMD, разница заключается только в настройке.

Заключение

Ethash — Ethereum алгоритм — кажется очень хорошей и перспективной разработкой. На сегодняшний день не так много алгоритмов могут похвастаться настолько хорошей защитой от ASIC-майнеров и в тоже время превосходной стабильностью. Сейчас Ethash работает не только с валютой Эфириум, но также используется в перспективной разработке Expanse. С течением времени появление Ethash ожидается и в новых проектах.

Если вы подбираете оборудование для майнинга Эфира, то позаботьтесь о необходимом количестве видеопамяти видеокарт, которое сейчас составляет минимум три гигабайта и будет повышаться в будущем. Это, пожалуй, главный сейчас показатель наряду с вычислительной мощностью ваших устройств.

Алгоритмы майнинга и шифрования криптовалют

В каждой криптовалюте используется свой определенный алгоритм шифрования, и именно его расшифрововает майнинговое оборудование, обеспечивая функционирование блокчейна, обработку транзакций и получая за это вознаграждение в виде монет определенной криптовалюты.

Навигация по материалу:

Что такое алгоритм шифрования криптовалют?

Алгоритмы криптовалют — это набор специфических криптографических механизмов и правил, которые шифруют цифровую валюту. Майнеры при помощи специального оборудования расшифровывают алгоритм конкретной криптовалюты — этот процесс заключается в поиске хеша.

Как только будет найден правильный хеш, то в блокчейне генерируется новый блок, в котором хранится информация о транзакциях, хеше предыдущего блока, сумме полученного майнером вознаграждения и т.д.

Процесс дешифрования (добычи монет) превращает набор случайных данных в упорядоченную систематизированную информацию, которая впоследствии записывается в блокчейн.

Сегодня насчитывается несколько десятков алгоритмов криптовалют. Некоторые алгоритмы более популярны и используются для нескольких разных криптовалют (блокчейнов).

Наиболее популярные криптографические алгоритмы шифрования на сегодняшний деть это: DaggerHashimoto, Scrypt, SHA256, ScryptNf, X11, X13, Keccak, X15, Nist5, NeoScrypt, Lyra2RE, WhirlpoolX, Qubit, Quark, Axiom, Lyra2REv2, ScryptJaneNf16, Blake256r8, Blake256r14, Blake256r8vnl, Hodl, Decred, CryptoNight, Skunk, Lbry, Equihash, Pascal, X11Gost, Sia, Blake2s.

Как видите список алгоритмов весьма велик, мы расскажем подробнее о самых востребованных и надежных из них:

  • SHA256 – именно на этом алгоритме построен классический биткоин, для работы с ним видеокарт уже давно не достаточно, так как для него наши братья-китайцы изобрели специальное оборудование – АСИКи (от английской аббревиатуры ASIC (application specific integrated circuit – интегральная схема специального назначения). На этом же алгоритме основано и множество копирующих биткоин криптовалют, например, недавно появившийся BitcoinCash.
  • Scrypt – на этом алгоритме работает «цифровое серебро» — Litecoin. В своё время этот алгоритм был отличной альтернативой, когда АСИКи были разработаны только для SHA256. Но времена идут, появились Scrypt-ASIC и этот алгоритм большинству майнеров тоже недоступен.
  • Ethash (DaggerHashimoto) – алгоритм шифрования, нашедший применение в криптовалюте Ethereum. Для эффективной работы требуется иметь видеокарты с большим объемом ОЗУ и желательно на основе микропроцессоров AMD, хотя и Nvidia 10-й серии неплохо справляется с DaggerHashimoto.
  • X11 – применяется в монетке Dash, доступен для современных видеокарт. Однако в конце 2017 — начале 2018, появились первые партии ASIC-майнеров для Dash.
  • Decred – модификация алгоритма Blake256, применяется в криптомонете Decred. Можно майнить на видеокартах. Майнинг Decred чаще всего запускается параллельно с DaggerHashimoto на программе Claymore’s Dual Miner.
  • CryptoNight – на основе данного алгоритма работает Monero. Алгоритм примечателен тем, что относительно неплохо вычисляется на процессорах. Конкретно в данную минуту процессор Intel Xeon E3 даёт мне около четверти доллара в сутки (сопоставимые цифры и для Intel Core I7). Смешной заработок, но у криптоинвестора любая машина должна майнить хотя бы в фоновом режиме.
  • Equihash – лежит в основе валюты Zcash, довольно популярной в наше время среди майнеров на видеокартах, в силу того что сложность сети Ethereum (лидера у GPU майнеров) сильно возросла.
  • X11Gost – алгоритм лежит в основе криптомонеты Sibcoin, которая еще называется «Сибирский Червонец». По сути это форк, российский аналог валюты Dash. Не буду вдаваться в криптографию, но отмечу, что в основе алгоритма лежит хеш-функция в соответствии с ГОСТ Р 34.11-2012.

Расширенная таблица алгоритмами шифрования криптовалют

В этой таблице мы перечислили все значимые алгоритмы для майнинга криптовалют, с годом их выхода и кратким описанием:

Наименование Год Тикер Алгоритм Ключевые особенности
Bitcoin 2009 BTC SHA-256 Флагман цифровых валют признан тысячью и одним правосубьектом даже Евросоюзом
Ethereum 2015 ETH Dagger-Hashimoto Идея создание вычислительных мощностей для возможности реализации практически любого цифрового проекта
Steemit 2016 STEEM SHA-256 Мультимедийный контент может быть встроен с других веб-хостов.
Ripple 2013 XRP ECDSA Валюта созданная для банков, чтобы быстрее и защищеннее совершать транзакции
DigiByte 2014 DGB SHA256 Разработана для устранения слабых мест Bitcoin & Litecoin
Monero 2014 XMR CryptoNight Предназначенная для анонимных денежных транзакций
Siacoin 2015 SC blake2b Главная идея хранение данных
Litecoin 2011 LTC Scrypt Litecoin по большому счету клон Биткоин, только быстрее транзакции проходят
EthereumClassic 2015 ETC Dagger-Hashimoto В принципе тот же эфир просто ребята чего-то не поделили и разделились, но стоит гораздо дешевле
Dogecoin 2013 DOGE Scrypt Полностью скопированный алгоритм с Litecoin с некоторыми изменениями. Популярность обусловлена большими вложениями в рекламу и символом-картинкой с изображением знаменитой собаки известным и почитаемым в узких кругах
NEM 2015 XEM blockchain есть сервис нотариального заверения плюс позволяет вам осуществлять мгновенные платежи и денежные переводы по всему миру, не опасаясь высоких комиссий. Все кошельки надежно защищены и исключают шанс несанкционированного доступа.
Syscoin 2014 SYS Scrypt Имеет необычный алгоритм шифрования и ориентирован на децентрализованную торговлю. Syscoin — это не криптовалюта плюс платформа, это платформа, встроенная в криптовалюту.
Augur 2015 REP Smart contract Augur использует мощностя для прогнозирования финансовых рынков
Dash 2014 DASH X11 Позволяет почти полностью исключить отслеживание отправителя. По желанию пользователя можно не использовать и проводить трензакции напрямую.
ByteCoin 2012 BCN CryptoNight Ззащищает деньги пользователя самыми безопасными и современными криптографическими алгоритмами. Их невозможно взломать. Сама попытка взлома потребует огромного количества дорогостоящей электроэнергии и вычислительной мощности суперкомпьютера. Вы единственный, кто может получить доступ к вашему кошельку. По крайней мере так утверждают разработчики
BelaCoin 2014 BELA Scrypt Позволяет вам получать оплату за фотографии, которые вы публикуете
lbryCoin 2016 LBC LBRY С помощью lbry пользователи могут создавать и делиться своим контентом, таким как музыка, фильмы, живопись и т.д. В процессе загрузки контента на платформу пользователь может требовать плату за доступ
Radium 2015 RADS Smartchain Цель — задействовать возможности блокчейна для предоставления различных 100% децентрализованных сервисов.
Decred 2015 DCR Blake256 По сути это гибридная proof-of-work proof-of-stake (PoW/PoS) консенсусная система, которая направлена ​​на баланс между PoW майнерами и PoS избирателями что бы создать более надежное понятие консенсуса
Einsteinium 2014 EMC2 Scrypt Наподобие kickstarter только для научных проектов
Gridcoin 2013 GRC BOINC система, которая путем объединения вычислительных мощностей помогает решать задачи в медицине, биологии, математике, климатологии, астрофизике и других науках
VertCoin 2014 VTC Lyra2RE Позиционирует себя как форк полностью защищенный от ASIC майнеров. Выступает против монополизации майнинга.
Dashcoin 2014 DSH CryptoNight Анонимная криптовалюта следующего поколения так как сетевой код всегда обновляется с минимальными затратами на разработку и близкими к 0% ошибками протоколов
Potcoin 2014 POT Scrypt Представляет легальную индустрию марихуаны
Peercoin 2012 PPC SHA-256 Интересен возможностью получения монет не только майнингом видеокарты, но еще и генерацией новых монет — монетами уже имеющимися в кошельке
Namecoin 2011 NMC SHA-256 Главным применением Namecoin является цензура-устойчивый домен верхнего уровня .bit, который функционально похож на .com или .net домены, но не зависит от ICANN, главного руководящего органа для доменных имен.
Nautiluscoin 2014 NAUT NXT Цель — доказать, что электронные валюты могут быть хорошим классом инвестиционных активов.
Expanse 2015 EXP Dagger-Hashimoto Идея состоит в том, чтобы использовать новейшую технологию blockchain для создания всего, что может представить сообщество и команда, используя децентрализованную автономную организацию с самофинансируемым дизайном, чтобы сохранить ее по-настоящему децентрализованной
PinkCoin 2014 PINK X11 Валюта созданна на базе платформы Ethereum и обеспеченна фиксированным активом цветных бриллиантов
FoldingCoin 2014 FLDC Stanford Folding Использует ваш компьютер для моделирования процесса сворачивания белков в теле человека. Результаты полученные в этом исследовании будут использованные на изготовление и получение новых медицинских препаратов, способов лечение а также возможно с вашей помощью будут открыты новые открытия в медицине и исследовании белка в частности, а также лечение смертельно-опасных заболеваний
Navcoin 2014 NAV X13 При дополнительном использовании NAVTech и Tor вы можете защитить свою личность при совершении частных покупок в Интернете.
ViaCoin 2014 VIA Scrypt  
DNotes 2014 NOTE Scrypt DNotes — peer-to-peer децентрализованная криптовалюта, передаваемая через Интернет, которая позволяет осуществлять мгновенную оплату любому человеку в мире. Это быстро и безопасно с минимальной комиссией как утверждают разработчики
Vcash 2014 XVC Blake256 Vcash был спроектирован как инновационный и перспективный. Он предотвращает подслушивание и цензуру, способствует децентрализованным, энергоэффективным и мгновенным сетевым транзакциям.

