Что такое SHA-256

Один из самых популярных криптографических алгоритмов — SHA-256 был разработан Агентством национальной безопасности США. Его суть заключается в преобразовании определенного набора данных в идентификатор этой информации. Расскажем, что такое что такое SHA-256 и хэширование на криптовалютном рынке, а также, где и как используется алгоритм SHA-256.

Что такое блок и блокчейн

В число базовых слов, определяющих сущность блокчейна, а вернее, безопасности транзакций входят понятия хэша и алгоритма хэширования. Старт любой децентрализованной сети и консенсуса с огромным количеством узлов непременно нуждается в обеспечении надежности и эффективности проверок. А для этого нужны специальные компактные элементы кодировки информации, которые обеспечивают быструю и безопасную проверку участниками сети. Чтобы понять, как это работает, надо определиться с понятием блокчейна.

Суть блокчейна заключается в последовательной обработке так называемых блоков. Прямой перевод blockchain – это цепочка блоков. Если проводить аналогии с сетевыми дневниками, один блок – это определенное количество записей, сгруппированных, подтвержденных, упакованных внутрь блока. Внутрь блока включены и транзакции, и временные метки. Блоки соединяются последовательно, один за другим, очередь из блоков формируется по мере добавления. Каждый блок содержит информацию не только о самом себе, но и о предыдущем блоке. Так можно добраться от последнего блока до самого первого и восстановить всю цепочку.

Что такое хэш

Если говорить просто, то хэш – это достаточно длинная (64 символа) последовательная цепочка из символов и цифр, не имеющая какого-либо значения. Причем, изначально это абсолютно нормальные данные, из которых специальная программа – хэш-функция создает эту уникальную комбинацию. Особенности хэширования в том, что он полностью скрывает изначальные данные, причем введение одних и тех же данных приводит к одинаковому результату.

Этот феномен называется детерминированностью. А если изменить хотя бы один символ, результат полностью изменится. Это будет совсем другой хэш, и изменится значение всей строки, этот эффект специалисты называют эффектом лавины. Эксперты vc.ru приводят пример полезности хэш-сумм. Допустим, что у двух собеседников есть некая секретная информация, которая может совпадать. Как узнать ее, не выдавая этого секрета? Достаточно сравнить хэши и, если они совпадают, то значит, что информация на двух носителях идентичная.

Где используются криптохэши

Сфера применения криптографических хэшей (криптохэши) универсальна: они могут быть использованы для сохранения паролей до систем проверки файлов. Основный смысл в использовании детерминированного алгоритма. Что такое детерминированный алгоритм? Это некий алгоритмический процесс, применяемый для входных данных и генерирующий уникальный и совершенно определенный результат при каждом входе. Правило такое — один вход-ввод и одна уникальная строка фиксированной длины. Применение одного и того же ввода неизменно приводит к аналогичным результатам. При этом детерминизм инициирует не только создание одинакового хэша, но и одного бита, при изменении которого хэш изменяется.

Как пишут эксперты Лаборатории Касперского, одна из главных проблем алгоритмов хэширования – это так называемые коллизии. Причем коллизий не удастся избежать. Как мы уже знаем, любая строка хэш лимитирована 64 знаками (фиксированная длина), и тут надо понимать, что чисто теоретически один и тот же хэш могут сгенерировать сразу несколько пользователей. Создание коллизий – это возможность для мошенников внедрять вредоносные файлы, скрывающиеся под завесой правильного или же неправильного хэша.

Цель разработчиков правильной хэш-функции – максимально затруднить для создателей вредоносов нахождения вариантов генерации хэш-данных с одинаковым значением. То есть вычисление хэша надо усложнять до определенного предела. Точно также, как предупреждают эксперты, злоумышленники не должны обнаружить последовательность детерминации, позволяющую воспроизвести первоначальное значение хэша. В профессиональной среде это называется защита от атак нахождения прообраза.

Что такое SHA-256: история создания

Алгоритм SHA-256 (Secure Hashing Algorithm) был разработан Агентством национальной безопасности Соединенных Штатов Америки. Он входит в группу шифровальных алгоритмов SHA-2, созданных на базе алгоритма SHA-1, который изначально разрабатывался в 1995 году для гражданских целей. Создатель алгоритма SHA–2 Агентством национальной безопасности США. Время создания весна 2002 года.

