Особенности и основные характеристики алгоритма CryptoNight

Как одна из реализаций протокола CryptoNote алгоритм CryptoNight используется в качестве специфической хеш-функции в построении криптосетей Monero, Aeon, Dashcoin, ByteCoin, Quazarcoin и ещё десятка других криптовалют. Строго говоря, следует различать технологию CryptoNote и её реализацию в виде хеш-функции. Но в описании сущности протокола эту разницу зачастую игнорируют. Чтобы с учетом особенностей CryptoNight разобраться, какая валюта еще работает на этом алгоритме и почему он такой популярный, рассмотрим подробнее его концептуальные характеристики.

Особенности технологии CryptoNote в реализации CryptoNight

Чтобы провести черту между общим и частным, CryptoNote обычно определяют как протокол прикладного уровня или технологию, объединяющую семейство анонимных криптовалют, а CryptoNight – как реализацию этого протокола и/или имя хеш-функции, используемой в алгоритме.

Существует, например, ещё одна вариация с похожим названием CryptoNight-Lite. Её особенностью является использование сокращенного вдвое объёма кеш-памяти и уменьшенного числа хеш-раундов. Как раз эта реализация внедрена в криптосистеме AEON, что дает возможность майнить сетевую монету на более «слабом» оборудовании, чем Monero, где используется algorithm CryptoNight.

Привлекательность протокола CryptoNote – в реализации полной анонимности отправителя (с помощью механизма кольцевых электронных подписей) и анонимности получателя (с помощью системы одноразовых адресов). Разработчик технологии, известный под псевдонимом Николас ван Саберхаген, в ходе презентации идеи обращал внимание на две обязательные составляющие криптовалют – анонимность и приватность – которые обеспечиваются с помощью неотслеживаемых и несвязанных транзакций.

Кольцевая подпись указывает на то, что сообщение отправлено от лица группы, то есть, известно, что автором транзакции является один из участников группы, но остаётся неизвестным, кто именно, поскольку все участники группы в этом процессе не отличаются друг от друга. Дважды тот же платеж совершить нельзя, благодаря тому, что в рамках измененного протокола Диффи-Хеллмана, сопоставляются уникальные адреса. Каждая новая сделка увеличивает устойчивость блокчейна к анализу и сильно осложняет обработку в ASIC-формате. Равноправные аппаратные средства обработки алгоритма с сохранением принципа эгалитарного доказательства работы здесь противопоставлены элитарному меньшинству владельцев специализированного оборудования и видеокарт.

Описание протокола иллюстрирует идею, при которой семейство алгоритмов на базе CryptoNote (и в том числе алгоритм CryptoNight) становятся зависимыми от оперативной памяти. Происходит это следующим образом:

• блок данных выделяется в ОЗУ (данные имеют непредсказуемую последовательность);
• большой размер блока данных обуславливается целью сделать более удобным хранение данных, а не вычисление их при каждом повторном обращении;
• параллельность Х одновременных потоков требует в Х раз больше памяти в ходе одного процесса;
• каждый новый блок зависит от совокупности предыдущих.

Специфика майнинга в разных вариантах протокола

Хеш-функция CryptoNight используется в протоколе CryptoNote с реализованной защитой от изменений в цепочке блоков PoW. CryptoNight-lite – её модифицированная версия с меньшими требованиями к объёму кэш-памяти и с меньшим числом хеш-раундов. Нередко эту модификацию называют алгоритмом для майнинга AEON. При этом, если на одной и той же «машине» майнить AEON и Monero, то в первом случае хешрейт, при прочих равных, будет выше. Это ещё не говорит о том, что автоматически вырастет и доход, а свидетельствует лишь об ином подходе алгоритма криптосистемы к доказательству выполнения работы и о сложности криптосети.

Процессоры с L3-памятью объёмом в несколько мегабайтов, поддерживающие распараллеленные потоки, допускают возможность двукратного увеличения экземпляров строк, входящих в кеш, и требует для формирования каждого экземпляра вдвое меньше времени. Это увеличивает производительность добычи приблизительно в 4 раза. Поскольку у большинства компьютеров объем кэш-памяти представлен в диапазоне от 3 до 8 мегабайтов, преимущество в хешрейте AEON (с его CryptoNight-lite) над Monero (с CryptoNight) будет сохраняться и даже ещё сильней проявляться в случае с уменьшением кэш-памяти до 1 Мб. Это объясняется тем, что на CryptoNight экземпляр строки полностью не помещается в кэш, что замедлит процесс добычи криптовалюты на этом алгоритме. Таким образом, влияние количества памяти на производительность проявляется и здесь.

В рекомендациях к майнингу на процессорах ПК для увеличения производительности и обеспечения бесперебойности процесса предлагается изменить несколько системных настроек:

• Отключить спящий режим, который иначе будет прерывать процесс майнинга. Производится отключение в разделе «Настройка плана электропитания».
• Изменить параметры файла подкачки увеличив размер до 16384 мегабайтов.
• Отключить систему автоматического обновления Windows. Это тоже делается для того, чтобы обновления не мешали работе программы.
• Добавить программу-майнер в список исключений для антивирусных программ, установленных на компьютере.

Характеристики криптовалют семейства

На алгоритме CryptoNight построено более десятка криптосистем, среди которых топовыми с начала 2018 года остаются Bytecoin (BCN) и Monero (XMR). Следом за этими двумя в сводном рейтинге криптовалют идут:

• DashCoin;
• QuazarCoin;
• AeonCoin;
• BipCoin;
• QuazarCoin;
• FantomCoin;
• LeviarCoin;
• DigitalNote;
• SumoKoin и другие.

Часть из этих криптовалют являются форками более известных сетей. Например, SumoKoin – форк Monero. Но для каждой из них всё равно центральными характеристиками становятся анонимность и безопасность. При этом анонимность, например, Bytecoin (BCN) будет отличаться от анонимности валют, использующих для этого громоздкую систему нод.

Возможности алгоритма CryptoNight можно описать на примере валюты Bytecoin, характеристики которой включают следующий набор свойств:

• время между созданием блоков – 120 сек;
• сложность сети пересчитывается (по формуле) каждый блок;
• адаптивные параметры;
• равноправное подтверждение блока (PoW-подтверждение);
• защита от двойной траты;
• иммунитет к анализу цепи блокчейна;
• несвязываемые транзакции.

Косвенно о привлекательности CryptoNight говорит то, что форки Bytecoin стали возникать почти сразу после запуска криптосети. Некоторые форки – например, Boolberry – отличаются рядом инноваций, среди которых ускоренный процесс проверки хеша за счет формирования общего скретчпада с использованием данных из блокчейна, усиление характеристик неотслеживаемости, возможность идентификации транзакций по префиксу.

Автор статьи: Κирилл Τретьяков