Алгоритмы шифрования и криптовалюты

Ниже мы подробно рассмотрим самые популярные алгоритмы шифрования криптовалют, а также монеты, которые работают на них. 

SHA-256

SHA-256 — это безопасный алгоритм шифрования, который приобрел популярность после его использования в коде биткоина. Аббревиатура SHA — это Secure Hash Algorithm, а 256 означает, что алгоритм криптовалюты генерирует 256-битный хеш, т.е. строку (дайджест) размером 256 бит. Хешрейт для криптовалют, работающих на основе SHA-256, вычисляется в единицах Gigahash в секунду (GH/s). На создание блока уходит от шести до десяти минут. 

Особенности

Алгоритм SHA-256 был изобретен Агентством Национальной Безопасности США в 2001 году. Он входит в семейство алгоритмов SHA и сейчас является единственным алгоритмом криптовалют из данного семейства, который прошел тест на устойчивость к таким видам атак как нахождение коллизий и нахождение прообраза, что имеет решающее решение для безопасности криптовалют, работающих на основе данного алгоритма.

Помимо криптовалют, SHA-256 также широко используется в некоторых других технологиях.

Например, работа протоколов безопасности, таких как TLS, SSL, PGP, SSH, построена на SHA-256.

В 2009 году, когда Bitcoin был известен лишь очень ограниченному кругу людей, для майнинга использовали обычные компьютеры, которые производили вычисления при помощи центрального процессора. Позже начали применять более мощные графические процессоры.

Однако сейчас, когда популярность биткоина просто огромная, экономически выгодным стало использование лишь ASIC-майнеров — специальных устройств, обладающих большой вычислительной мощностью.  

Монеты алгоритма SHA-256

На алгоритме SHA-256 работает Bitcoin, а также ряд других криптовалют, которые в основном являются форками биткоина. 

Криптовалюты алгоритма SHA-256:

  • Bitcoin (BTC). 
  • Bitcoin Cash (BCH). 
  • Bitcoin SV (BSV). 
  • Emercoin (EMC).
  • Namecoin (NMC).
  • Peercoin (PPC).
  • BitcoinDark (BTCD). 
  • Litecoin Cash (LCC).

Equihash

Equihash — это анонимный алгоритм криптовалют, увидивший свет в 2016 году.  Первой криптовалютой, которая использовала Equihash в качестве базы, была Zcash. Создание блоков занимает 150 секунд, а хешрейт измеряется в Megahash в секунду (MH/s). В основе данного алгоритма лежит хеш-функция, которая построена на принципе «Парадокса дней рождений» — это математическая закономерность, которая используется для расчета вероятности. Правило гласит:

Если в комнате находится 23 человека, то вероятность того, что день рождения как минимум двух из них приходится на один и тот же день, составляет 50%. Исходя из этой закономерности, вероятность нахождения числа nonce в процессе майнинга равняется 2, вознесенное в степень N и разделенное на 2.

Особенности

Этот алгоритм криптовалют был разработан Александром Бирюковым и Дмитрием Ховратовичом — учеными Университета Люксембурга, которые входят в исследовательскую группу CryptoLUX. В 2016 году разработка была представлена широкому круга.

Equihash требователен к объему оперативной памяти, а не к скорости обработки математических вычислений.

Это делает майнинг «айсикоустойчивым», а сеть более децентрализованной. Для майнинга криптовалют, работающих на Equihash, используются видеокарты, обладающие минимальным объемом памяти в 2 Гб. Самые лучшие результаты показало применение графических процессоров бренда NVidia.

Однако для майнинга Equihash также были разработаны устройства ASIC. Сегодня самыми популярными являются две модели: Antminer Z9 mini от Bitmain и A9 ZMaster от менее известной компании Innosilicon. В отличие от команды Monero, разработчики Zcash не предприняли никаких действий для защиты свое

Погружение в разработку на Ethereum. Часть 1 / Хабр

Технология блокчейна завладела умами. Покупаются фермы, ICO собирают миллионы долларов. Наша компания тоже захотела приобщиться. Решили начать с малого. В серии статей будет описан наш путь от новичков в сфере блокчейна до общепризнанных гуру. На момент написания этих слов мы все еще на этапе новичков, предлагаем следить за нашим развитием и развиваться с нами.

Чем хорош блокчейн?

Судя из названия блокчейн — это цепочка блоков. Так и есть. Но что дает эта цепочка? По сути это технология децентрализованного хранения данных с особой структурой, позволяющей быть уверенным, что манипуляции с данными происходили в рамках четко заданных правил. Обеспечивается эта уверенность тем, что массив данных хранится сразу у всех, кто подключился к сети блокчейна — это значит, что недостаточно будет просто подменить весь массив в одном месте. А еще каждая следующая порция данных, так называемый блок, содержит в себе хэш предыдущего блока, это дает два плюса:

  • в готовую цепочку невозможно подставить промежуточный блок,
  • сам блок нельзя изменить, не поменяв при этом его хэш, следовательно это невозможно сделать без нарушения целостности цепочки.

Дерево Меркла — дерево хешей, в данном случае используется для независимого подтверждения валидности отдельных транзакций. Транзакции — это и есть данные в блокчейне

Работу по добавлению блоков обеспечивают сами участники сети. Кому будет предоставлено право добавления следующего блока определяется специальным механизмом. Самые распространенные из таких механизмов — это Proof-of-Work и Proof-of-Stake. В первом блоки добавляют майнеры — участники сети, решающие вычислительно сложные задачи, конкурируя друг с другом за право создания блока на основе своего решения, а в награду за успешное создание блока получающие некоторое количество валюты этой сети. В Proof-of-Stake блоки добавляют валидаторы — участники сети, конкурирующие не за счет производительности, а на основе количества внутренней валюты этой сети на их аккаунте. Получают они при этом меньше, но и работы от них требуется меньше. В обоих случаях логика в том, что злоумышленнику для добавления поддельного блока придется потратить больше, чем удастся заработать. В первом случае — на оборудование для майнинга, соизмеримое по мощности с остальными майнерами вместе взятыми. Во втором случае — на покупку 50% валюты сети.

Ethereum

Существуют разные реализации блокчейнов, среди которых самыми популярными сейчас являются Bitcoin и Ethereum. В то время как Bitcoin — это реализация криптовалюты на базе blockchain, целью Ethereum является создание платформы, позволяющей решать самые разные задачи с помощью умных контрактов. Поэтому логично первое знакомство начать именно с Ethereum

Smart Contracts

Манипулирование данными в блокчейне обеспечивается так называемыми умными контрактами (smart contracts). Они описывают какие данные хранить на блокчейне и набор функций для операций над ними. Выполнение функций и получение доступа к данным осуществляется через предоставляемый каждым контрактом интерфейс. Этот интерфейс генерируется из исходного кода отдельно от компиляции и позволяет выполнять бинарный код. Данные для участников сети открыты, и чтение их ничего не стоит, ведь как уже было сказано, данные хранятся у всех участников сети. Изменение данных происходит посредством транзакций. Каждую транзакцию можно представить структурой следующего вида:

  1. Получатель транзакции
  2. Цифровая подпись отправителя
  3. Количество отправляемой валюты
  4. Произвольные данные (необязательно)
  5. Лимит газа на транзакцию
  6. Цена за единицу газа

Что такое газ из пунктов 5 и 6 будет рассказано в следующих пунктах и еще более подробно рассказано в отдельной статье.

Выполнение транзакций требует затрат внутренней валюты и ожидания когда очередной созданный майнером блок с вашей транзакцией включится в общую цепочку. Код контракта выполняется на компьютере майнера, в виртуальной машине EVM, а в награду майнер получает комиссию.

DApp

DApp — Decentralized Application или децентрализованное приложение. В идеале пишется как ĐApp, но мы будем использовать упрощенное написание. Приложение может быть построено на разных технологиях, но среди них есть и блокчейн со смарт контрактами. Можно сказать, что на данный момент DApp — это логика на смарт контрактах плюс некий пользовательский интерфейс. Хранение более-менее объемных данных и обмен сообщениями в идеальном DApp тоже должны быть децентрализованными, однако эти технологии только начинают появляться и заслуживают отдельной статьи. Блокчейн же обеспечивает хранение текущего состояния и реализует бизнес-логику через смарт-контракты.

Идеал, к которому стремится развитие децентрализованных приложений. Картинка позаимствована отсюда

Используя DApp, пользователь может получить доступ к блокчейну напрямую на своем компьютере, установив специальное ПО. Блокчейн также может использоваться для каких-то отдельных операций на стороне сервера привычных нам мобильных и веб приложений. Выбор зависит от конкретной задачи. Упрощенный вариант DApp можно представить в таком виде:

Картинка взята и переведена из презентации Игоря Баринова

Фронтенд и бэкенд в данном случае это классические элементы приложения, а функциональность с задействованием блокчейна выполняется на виртуальной машине EVM. Пользователю доступны стандартные функции виртуальной машины — такие как отправка транзакции или просмотр баланса аккаунта, — а также функции, описанные в смарт контрактах, например на языке solidity. Доступ к этой виртуальной машине предоставляется через RPC интерфейс.