Далее в срок до 2005 г. АНБ защитило патент на использование алгоритма в невоенных проектах. Позднее, уже в 2012 г. алгоритм SHA-2 эволюционировал в обновленную версию SHA-3, которая полностью вытеснит своих предшественников – алгоритмы SHA-2 и SHA-1.

Его главная задача заключается в преобразовании определенного набора данных в строке с фиксированной длиной в индентификатор этой информации. Алгоритм активно применяется в разнообразных приложениях и сервисах, которые напрямую связаны с безопасностью информации в блокчейне. Кроме того, этот алгоритм популярен как технологический процесс в майнинге криптовалют.

Особенности линейки алгоритмов SHA

Для понимания особенностей именно этих хэш-алгоритмов надо отметить, что хэш-сумма – это альтернативная технология шифрования с невозможностью обратной расшифровки данных. Это односторонняя комбинация шифров для практически любого количества данных. Технология создания этих алгоритмов привязана к основам методики Меркла-Дамгарда, внутри которой данные равномерно распределены по группам, каждая из которых проходит через процесс сжатия информации. Итогом сжатия становится уменьшение длины данных.

В чем же преимущество этого метода, принесшее ему популярность в криптомире? В первую очередь, это высокая скорость шифрования данных и невозможность их обратной расшифровки без криптографических ключей. Важный нюанс — в этой технологии минимизировано число коллизий или одинаковых образов, что резко увеличивает параметры безопасности.

Преимущества и недостатки SHA–256

Из преимуществ сразу стоит отметить, что алгоритм SHA-256 — это самый популярный и распространенный алгоритм майнинга в конкурентном окружении. Он постоянно демонстрирует на практике свою чрезвычайную устойчивость к хакерским атакам, и с его помощью пользователи криптосети налаживают эффективный майнинг и решают целый ряд других задач.

Как всегда недостатки метода – это продолжение его достоинств. Распространенность среди майнеров, особенно среди очень крупных майнинг-центров, которые производят значительную часть криптовалют. Тем самым нарушается один из основополагающих принципов криптомира – децентрализованность.

Что такое SHA-256: основные перспективы

Главная угроза для семейства алгоритмических протоколов АНБ - это многократное усложнение майнинга, после того как в отрасль пошли крупные инвестиции для покупки вычислительных мощностей. Время майнеров-одиночек закончилось, а промышленный майнинг требует все большей и большей технологической оснащенности.

У конкурентов, использующих самые современные разработки (технологию Scrypt) все эти недостатки устраняются достаточно оперативно. А у занимающего львиную долю криптовалютного рынка алгоритма SHA-256 влияние постепенно слабнет, и он начинает проигрывать более защищенных и продвинутых протоколов. Сначала уровень надежности потеряли ранние версии протоколов SHA-1. А теперь сложности возникают и у более продвинутых версий: SHA-256 и SHA-512.

Как майнить на SHA-256

Майнинг на SHA–256 ничем не отличается от майнинга на любом другом алгоритмическом протоколе шифрования. Это все тот же вариант решения некой непростой криптографической задачи, создаваемой майнинговой программой на базе данных с предыдущих блоков. Как можно майнить на этом алгоритме? Есть три способа майнинга: на центральном процессоре, его еще называют майнингом на CPU, на графическом процессоре – майнинг на GPU и майнинг на специализированном устройстве ASIC.

В процессе майнинга хэш применяется как идентификатор уже существующих блоков блокчейна и для создания новых блоков. Таким образом, добыча криптовалюты с алгоритмом SHA-256 – это постоянный подбор верного значения суммы хэша и генерация нового блока путем перебора случайных чисел. Есть простое правило майнинга: чем лучше и сильнее вычислительные мощности, тем выше вероятность получения верного блока, то есть перебор ускоряется в прямой зависимости от мощностей майнера.

Возьмем для примера блокчейн биткоина, который выстроен на уже знакомом нам алгоритме SHA–256. Для того, чтобы выдержать конкуренцию надо создать исключительно большой потенциал мощности. И поэтому для майнинга биткоинов используются специальные процессинговые устройства — Asics (application specific integrated circui) или, как говорят еще, интегральные схемы специального назначения. С помощью этих устройств добыча биткоинов и прочих криптовалют на алгоритме SHA-256 идет намного быстрее, эффективнее и дешевле.

FAQ