Создание распределенных приложений должно, по нашему мнению, стать довольно востребованным направлением, так как они позволяют решать многие проблемы: отсутствие доверия к хранителю данных, уязвимые для атак серверы в централизованных системах, закрытость систем.

Первое подключение к блокчейну

Чтобы хоть как-то увидеть что значит быть участником сети мы скачали Mist (на момент написания последняя версия под номером 0.9.0) — кошелек Ethereum. Кошельком Mist называется потому, что в нем можно управлять своими аккаунтами и балансом на них. Основная валюта — ether (эфир), но можно выпускать собственные токены, они также будут отображаться в кошельке. Но Mist — это не только кошелек, а еще и браузер DApp для Ethereum-блокчейна. Он позволяет выкладывать и использовать смарт контракты, а также пользоваться DApp-приложениями.

Для наглядности работы с блокчейном рекомендуем использовать пару клиентов на разных компьютерах: можно будет увидеть, что создаваемые данные доступны не только локально — но это не обязательно.

UPD для Windows: Для пользователей Windows следующие пункты несколько осложнены. Требуется установить еще и Geth — клиент командной строки. Перед запуском Mist надо будет выполнить в командной строке
geth --rinkeby

(вместо флага —rinkeby можно использовать —testnet если нужна сеть Ropsten, либо вообще опустить флаг, если нужна главная сеть). Из пользовательского интерфейса уже не получится изменить сеть или начать майнить. Если вы собираетесь подключаться и пробовать майнить на Ropsten — запустите geth такой командой
geth --testnet console 2>nul

В geth-консоли можно будет выполнить
miner.setEtherbase("<адрес вашего кошелька>")

после чего запустить
miner.start(4)

(4 — количество потоков, можно выставить сколько хотите). Имейте в виду, что лучше дождаться окончания синхронизации перед тем, как начинать майнить

1. Во время запуска Mist предлагает выбрать сеть — Main network или Test network. Выбираем Test network.

Для выполнения любых операций на блокчейне требуется валюта этой сети, в данном случае ether. В Main network эфир стоит реальных денег, а в Test network — ничего не стоит и его легче получить. Кроме того, перед запуском к вам на компьютер скачиваются все данные сети, для testnet Ropsten на момент написания статьи это меньше 7 GB, для testnet Rinkeby — 800 MB, для реальной сети — больше 40 GB. Поэтому для начала выбираем Testnet. В реальной сети эфир можно получить купив его на бирже за реальные деньги (на момент написания статьи это около $300), либо намайнить, но для этого требуются довольно большие мощности и затраты времени. В тестовых сетях источники варьируются: это либо майнинг для Ropsten (получение из других источников Ropsten у нас не заработало), либо получение через такие источники как www.rinkeby.io ->Crypto_Faucet для Rinkeby. Майнинг в Testnet занимает значительно меньше времени, чем в реальной сети, например на ноутбучном процессоре i5 6200u мы получали 5 эфиров в зависимости от везения за пару-тройку часов. Скорость майнинга в этом случае была около 50 KH/s (50 KH — 50 килохэшей, или 50 000 хешей в секунду), вы сможете ее увидеть у себя и прикинуть сколько времени потребуется лично вам. Кстати намайнив несколько эфиров на одном клиенте можно будет без проблем передать часть на другой, например если тот майнит медленнее. Стоит упомянуть, что в дальнейшем мы будем использовать только Ropsten, которая является Proof-of-Work сетью, поэтому в ней и используется майнинг. В версиях Mist после 0.9 эта сеть больше не является сетью по умолчанию, поэтому если хотите использовать ее — сначала запустите Mist, нажав Launch Application, затем в пункте меню Develop->Network выберите нужную сеть. В целом надо отметить, что Rinkeby более удобен, так как не требует майнинга, быстрее и легче, поэтому вы не много потеряете используя его. Однако Ropsten более приближен к реальной сети и позволяет почувствовать ее особенности.

2. Итак, запущен Mist, предлагает задать пароль для своего аккаунта. Логин не нужен, так как для идентификации используется файл приватного ключа.

Приватный ключ хранится на линуксе в папке ~/.ethereum/testnet/keystore/ для Ropsten, ~/.ethereum/rinkeby/keystore/ — для Rinkeby. Обратите внимание, что для разных сетей создаются отдельные ключи и если вы собираетесь использовать Ropsten, как и мы, то потребуется создать еще один аккаунт. Имя состоит из даты и времени создания и адреса. Под адресом понимается шестнадцатеричная строка в 20 байтов вида 0xe03269461f7672494fb0dbbe89c00614601b5d24. В названии файла начальный 0x опущен. Адрес используется для идентификации вашего аккаунта в блокчейне, на него можно отправлять ether с других аккаунтов.

3. Как уже говорилось, требуется синхронизация локальной базы, на это для testnet Ropsten может уйти пару часов и больше, но необходимо дождаться завершения процесса. Иначе есть вероятность получить рассинхронизированную базу.

По крайней мере в нашем случае была ситуация, что при запущенном майнинге эфир начал набираться чересчур быстрыми темпами, но при этом его невозможно было использовать — все операции не были видны другим участникам сети. Проблема выяснилась следующим образом — в Mist в левом нижнем углу отображается номер последнего блока (либо сколько блоков остается до окончания синхронизации, в этом случае все нормально и нужно лишь дождаться окончания процесса). Номер последнего блока в локальной копии можно сравнить с реальным значением для данного блокчейна например на ropsten.etherscan.io можно узнать последние номера блоков для сети Ropsten. Если ваше значение намного отличается в меньшую сторону — возможно ваша база не синхронизирована. Итак, что делать если синхронизация в mist дошла до конца, но номер блока неправильный? Мы решали эту проблему удалением данных и скачиванием их заново. Данные на Линуксе для сети Ropsten лежат в папке ~/.ethereum/testnet, нам помогло удаление всего из подпапки chaindata. После чего запустили mist и уже на этот раз терпеливо дождались окончания синхронизации.

4. После окончания синхронизации можно выбрать пункт меню Develop->Start mining. Это необходимо для того, чтобы получить хоть немного эфира. Это актуально только для сети Ropsten. Если хотите использовать сеть Rinkeby — зайдите на www.rinkeby.io, вкладка Crypto Faucet, и следуйте приведенным инструкциям.

Эфир нужен для любых операций по изменению данных, им оплачивается так называемый gas — абстрактная единица измерения, которая служит для оценки требующейся работы по выполнению транзакции. Она нужна для независимости этой оценки от текущей рыночной стоимости эфира. При отправке транзакции можно задать сколько эфира вы платите за каждую единицу газа и максимальное количество газа, которое вы готовы оплатить. Чем больше вы выделяете — тем более приоритетна ваша транзакция для потенциальных майнеров. Ведь по сути плата за gas — это оплата работы майнеров по выполнению вашей транзакции и включению ее в очередной блок. Поэтому при майнинге кроме фиксированной платы за найденный блок — на момент написания это 5 эфиров, — майнер также получает плату за транзакции, как правило это несколько сотых эфира. Количество газа за транзакцию зависит от вычислительной сложности операций над данными. Пример того как расходуется и оценивается газ мы приведем в следующей статье.

Простейший Smart Contract

Как только у вас на аккаунте будет какое-то количество эфира — можно начинать эксперименты со смарт контрактами. Язык, на котором пишутся контракты — Solidity, — напоминает С++ и JavaScript. Есть и другие языки, но Solidity самый популярный, активно поддерживаемый и хорошо документированный, поэтому рекомендуем использовать именно его. Рассмотрим простой контракт, единственная цель которого — хранить и обеспечивать возможность менять единственную строку.

Код контракта:

pragma solidity ^0.4.10;

contract StringHolder {
    string savedString;

    function setString( string newString ) {
        savedString = newString;
    }

    function getString() constant returns( string ) {
        return savedString;
    }
}

Строка pragma solidity ^0.4.10 означает, что минимальный требуемый компилятор для данного контракта — 0.4.10, а символ ^ запрещает использование компилятора начиная с 0.5.0. Это актуально, так как Solidity развивающийся язык и несмотря на желание разработчиков сохранять совместимость — это не всегда возможно.

Имя контракта задается после ключевого слова contract. В теле контракта описываются все хранящиеся данные, в данном случае это поле savedString типа string. Манипуляции с данными осуществляются через сеттеры и геттеры. В данном случае функция setString( string newString ) присваивает в переменную контракта новое значение для строки. Функция getString() constant returns( string ) возвращает значение строки (тип возвращаемого значения задается как returns(<тип>)). Стоит особо отметить ключевое слово constant — оно гарантирует, что никакие из данных не будут изменены при выполнении функции. Если данные не меняются — то не нужно платить за газ. Поэтому геттеры выполняются моментально и бесплатно. Сеттеры требуют оплаты и выполняются не моментально (только в результате включения транзакции в очередной блок блокчейна).

Для начальных экспериментов с контрактами очень удобна Remix IDE. Достаточно скопировать приведенный код контракта и вставить его в окошко для кода. В правой панели нажать Create — создастся контракт без публикации в блокчейн. Увидите следующее.

Синим отмечаются геттеры (getString), красным — сеттеры (setString). Показано сколько расходуется газа.

Для задания строки в поле setString не забудьте поставить кавычки, иначе получите ошибку

Проверив, что get и set работают как надо можно деплоить контракт в настоящий блокчейн. Для этого переключаемся обратно в Mist, заходим в Contracts и нажимаем Deploy New Contract. Копируем код в поле Solidity Contract Source Code и справа видим выпадающий список Pick a contract. Выбираем StringHolder, единственный пункт в данном случае. Выбираем размер оплаты, от которого будет зависеть время выполнения деплоя, нажимаем Deploy, в окне отобразится примерная стоимость, вводим пароль от аккаунта и нажимаем Send Transaction. В кошельке появится новая транзакция с прогрессом “x of 12 Confirmations” (x из 12 подтверждений). Первое подтверждение будет означать, что транзакция включена майнером в блок, последующие — что создано соответствующее количество блоков после блока с нашей транзакцией. Это дает большую гарантию, что блок с нашей транзакцией не будет отменен. Но для того чтобы контракт стал активным достаточно одного подтверждения. После подтверждения заходим в Contracts → String Holder. В mist отображается интерфейс контракта: слева геттеры (Read from contract), справа сеттеры (Write to contract) в виде выпадающего списка. Работает так же, как в Remix IDE, только задание строки — это уже настоящая транзакция, которая так же, как создание контракта, будет требовать подтверждения паролем и будет ожидать 12 подтверждений от майнеров.

Как другим пользователям увидеть этот контракт? Контракт определяется двумя составляющими: адрес и интерфейс ABI. Все это можно узнать на странице контракта в Mist, по кнопкам “Copy address” и “Show Interface”. Адрес — это такое же 20-байтное шестнадцатеричное число, например в нашем случае это 0x65cA73D13a2cc1dB6B92fd04eb4EBE4cEB70c5eC. А интерфейс — JSON-текст, для нашего смарт контракта он выглядит следующим образом:

[ { 
"constant": false,
"inputs": [ { "name": "newString", "type": "string" } ],
"name": "setString",
"outputs": [],
"payable": false,
"type": "function" 
}, {
"constant": true,
"inputs": [],
"name": "getString",
"outputs": [ { "name": "", "type": "string", "value": "Hello World!" } ], 
"payable": false,
"type": "function" 
} ]

Интерфейс генерируется автоматически из кода контракта и не должен меняться после деплоя, адрес контракта возвращается после деплоя и указывает на бинарный код контракта. Mist сохраняет эти данные и предоставляет интерфейс для их получения только если деплой выполнялся через него. Кстати список выполненных/выполняемых транзакций Mist тоже хранит локально и только если они совершались через его интерфейс.

Клиент, желающий использовать контракт, должен получить эти данные, и в случае с Mist выбрать Contracts->Watch Contract. Название можно выбирать любое, оно нужно лишь для удобства. Нажали ОК — контракт появился в списке, можно заходить в него и изменять строку уже с другого клиента. При этом после выполнения транзакции (получения хотя бы одного подтверждения) строка изменится у всех клиентов.

Этот пример описывает настоящее распределенное приложение, где каждый клиент скачивает на компьютер весь блокчейн, что не очень удобно в реальности, хоть и обеспечивает отсутствие посредников (на самом деле Mist тоже посредник, хоть и надежный). В реальности приходится идти на компромисс: например узел блокчейна разворачивается у третьей стороны, пользователю предоставляется веб-интерфейс. Или в браузер устанавливается специальный плагин (такой как Metamask), который использует ключ пользователя для подписи транзакций. В любом случае возникает проблема доверия к посреднику. Надеемся в будущем эта проблема решится или за счет реализации протокола легкого клиента, которому не требуются данные целиком, или каким-то еще способом. А пока приходится работать с тем что есть.

В следующей статье мы подробнее рассмотрим как это работает.

Алгоритм майнинга EtHash — BitcoinWiki

Понравилась статья? Поделись:

Ethash — это алгоритм хеширования, изначально используемый для функции проверки работоспособности в основанных на Ethereum криптовалютах. Он использует альтернативные версии SHA3-256 и SHA3-512, часто называемые Keccak-256 и Keccak-512.

Ethash — это алгоритм интеллектуального анализа, реализованный сетью Ethereum и криптовалютами на основе Ethereum. Ethash является преемником предыдущего алгоритма Ethereum, называемого Dagger-Hashimoto, и, по сути, является его обновлением. Тем не менее, текущие этапы разработки обоих алгоритмов сделали их слишком отличными от того, чтобы считаться одним и тем же алгоритмом. Ethash использует алгоритмы хеширования «Keccak-256» и «Keccak-512», что приводит к некоторой путанице из-за одновременной разработки криптографических стандартов SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3) наряду с разработкой Ethash.

Стандарт SHA-3 является частью более обширного семейства криптографических примитивов под названием Keccak, которое также называют синонимом SHA-3. Иногда хеш-функции Ethash называют «sha3_256» и «sha3_512», но версия Ethereum для Keccak не является стандартным хеш-алгоритмом SHA-3.

Ethash был разработан с упором на защиту от майнеров ASIC (Application Specific Integrated Circuits), но выдающаяся популярность Ethereum — ведущего криптографа на основе Ethash — привела к росту интереса разработчиков ASIC к производству Ethash-совместимых майнеров. В конце концов, в апреле 2018 года Bitmain объявил о первых майнерах ASIC для Ethash. Тем не менее, проект сообщества Ethereum решительно выступил против перспективы доминирования ASIC в сети, что привело к дискуссиям о «брикетировании» устройств. В терминах оборудования для майнинга «кирпич» означает технологическое обновление сети, которое делает аппаратное обеспечение бесполезным или даже сломанным, если оно подключено к сети. Такие предложения заставили майнеров ASIC скрыть свое присутствие и снизить мощность хэширования своих устройств. Планы Ethereum по переходу с технологии Proof с Proof-Work на гибрид POW/POS (Proof-of-Stake) делают разработку ASIC для Ethash очень рискованной для производителей.

Первоначальная версия Ethash была основана на алгоритме Dagger Hashimoto — алгоритме, который был разработан путем объединения алгоритма Hashimoto Thaddeus Dryja и алгоритма Dagger — Виталика Бутерина. Он был разработан с учетом трех основных условий: устойчивость к ASIC, легкость проверки клиента и полное хранение в цепочке.

Dagger Hashimoto реализует подход Hashimoto в доказательстве емкости ввода/вывода, но не использует блокчейн в качестве набора данных, генерируя пользовательский набор данных объемом 1 ГБ, созданный с помощью алгоритма Dagger. Уязвимость Dagger в аппаратных преимуществах совместно используемой памяти была устранена за счет создания набора данных, используемого для запроса полупостоянного блока и его обновления через некоторые заранее определенные интервалы времени. Эта корректировка уменьшила усилия, необходимые для создания набора данных, практически ничтожными и устранила предыдущую проблему оптимизации ASIC.

Ethash mining может выполняться как с CPU, так и с GPU. Криптовалюты на основе Ethash отличаются по своим требованиям к майнингу, поэтому в этой статье Ethereum будет использоваться в качестве примера в качестве наиболее популярной реализации Ethash, а другие криптографии часто используют то же программное обеспечение для майнинга, что и он. Чтобы начать майнинг ETH, потребуется полностью синхронизированный клиент криптовалюты, который включен для майнинга, и как минимум одна учетная запись Ethereum. Другим криптовалютам Ethash необходим кошелек или учетная запись в соответствующих сетях.

Майнинг процессоров криптографии на основе Ethash больше не приносит прибыли из-за почти в два раза более эффективных возможностей майнинга майнеров на GPU. Тем не менее, майнинг ЦП может использоваться для первых попыток майнинга или с целью создания некоторого количества монет для питания интеллектуальных контрактов или для попыток транзакций криптовалюты в сети. Процессинг майнинга процессора Ethereum выполняется с помощью ETH-клиента с именем geth. Geth — это программа, которая связывает сеть Ethereum с механизмом майнера. Монетные монеты будут отправлены непосредственно на адрес шахтерской базы в сети.

GPU майнинг — лучший вариант для Ethash. Однако важно помнить, что Ethash занимает мало памяти и требует не менее 1-2 ГБ ОЗУ на каждый используемый графический процессор. Графические процессоры AMD обычно показывают лучшие результаты, чем продукты NVidia той же категории, ASIC и FPGA (полевые программируемые массивы шлюзов), которые в настоящее время способны к интеллектуальному анализу Ethash, неэффективны по сравнению с графическими процессорами и не приветствуются как сообществом, так и разработчиками. Чтобы начать майнинг на GPU, необходимо скачать Ethminer — Ethash miner, разработанный командой Ethereum и подходящий для работы с каждым криптографическим средством на основе Ethash, которое специально не блокирует эту возможность. Ethminer доступен в формах Eth (его CLI), AlethZero (его GUI) и EthMiner (автономный майнер).

Майнинг пула также доступен для большинства криптовалют Ethash. Пулы часто требуют, чтобы майнеры платили некоторые сборы (в основном около 1-2% дохода), но это все еще остается лучшим вариантом для майнинга популярных криптовалют на основе Ethash с посредственным оборудованием.

Самым известным блокчейном на основе Ethash, очевидно, является сеть Ethereum. Ethash был разработан фондом Ethereum специально для построения своей сети на его основе. Первый блокчейн был разветвлен после того, как The Dao был взломан из-за его умной уязвимости, связанной с контрактами, и разделился на две разные блокчейны со своими криптовалютами — Ethereum (ETH) и Ethereum Classic (ETC). Ethereum classic, первый блокчейн на основе Ethash, больше не находится в разработке первоначальной команды Ethereum и поддерживается компанией-разработчиком Ethereum Classic.

Ethereum — ведущая платформа для создания токенов и dapps с их криптовалютами. Augur, Binance Coin, Bytom, Status и многие другие криптовалютные проекты основаны на техническом стандарте Ethereum ERC 20 и де-факто используют Ethash в качестве проверочного алгоритма. Однако лишь немногие из токенов ERC20 попытались стать пригодными для использования. Таким образом, все упомянутые валюты не только сильно зависят от блокчейна Ethereum, но и не функционируют с точки зрения поддержки блокчейна без него.

Согласно CoinGuides.org, независимые криптовалюты с их блокчейном на основе Ethash с минимальным шифрованием включают в себя следующие проекты, ранжированные по популярности:

  • Metaverse (ETP)
  • Expanse (EXP)
  • Musicoin (MUSIC)
  • Ellaism (ELLA)
  • Elementrem (ELE)
  • DaxxCoin (DAXX)

См. также на BitcoinWiki[править]

Ethereum 2.0. Что делать с монетой и зачем ее покупать :: РБК.Крипто

Трехкратный рост количества длинных позиций на криптовалюту говорит о том, что криптосообщество ожидает ее перехода на вторую версию сети. Как обновление повлияет на цену альткоина, сколько получится зарабатывать на его стекинге и какие у этого есть риски

Криптосообщество ждет обновления сети Ethereum до второй версии. Об этом говорит сразу несколько факторов. Например, на бирже Bitfinex, согласно данным сервиса Tradingview, количество длинных позиций на альткоин с начала года выросло на 215%, до текущего значения в 1,63 млн ETH, и достигло исторического максимума.

График длинных позиций на Ethereum на бирже Bitfinex

(Фото: Tradingview.com)

Также переходом Ethereum на новую версию стали чаще интересоваться в интернете. Согласно данным Google Trends, количество запросов «Ethereum 2.0» сейчас находится на абсолютном максимуме. С марта этот показатель вырос более чем в шесть раз.

График запросов «Ethereum 2.0» в Google

(Фото: Google.com)

Важность обновления Ethereum подчеркнул исследователь аналитической компании Messari Райан Уоткинс. Он уверен, что переход на версию 2.0. окажет большее влияние на рынок криптовалют, чем халвинг биткоина. Обновление сети монеты имеет фундаментальных характер и при этом несет некоторую неопределенность.

«Ethereum 2.0 является гораздо более сильным катализатором, чем халвинг биткоина, потому что это неопределенное и фундаментальное изменение», — написал Уоткинс в своем Twitter-аккаунте.

Как именно переход Ethereum на новую версию повлияет на рынок криптовалют и цену альткоина в частности Уоткинс не уточнил. Поэтому мы решили ответить на самые главные вопросы: зачем обновление нужно, чем оно поможет монете и стоит ли в нее инвестировать.

Зачем обновлять Ethereum

Одна из проблем сети Ethereum, которую должно решить обновление — это масштабируемость. На данный момент блокчейн альткоина способен проводить до 15 транзакций в секунду. Этот показатель в два с лишним раза выше, чем у биткоина. Однако для большого количества пользователей такой скорости недостаточно. Например, платежная система Visa может осуществлять до 24 тысяч транзакций в секунду.

Решить проблему с масштабируемостью поможет разработка Optimistic Rollup. По словам Виталика Бутерина, создателя Ethereum, ее внедрение произойдет после обновления сети альткоина. Это позволит увеличить ее пропускную способность до 1000 транзакций в секунду.

Другим решением этой же проблемы является смена алгоритма. Сейчас Ethereum работает на том же протоколе, что и Bitcoin — Proof-of-Work. Этот механизм подразумевает, что подтверждение транзакций в сети криптовалюты происходит с использованием вычислительных мощностей компьютеров, то есть с помощью майнеров.

Использование алгоритма Proof-of-Work препятствует росту пропускной способности сети Ethereum. Чтобы она могла выдерживать большую нагрузку, необходимо больше майнеров. А рост их количества замедляется, так как со времени добывать криптовалюту становится сложнее и, соответственно, дороже.

По этой причине команда разработчиков Ethereum планирует переход на алгоритм Proof-of-Stake. В отличие от первого, он не требует использования вычислительной мощности компьютеров для подтверждения блоков. То есть нет нужды в майнерах. Вместо них транзакции будут подтверждать валидаторы. Это пользователи, которые будут держать на своем кошельке определенное количество монет, как минимум 32 ETH. Таким образом система перестанет нуждаться в дорогостоящем оборудовании.

Главным решением проблемы с масштабируемостью станет внедрение шардинга. Сейчас сеть Ethereum представляют собой общую базу данных. После обновления блокчейн будет разделен на автономные, взаимодействующие блоки — шарды, каждый из которых будет обрабатывать свои транзакции и смарт-контракты. В декабре 2018 года Бутерин заявил, что этот метод позволит сделать работу сети альткоина эффективнее в «тысячу раз».

Обновление против централизации

Другая проблема старого алгоритма — риск централизации. В первые несколько лет существования биткоина для его добычи было достаточно стационарного компьютера. Со временем сложность майнинга возросла, и теперь этот процесс требует покупки дорогостоящего оборудования и доступа к дешевой электроэнергии. Более того, сложность добычи BTC, вероятно, продолжит расти. В связи с этим майнерам в будущем придется постоянно обновлять устройства, чтобы поддерживать их рентабельность.

Такие условия отсеяли из инфраструктуры мелких участников. Теперь майнингом биткоина занимаются в основном в промышленных масштабах. Это ведет к централизации индустрии. Например, по данным сервиса Coinshares, в декабре 54% хешрейта сети первой криптовалюты приходилось на китайскую провинцию Сычуань.

Из-за того что Ethereum, как и биткоин, работает на алгоритме Proof-of-Work, альткоину также присущ риск централизации. Для примера, в апреле более 50% вычислительной мощности сети монеты обеспечивалось двумя майнинг-пулами.

Решением проблемы с централизацией является замена майнеров валидаторами. Чтобы стать ими, достаточно будет держать 32 ETH и установить специальный клиент. C технической точки зрения, это проще, чем покупать устройства для майнинга и поддерживать их работоспособность, а также искать доступ к дешевой электроэнергии. По предположению разработчиков, это позволит придать добыче Ethereum «массовый характер»

Что получат валидаторы

Валидаторы будут подтверждать транзакции в новой сети Ethereum. За свою работу им будет полагаться вознаграждение в виде пассивного дохода, эта функция называется стекингом. На данный момент годовая доходность от стекинга неизвестна. Согласно дорожной карте проекта, это величина будет варьироваться от 1,81% до 18,1%.

Доходность стекинга будет зависеть от количества валидаторов. Чем их больше, тем меньшая сумма полагается в качестве вознаграждения. В связи с этим можно предложить, что пользователи, которые станут валидаторами на раннем этапе, смогут получить наибольшую прибыль. Однако будут и расходы. В дорожной карте отмечено, что себестоимость валидирования транзакций по «грубым расчетам», составит около $180 в год.

Один из разработчиков проекта Джастин Дрейк спрогнозировал, что в среднем валидатор будет получать доход в размере 5% в год. При текущем курсе альткоина в $200 пользователю потребуется вложить $6400, чтобы стать валидатором в новой сети проекта. В таком случае, с учетом расчетов Дрейка и предполагаемых расходов, годовая прибыль от стекинга 32 ETH при неизменной цене монеты составит $140 ($6400*5% — $180).

Перспективы проекта

Обновление Ethereum 2.0 приведет к техническому совершенствованию и развитию его сети, считает ведущий аналитик 8848 Invest Виктор Першиков. Переход на новый алгоритм и внедрение шардинга позволит значительно масштабировать продукт. Благодаря этому ETH сможет удерживать первое место в рейтинге альткоинов, так как сейчас существуют блокчейн-платформы, которые с точки зрения пропускной способности, эффективности сети и количества dApps приложений составляют Ethereum конкуренцию.

Першиков уточнил, что Ethereum благодаря обновлению сможет соперничать не только с другими криптовалютами, но и с DeFi проектами. Они на данный момент прочно заняли нишу, в которой основную прибыль приносит стекинг.

Юрий Мазур, руководитель отдела анализа данных CEX.IO Broker, добавил, что запуск обновленной платформы даст больше преимуществ для разработки проектов и ускорения транзакций. По этой причине вероятно, что платформа закрепит за собой статус самой популярной площадки для развертывания новых проектов. К тому же Ethereum все глубже будет проникать в рынок децентрализованных финансов. Также снизится размер комиссий за переводы. Все это в будущем позволит Ethereum конкурировать, возможно, даже с Bitcoin.

«Обновление сети — в первую очередь это расширение количества пользователей. Сегодня большинство блокчейн-проектов созданы как раз на платформе Ethereum. Приведу простой пример: сейчас официально зарегистрировано 213 проектов, работающих в сфере децентрализованных финансов. Из них 199 разработаны на платформе Ethereum. Переход на обновленную платформу 2.0 позволит привлечь еще больше партнеров, которые будут использовать блокчейн для своих проектов, ускорить проведение транзакций и сделать их почти бесплатными. Поэтому Ethereum 2.0 потенциально может стать реальным конкурентом Bitcoin», — предположил Мазур.

Мазур добавил, что обновление Ethereum позволит ему получить определенные преимущества перед главными конкурентами EOS и TRON. Сегодня эти токены активно используются биржами для стекинга. Годовая доходность по ним составляет 1-3% и 7-9% соответственно.

Управляющий партнер United Traders Анатолий Радченко отметил, что на данный момент сложно говорить об успехе Ethereum 2.0, так как идея, пусть и хорошая, находится еще на ранней стадии реализации. При этом переход ко второй версии, который будет состоять из трех фаз, может произойти как не в этом году, так и не в следующем.

Однако перспективы есть. Радченко подчеркнул, что блокчейн Ethereum уже стал основой для инфраструктуры децентрализованных финансов, децентрализованных бирж, лендинга, стекинга и других продуктов. Помимо этого большинство стейблкоинов, включая Tether (USDT), который недавно вошел в топ-3 криптовалют по капитализации, также работают на базе ETH. Таким образом платформа Бутерина может стать осн

Что такое Ethereum 2.0? | ForkLog

Как будет работать доказательство доли владения в Ethereum 2.0?

Доказательство доли владения (Proof-of-Stake) – это общая концепция правила выбора форка.

Предпочтение отдается цепи, за которую голосуют большинство монет. Ключевые принципы системы голосования для Eth3 – те же самые, что и в предложениях Ethereum от 2018 года, и основаны на идее Casper Friendly Finalty Gadget. Однако система была обновлена на основе объединения Casper Friendly Finalty Gadget и Latest Message Driven Greedy Heaviest Observed Subtree Fork choice rule (Casper FFG & LMD GHOST Fork Choice Rule).

Механизм системы голосования содержит следующие компоненты. Во-первых, большой пул стейкеров, каждый из которых представляют до 32 ETH (32 ETH необходимы для активации стейкера; это количество может уменьшаться до 16 ETH, что влечет за собой дезактивацию). Этот пул не голосует за блоки напрямую – он разделен на комитеты, члены которых случайным образом избираются из числа членов более широкого пула.

Причина разделения на комитеты состоит в том, что не каждый стейкер может участвовать в голосовании за каждый блок – в противном случае, блокчейн содержал бы слишком много данных о голосах, что сделало бы невозможным масштабирование.

Кроме того, комитеты позволяют собирать данные о голосованиях в контролируемые фрагменты данных. Поэтому для голосования в этих комитетах случайным образом выбирается под-группы стейкеров.

Согласно спецификациям Eth3, целевое количество стейкеров в каждом комитете – 128 (желаемый минимум). Разработчики считают, что это достаточно большое количество стейкеров, чтобы обеспечить вероятную гарантию выбора блоков. Подписи голосов можно объединять, что позволяет уменьшить требуемый размер блока и обеспечить масштабирование сети.

Комитеты избираются случайным образом, системой типа RanDAO. Случайный выбор определяет мнемоническая фраза, которая добавляется всякий раз, когда предлагается блок. Чтобы противостоять атакам, направленным на раздробление блока, предлагающий блок имеет только две опции, которые могут затронуть мнемоническую фазу: предлагать блок или не предлагать. Поэтому возможности манипулирования ограничены.

Помимо распределения стейкеров по комитетам, существует еще одна подкатегория блоки и блоки-контрольные точки.

Один из каждых 32 блоков – блок-контрольная точка (чекпойнт), а временной промежуток между контрольными точками зовется эпохой (epoch). В границах каждой эпохи есть 32 таймслота (интервала) из 12 секунд, в которые можно предлагать блоки.

Таким образом, каждая эпоха имеет 32 набора слотов для 32 комитетов. По завершении каждой эпохи члены комитета меняются местами. Каждый таймслот имеет комитет («желаемый минимум» – 128 членов). Один член имеет монопольное право предлагать блок в течение интервала в 12 секунд, а другие члены могут голосовать за блок. Это голосование также известно как аттестация

Назначение стейкеров в комитеты в Beacon Chain (предполагается, что на слот приходится один комитет):

В реальности, все может быть сложнее, чем на этих графиках. Так, в нулевой фазе на один слот может приходится до 64 комитетов максимум, а не один. Поэтому, если в каждом комитете 128 членов, то каждая эпоха может вмещать до 262 144 стейкеров, что соответствует приблизительно 8,4 млн ETH.

Каждый стейкер назначается в один комитет. Чем больше стейкеров, тем больше комитетов. Максимальный размер комитета – 2048, что примерно соответствует всему запасу Ethereum, используемому в каждую эпоху (64 комитета * 32 ETH * 32 слота * 2048 стейкера на комитет = 134,2 млн ETH).

График ниже иллюстрирует, как число комитетов и число членов комитета варьируется в зависимости от числа ETH в стейкинг-пуле. Он показывает, что с ростом стейкинг-пула число комитетов увеличивается вначале до 64, а затем, когда в стейкинг-пуле находится примерно 8,4 млн ETH, размер комитетов начинает возрастать.

Число комитетов и число членов в комитете:

Чтобы определить, какие блоки обладают большинством голосов, необходимо сложить все голоса во всех комитетах. Если голосующие ведут себя достойно, они могут получить награду из пула вновь выпущенных монет Ethereum. Если же голосующие нарушают правила, то могут быть оштрафованы и утратить часть стейка. Наказание призвано предотвратить такое поведение стейкера, как голосование за два конфликтующих блока, хотя в рамках определенных сценариев это может быть позволено. За выход в оффлайн стейкеров также могут лишать вознаграждения.

Путь к Ethereum 2.0. Часть 1: Новый алгоритм консенсуса

Масштабные обновления, или хардфорки — один из важных методов развития блокчейн-сетей. Если коротко, то хардфорк — это блокчейн с новыми правилами работы, который запускается параллельно существующему, и в него переходят участники из прежней сети. Любой сторонний разработчик может организовать хардфорк существующей сети, но поддержат ли его участники «оригинала» — большой вопрос. В случае Ethereum «переход» будет согласован с предложениями сообщества, поэтому в консенсусе вокруг грядущего обновления сомневаться не приходится.

Ethereum — это инфраструктура, «мировой компьютер», который служит основой для создания множества приложений и программ. Поэтому дискуссия о будущих обновлениях сети имеет для него ключевое значение. Основные шаги развития Ethereum изложены в его дорожной карте, которая постоянно дорабатывается. Ethereum — публичный блокчейн, и развитием его кода занимается сообщество разработчиков.

Перспективы развития Ethereum изложены в «дорожной карте», составленной командой проекта во главе с Виталиком Бутериным. Сейчас работа направлена на решение задачи «трилеммы». Она заключается в том, что в блокчейне Ethereum необходимо совместить три основные характеристики: безопасность, децентрализацию и масштабируемость, тогда как существующие блокчейн-сети обладают только двумя свойствами из трех.

Решение этой задачи разделено на несколько стадий, каждое из которых привносит определенные изменения. Кульминацией этого движения должна стать имплементация обновления Serenity, которую также называют Ethereum 2.0. Главные улучшения, которые должны произойти — это переход от алгоритма валидации «Доказательства работы» (Proof-of-work, PoW) к «Доказательству владения долей» (Proof-of-stake, PoS), внедрение шардинга и eWasm.

Изначально обновление Serenity было намечено на 2019 год, но его неоднократно переносили. Недавно разработчики раскрыли новые планы — переход на Serenity будет осуществлено в несколько этапов. Релизация первой фазы намечена на 3 января 2020 года — годовщину генезис-блока в сети Биткоина. Судя по всему, эта дата окончательна.

PoS — что это?

Сейчас валидация транзакций в Ethereum происходит по тому же принципу, что и в Биткоине — с помощью алгоритма «Доказательство работы». Он предполагает валидацию блоков с использованием вычислительных мощностей компьютеров. С одной стороны, это безопасный способ. Однако он не позволяет должным образом масштабировать сеть, то есть, достичь высокой пропускной способности, высокой скорости и дешевизны транзакций. Для Ethereum это ключевой момент, поскольку, как сказано выше, его смысл работы заключается в том, чтобы в сети было как можно больше пользователей.

Для решения этой задачи Ethereum планирует перейти на новый алгоритм консенсуса — «Доказательство владения», или PoS. В отличие от PoW, новый алгоритм не требует использования аппаратной мощности для подтверждения блоков. Протокол будущего PoS-алгоритма в Ethereum назван Casper.

Майнеров сменят валидаторы. Это пользователи с определенным количеством монет в специальном кошельке. По сути, они будут получать вознаграждения за то, чтобы кошелек находился онлайн, и чтобы на нем хранились монеты. Исполнение нового алгоритма не потребует работы дорогостоящего оборудования, а только знаний по установке и управлению нодой.

PoS — когда?

Чтобы перейти от майнеров к валидаторам, команда Эфириума разработает специальный депозитный контракт. Его планируется официально представить на конференции Devcon, которая пройдет в Японии 8-10 октября. До этого разработчики намереваются привлечь как минимум 2 миллиона монет эфира на депозитные контракты. 3 января 2020 года будет запущен генезис-блок новой сети.

PoS — зачем?

Внедрение «Доказательства владения» необходимо по нескольким причинам.

Во-первых, из-за PoW майнинг постепенно становится непривлекательным делом. Из-за постоянного роста сложности вычислений майнеры вынуждены постоянно обновлять оборудование и увеличивать энергоемкость. Они зависимы от источников энергии. Кроме того, аппаратный майнинг имеет тенденцию к централизации — если раньше майнерами были множество пользователей, державших домашние фермы, то сейчас эффективными являются только крупные центры обработки данных.

Во-вторых, при PoW не всегда совпадают интересы майнеров и пользователей. Чтобы окупить затраты на работу, майнерам важно, чтобы цены на криптовалюту непрерывно росли. Однако рыночные условия этого не позволяют. Нельзя также забывать, что в правила протокола заложено снижение вознаграждения для майнеров.

В-третьих, хотя в теории механизм консенсуса PoW был придуман для создания децентрализованной системы нод, так как она уязвима к «атаке 51%», по факту сейчас 5 майнинг-пулов контролируют две трети сети хэшрейта Биткоина. В сети Ethereum 4 майнинг-пула контролируют более 70% хэшрейта.

В следующей части читайте о системе организации валидаторов, шардинге и новом формате виртуальной машины eWasm.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Алгоритм — это пошаговая процедура для решения логических и математических задач.

Рецепт — хороший пример алгоритма, потому что он шаг за шагом говорит, что нужно делать. Он принимает входы (ингредиенты) и производит выход (готовое блюдо).

Слова «алгоритм» и «алгоритм» произошли от имени персидского математика по имени Аль-Хваризми (персидский: خوارزمی, ок. 780–850).

Неформально алгоритм можно назвать «списком шагов». Алгоритмы могут быть написаны обычным языком, и это может быть все, что человеку нужно.

В вычислениях алгоритм — это точный список операций, которые могут быть выполнены машиной Тьюринга.
Для целей вычислений алгоритмы записываются в псевдокоде, блок-схемах или языках программирования.

Обычно существует несколько способов решения проблемы. Может быть много разных рецептов, чтобы приготовить определенное блюдо, которое выглядит по-разному, но в конечном итоге на вкус остается одинаковым, когда все сказано и сделано.То же самое и с алгоритмами. Однако некоторые из этих способов будут лучше других. Если рецепт требует большого количества сложных ингредиентов, которых у вас нет, он не так хорош, как простой рецепт. Когда мы смотрим на алгоритмы как на способ решения проблем, часто мы хотим знать, сколько времени потребуется компьютеру, чтобы решить проблему с использованием определенного алгоритма. Когда мы пишем алгоритмы, мы хотим, чтобы наш алгоритм занимал минимум времени, чтобы мы могли решить нашу проблему как можно быстрее.

В кулинарии одни рецепты приготовить сложнее, чем другие, потому что они требуют больше времени на завершение или требуют большего количества вещей, которые нужно отслеживать.
То же самое и с алгоритмами, и алгоритмы лучше, когда их легче выполнять компьютеру. То, что измеряет сложность алгоритма, называется сложностью . Когда мы спрашиваем, насколько сложен алгоритм, часто мы хотим знать, сколько времени потребуется компьютеру, чтобы решить проблему, которую мы хотим решить.

Это пример алгоритма сортировки карточек с цветами на стопках одного цвета:

  1. Возьмите все карты.
  2. Возьмите карту из руки и посмотрите на цвет карты.
  3. Если уже есть стопка карт этого цвета, положите эту карту в эту стопку.
  4. Если нет стопки карт этого цвета, сделайте новую стопку именно этого цвета.
  5. Если у вас в руке еще есть карта, вернитесь ко второму шагу.
  6. Если в вашей руке все еще нет карты, то карты сортируются. Вы сделали.

Это примеры алгоритмов сортировки стопки карточек с множеством разных номеров, чтобы числа были в порядке.

Игроки начинают со стопкой карт, которые не были отсортированы.

Первый алгоритм [изменение | изменить источник]

Этот алгоритм просматривает стопку карт, по одной карте за раз. Эта карта сравнивается со следующей картой в стопке. Обратите внимание, что эта позиция изменяется только на шаге 6. Этот алгоритм называется пузырьковой сортировкой. Это медленно.

  1. Если стопка карт пуста или содержит только одну карту, она сортируется; вы сделали.
  2. Возьмите стопку карт.Посмотрите на первую карту (верхнюю) стопки.
  3. Карта, на которую вы смотрите, — это карта A. Позиция, где карта A в настоящее время находится в стопке P.
  4. Если после карты А в стопке больше нет карт, перейдите к шагу 8.
  5. Следующая карта в стопке — карта B.
  6. Если карта B имеет меньший номер, чем карта A, поменяйте местами карты A и B. Помните, что вы это сделали. При обмене карт не меняйте положение P.
  7. Если после позиции P в стопке есть еще одна карта, посмотрите на нее; вернитесь к шагу 3.
  8. Если вы не поменяли местами карты в последнем прогоне, все готово; стопка карт отсортирована.
  9. В противном случае вернитесь к шагу 2.
Пошаговый пример [изменить | изменить источник]

Анимация, показывающая, как работает пузырьковая сортировка

Возьмем стопку карточек с числами «5 1 4 2 8» и отсортируем ее от наименьшего числа к наибольшему с помощью этого алгоритма. На каждом шаге алгоритм сравнивает элементы, выделенные полужирным шрифтом .Верх стопки карт находится с левой стороны.

Первый проход:
( 5 1 4 2 8) → {\ displaystyle \ to} ( 1 5 4 2 8) Здесь алгоритм сравнивает первые два элемента и меняет их местами .
(1 5 4 2 8) → {\ displaystyle \ to} (1 4 5 2 8)
(1 4 5 2 8) → {\ displaystyle \ to} ( 1 4 2 5 8)
(1 4 2 5 8 ) → {\ displaystyle \ to} (1 4 2 5 8 ) Эти элементы уже в порядке, поэтому алгоритм не меняет их местами.
Второй проход:
( 1 4 2 5 8) → {\ displaystyle \ to} ( 1 4 2 5 8)
(1 4 2 5 8) → { \ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8)
(1 2 4 5 8) → {\ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8)
(1 2 4 5 8 ) → {\ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8 )
Теперь стопка карточек уже отсортирована, но наш алгоритм этого не знает.Алгоритму требуется один проход целых без любого свопа , чтобы знать, что он отсортирован.
Третий проход:
( 1 2 4 5 8) → {\ displaystyle \ to} ( 1 2 4 5 8)
(1 2 4 5 8) → { \ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8)
(1 2 4 5 8) → {\ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8)
(1 2 4 5 8 ) → {\ displaystyle \ to} (1 2 4 5 8 )
Наконец, массив отсортирован, и алгоритм может остановиться.

История [изменение | изменить источник]

Это простой для понимания алгоритм сортировки. Ученые-компьютерщики назвали его Сортировка пузырьков , потому что более мелкие элементы будут подниматься наверх, меняя свое положение при каждом запуске. К сожалению, алгоритм не очень хорош, потому что для его сортировки требуется много времени (много проходит через стопку карточек).

Второй алгоритм [изменение | изменить источник]

Сортировка 7 чисел с использованием второго алгоритма Сортировка по числам (Mergesort)

В этом алгоритме используется другая идея.Иногда решить проблему сложно, но проблему можно изменить, чтобы она состояла из более простых задач, которые легче решить. Это называется рекурсией. Его сложнее понять, чем первый пример, но он даст лучший алгоритм.

Основная идея [изменение | изменить источник]
  1. Если в стопке нет карт, или в ней только одна карта, она сортируется, и все готово.
  2. Разделите стопку карточек на две половины примерно одинакового размера. Если количество карт нечетное, в одной из двух стопок на одну карту будет больше, чем в другой.
  3. Отсортируйте каждую из двух стопок, используя этот алгоритм (для каждой стопки начните с пункта 1 этого списка).
  4. Объедините две отсортированные стопки вместе, как описано ниже.
  5. В результате получилась отсортированная стопка карточек. Вы сделали.
Объединение двух стеков вместе [изменить | изменить источник]

Работает с двумя стопками карт. Один из них называется A, другой — B. Существует третий пустой стек в начале, который называется C. В конце он будет содержать результат.

  1. Если стопка A или стопка B пуста, положите все карты стопки, которая не пуста, поверх стопки C; все готово, стек C — результат слияния. (Примечание: возьмите всю стопку и поместите ее в стопку C; выполнение этой карты по карте изменит порядок и не будет работать должным образом.)
  2. Посмотрите на верхние карты стопки A и стопки B. Положите карту с меньшим номером на вершину стопки C. Если в стопке C не было карт, теперь в ней будет одна карта.
  3. Если в стопке A или в стопке B остались карты, вернитесь к шагу 1, чтобы отсортировать их.
История [изменить | изменить источник]

Джон фон Нейман разработал этот алгоритм в 1945 году. Он не называл его Сортировка по числам , он назвал его Mergesort . По сравнению с другими, это очень хороший алгоритм сортировки.

Третий алгоритм [изменение | изменить источник]

Третий алгоритм сортировки карточек. Элемент с красной полосой выбран в качестве оси . Вначале это элемент справа. Этот алгоритм называется Quicksort .

Первый алгоритм сортирует карты намного дольше, чем второй, но его можно улучшить (сделать лучше). Глядя на пузырьковую сортировку, можно заметить, что карты с большими числами перемещаются из вершины стопки довольно быстро, но карты с маленькими номерами внизу стопки занимают много времени, чтобы поднялись на (переместились наверх).
Идея улучшения первого алгоритма заключается в следующем:

Вместо того, чтобы сравнивать две карты, которые находятся рядом друг с другом, вначале выбирается «особая» карта.Затем все остальные карты сравниваются с этой картой.
  1. Мы начинаем со стопки A. Будут еще две стопки B и C, которые будут созданы позже.
  2. Если в стопке A нет карт или только одна карта, сортировка завершена.
  3. Карта выбирается из стопки A, если возможно, случайным образом. Это называется точкой поворота .
  4. Все оставшиеся карты стопки A сравниваются с этой точкой опоры. Карты с меньшим номером идут в стопку B, карты с таким же или большим номером — в стопку C.
  5. Если есть какие-либо карты в стопках B или C, эти стопки необходимо отсортировать по одному и тому же алгоритму (начните с позиции 1 этого списка по очереди как для стопки B, так и для стопки C).
  6. Готово. Сортированная стопка карт сначала содержит сортированную стопку B, затем pivot , а затем сортированную стопку C.
History [изменение | изменить источник]

Этот алгоритм был разработан К. А. Р. Хоаром в 1960 году. Это один из наиболее широко используемых алгоритмов сортировки сегодня. Он называется Quicksort .

Если у игроков есть карты с цветами и числами, они могут отсортировать их по цвету и номеру, если они применяют алгоритм «сортировки по цветам», затем выполняют алгоритм «сортировки по номерам» для каждой цветной стопки, а затем складывают стопки вместе .

Алгоритмы сортировки по числам труднее реализовать, чем алгоритм сортировки по цветам, потому что им, возможно, придется повторять эти шаги много раз. Можно сказать, что сортировка по номерам — это более комплекс .

Викискладе есть медиафайлы, связанные с алгоритмами .

.

Руководство по разработке алгоритмов

Руководство по разработке алгоритмов

Это недавно расширенное и обновленное второе издание классического бестселлера продолжает раскрывать «тайну» при разработке алгоритмов и анализе их действенности и эффективности. Расширяя первое издание, книга теперь служит основным учебником для курсов по разработке алгоритмов, сохраняя при этом статус главного практического справочника по алгоритмам для программистов, исследователей и студентов.

Удобное для чтения Руководство по разработке алгоритмов обеспечивает прямой доступ к технологии комбинаторных алгоритмов, делая упор на дизайн, а не на анализ. Первая часть, «Методы», предоставляет доступную инструкцию по методам проектирования и анализа компьютерных алгоритмов. Вторая часть, Ресурсы, предназначена для просмотра и справки и включает в себя каталог алгоритмических ресурсов, реализаций и обширную библиографию.


Полезные ссылки


Цитаты

«Мне больше всего нравится такой вид подготовки к собеседованию -« Руководство по разработке алгоритмов »Стивена Скиены. Больше, чем какая-либо другая книга, оно помогло мне понять, насколько удивительно банальны (и важны) проблемы с графами? Они должны быть частью набора инструментов каждого работающего программиста. Книга также охватывает основные структуры данных и алгоритмы сортировки, что является приятным бонусом.Но золотая жила — это вторая половина книги, которая представляет собой своего рода энциклопедию одностраничных пейджеров с бесчисленным множеством полезных проблем и различных способов их решения без излишних подробностей. Практически на каждом одностраничном страничке есть простая картинка, которая легко запоминается. Это отличный способ научиться определять сотни типов проблем. «
— Стив Йегге — Получите эту работу в Google»:

«… эта книга — кладезь реализации алгоритмов, и собрать все эти реализации в одном месте было непросто.Список реализаций [и] обширная библиография делают книгу бесценным ресурсом для всех, кто интересуется этой темой ».
— ACM Computing Reviews

«В нем есть все необходимые компоненты: богатое содержание, дружелюбный, личный язык, тонкий юмор, правильные ссылки и множество указателей на ресурсы».
— П. Такис ​​Метаксас, Колледж Уэллсли

«Это самая доступная книга по алгоритмам, которая у меня есть».
— Меган Сквайр, Университет Илона, США


Прочая продукция высокого качества


От издателя

Это новое издание The Algorithm Design Manual, написанное известным исследователем алгоритмов, получившим награду IEEE Computer Science and Engineering Teaching Award, является важным учебным пособием для студентов, нуждающихся в прочной основе в алгоритмах, а также в специальном тексте / справочнике для профессионалы, которым нужен авторитетный и проницательный гид.


Дополнительная информация

Дополнительные материалы можно найти на странице моего курса CSE 373 (Анализ алгоритмов).
Видео лекций для моих занятий по
Наука о данных,
Анализ алгоритмов,
Вычислительная биология и многое другое можно найти на Youtube. Взгляните на них, если у вас есть возможность.

.

— Справочник по C ++

библиотека

<алгоритм>

Стандартная библиотека шаблонов: алгоритмы

Заголовок определяет набор функций, специально предназначенных для использования с диапазонами элементов.

Диапазон — это любая последовательность объектов, к которой можно получить доступ через итераторы или указатели, например массив или экземпляр некоторых контейнеров STL. Однако обратите внимание, что алгоритмы работают через итераторы непосредственно над значениями, никоим образом не влияя на структуру любого возможного контейнера (это никогда не влияет на размер или распределение памяти контейнера).

Функции в <алгоритме>

Немодифицирующие операции последовательности :

all_of
Условия проверки для всех элементов в диапазоне (шаблон функции
)
any_of
Проверить, удовлетворяет ли какой-либо элемент в диапазоне условию (шаблон функции
)
none_of
Проверить, не соответствует ли ни один элемент условию (шаблон функции
)
for_each
Применить функцию к диапазону (шаблон функции
)
найти
Найти значение в диапазоне (шаблон функции
)
find_if
Найти элемент в диапазоне (шаблон функции
)
find_if_not
Найти элемент в диапазоне (отрицательное условие) (шаблон функции
)
find_end
Найти последнюю подпоследовательность в диапазоне (шаблон функции
)
find_first_of
Найти элемент из набора в диапазоне (шаблон функции
)
neighbour_find
Найти равные соседние элементы в диапазоне (шаблон функции
)
count
Подсчет появления значений в диапазоне (шаблон функции
)
count_if
Возвращает количество элементов в диапазоне, удовлетворяющем условию (шаблон функции
)
несоответствие
Возвращает первую позицию, где два диапазона различаются (шаблон функции
)
равно
Проверить, равны ли элементы в двух диапазонах (шаблон функции
)
is_permutation
Проверить, является ли диапазон перестановкой другого (шаблон функции
)
поиск
Диапазон поиска для подпоследовательности (шаблон функции
)
search_n
Диапазон поиска элементов (шаблон функции
)

Операции изменения последовательности :

копировать
Копировать диапазон элементов (шаблон функции
)
copy_n
Копировать элементы (шаблон функции
)
copy_if
Копирование определенных элементов диапазона (шаблон функции
)
copy_backward
Копировать диапазон элементов назад (шаблон функции
)
перемещение
Перемещение диапазона элементов (шаблон функции
)
move_backward
Перемещение диапазона элементов назад (шаблон функции
)
swap
Обмен значениями двух объектов (шаблон функции
)
swap_ranges
Обмен значениями двух диапазонов (шаблон функции
)
iter_swap
Обмен значениями объектов, на которые указывают два итератора (шаблон функции
)
преобразование
Диапазон преобразования (шаблон функции
)
заменить
Заменить значение в диапазоне (шаблон функции
)
replace_if
Заменить значения в диапазоне (шаблон функции
)
replace_copy
Копировать заменяющее значение диапазона (шаблон функции
)
replace_copy_if
Копировать заменяющее значение диапазона (шаблон функции
)
заполнить
Заполнить диапазон значением (шаблон функции
)
fill_n
Последовательность заполнения значением (шаблон функции
)
генерировать
Генерировать значения для диапазона с функцией (шаблон функции
)
generate_n
Сгенерировать значения для последовательности с функцией (шаблон функции
)
удалить
Удалить значение из диапазона (шаблон функции
)
remove_if
Удалить элементы из диапазона (шаблон функции
)
remove_copy
Копировать значение удаления диапазона (шаблон функции
)
remove_copy_if
Копировать диапазон удаления значений (шаблон функции
)
уникальный
Удалить последовательные дубликаты в диапазоне (шаблон функции
)
unique_copy
Копировать диапазон с удалением дубликатов (шаблон функции
)
обратный
обратный диапазон (шаблон функции
)
reverse_copy
Диапазон копирования, обратный (шаблон функции
)
повернуть
Повернуть влево элементы в диапазоне (шаблон функции
)
rotate_copy
Область копирования повернута влево (шаблон функции
)
random_shuffle
Произвольно переставлять элементы в диапазоне (шаблон функции
)
перемешать
Произвольно переставить элементы в диапазоне с помощью генератора (шаблон функции
)

Разделы :

is_partitioned
Проверить, разделен ли диапазон (шаблон функции
)
раздел
Диапазон разделения на два (шаблон функции
)
stable_partition
Разделение диапазона на два — стабильный порядок (шаблон функции
)
partition_copy
Разделение диапазона на два (шаблон функции
)
partition_point
Получить точку раздела (шаблон функции
)

Сортировка :

Сортировка
Сортировка элементов в диапазоне (шаблон функции
)
stable_sort
Сортировка элементов с сохранением порядка эквивалентов (шаблон функции
)
partial_sort
Частично отсортировать элементы в диапазоне (шаблон функции
)
partial_sort_copy
Копирование и частичная сортировка диапазона (шаблон функции
)
is_sorted
Проверить, отсортирован ли диапазон (шаблон функции
)
is_sorted_until
Найти первый несортированный элемент в диапазоне (шаблон функции
)
nth_element
Сортировка элемента в диапазоне (шаблон функции
)

Двоичный поиск (работа с секционированными / отсортированными диапазонами):

lower_bound
Вернуть итератор к нижней границе (шаблон функции
)
upper_bound
Вернуть итератор к верхней границе (шаблон функции
)
equal_range
Получить поддиапазон равных элементов (шаблон функции
)
binary_search
Проверить, существует ли значение в отсортированной последовательности (шаблон функции
)

Объединить (работает с отсортированными диапазонами):

объединить
Объединить отсортированные диапазоны (шаблон функции
)
inplace_merge
Объединить последовательные отсортированные диапазоны (шаблон функции
)
включает
Проверить, включает ли отсортированный диапазон другой отсортированный диапазон (шаблон функции
)
set_union
Объединение двух отсортированных диапазонов (шаблон функции
)
set_intersection
Пересечение двух отсортированных диапазонов (шаблон функции
)
set_difference
Разница двух отсортированных диапазонов (шаблон функции
)
set_symmetric_difference
Симметричная разность двух отсортированных диапазонов (шаблон функции
)

Heap :

push_heap
Вставить элемент в диапазон кучи (шаблон функции
)
pop_heap
Извлечь элемент из диапазона кучи (шаблон функции
)
make_heap
Создать кучу из диапазона (шаблон функции
)
sort_heap
Сортировка элементов кучи (шаблон функции
)
is_heap
Проверить, является ли диапазон кучи (шаблон функции
)
is_heap_until
Найти первый элемент не в порядке кучи (шаблон функции
)

Мин. / Макс. :

мин.
Вернуть наименьшее значение (шаблон функции
)
max
Вернуть наибольшее значение (шаблон функции
)
minmax
Возврат наименьших и наибольших элементов (шаблон функции
)
min_element
Возвращает наименьший элемент в диапазоне (шаблон функции
)
max_element
Вернуть наибольший элемент в диапазоне (шаблон функции
)
minmax_element
Возврат наименьшего и наибольшего элементов в диапазоне (шаблон функции
)

Другое :

lexicographic_compare
Лексикографическое сравнение «меньше чем» (шаблон функции
)
next_permutation
Преобразовать диапазон в следующую перестановку (шаблон функции
)
prev_permutation
Преобразование диапазона в предыдущую перестановку (шаблон функции
)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены. Карта сайта