Mining-Algorithmen

Ethereum-Mining nutzte einen Algorithmus namens Ethash. Die Grundidee des Algorithmus besteht darin, dass der Miner versucht, durch Brute-Force-Berechnungen einen Nonce-Input zu finden, sodass der sich ergebende Hash-Wert kleiner ist als ein spezifischer Schwellenwert, der durch die berechnete Schwierigkeit festgelegt ist. Dieser Schwierigkeitsgrad kann dynamisch angepasst werden, sodass die Block-Produktion in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden kann.

Voraussetzungen

Um diese Seite besser zu verstehen, empfehlen wir, dass Sie zunächst etwas über den Proof-of-Work-Konsens und das Mining lesen.

Dagger-Hashimoto

Dagger Hashimoto war ein Wegbereiter-Forschungsalgorithmus für das Ethereum-Mining, der von Ethash abgelöst wurde. Er war eine Verschmelzung zweier anderer Algorithmen: Dagger und Hashimoto. Er war stets nur eine Forschungsimplementierung und wurde mit Veröffentlichung des Ethereum-Mainnets von Ethash abgelöst.

Dagger(opens in a new tab) beinhaltet unter anderem die Generierung eines Directed Acyclic Graph(opens in a new tab), von dem zufällige Teile zu einem Hash-Wert zusammengefügt werden. Der Grundgedanke beruht darauf, dass jede Nonce nur einen kleinen Abschnitt eines großen Gesamt-Datenbaums benötigt. Den Unterbaum für jede Nonce neu zu berechnen, würde Mining unmöglich machen – weshalb der Baum gespeichert werden muss –, doch für die Verifizierung einer einzigen Nonce ist dieser Vorgang in Ordnung. Dagger wurde als Alternative zu bestehenden Algorithmen wie Scrypt entwickelt, die speicherhart, aber schwer zu verifizieren sind, wenn ihre Speicherhärte auf tatsächlich sichere Ebenen ansteigt. Dagger hatte jedoch Schwachstellen durch Hardwarebeschleunigung in Shared-Memory-Umgebungen und wurde daher durch andere Methoden in der Forschung ersetzt.

Hashimoto(opens in a new tab) ist ein Algorithmus, der durch I/O-Limitierung ASIC-resistent ist (d. h., Speicherzugriffe sind der limitierende Faktor während des Miningprozesses). Die Theorie dahinter besagt, dass RAM leichter verfügbar ist als Rechenleistung; durch milliardenschwere Forschung wurde bereits untersucht, inwieweit sich RAM für verschiedene Nutzungsszenarien optimieren lässt, die häufig annähernd zufällige Zugriffsmuster nutzen (daher „Random Access Memory“). Daraus folgt, dass bestehende RAM-Lösungen wahrscheinlich annähernd optimal für die Bewertung des Algorithmus sind. Hashimoto nutzt die Blockchain als Datenquelle, was sowohl den Punkt (1) als auch (3) weiter oben erfüllt.

Dagger-Hashimoto verwendete abgeänderte Versionen der Algorithmen von Dagger und Hashimoto. Der Unterschied zwischen Dagger-Hashimoto und Hashimoto besteht darin, dass Dagger-Hashimoto anstatt der Blockchain einen spezifischen Datensatz nutzt, der entsprechend den Blockdaten alle n Blöcke eine Aktualisierung durchführt. Der Datensatz wird durch den Dagger-Algorithmus generiert, was die effiziente Berechnung einer Untergruppe für jede Nonce für den Verifizierungsalgorithmus des Light-Clients ermöglicht. Der Unterschied zwischen Dagger-Hashimoto und Dagger besteht darin, dass – anders als im originalen Dagger – der Datensatz, der für die Anfrage an den Block genutzt wird, semi-permanent ist und nur gelegentlich aktualisiert wird (beispielsweise einmal pro Woche). Das bedeutet, dass der Anteil des Aufwands für die Generierung des Datensatzes annähernd null ist, weshalb Sergio Lerners Argumente in Bezug auf Geschwindigkeitszuwächse durch Shared-Memory vernachlässigbar sind.

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Ethash

Ethash war der Mining-Algorithmus, der tatsächlich auf dem echten Ethereum-Mainnet unter der inzwischen veralteten Proof-of-Work-Architektur verwendet wurde. Ethash war im Grunde ein neuer Name, der einer bestimmten Version von Dagger-Hashimoto gegeben wurde, nachdem der Algorithmus signifikant aktualisiert worden war, aber noch immer die grundlegenden Prinzipien seines Vorgängers befolgte. Das Ethereum-Mainnet hat immer ausschließlich Ethash verwendet – Dagger-Hashimoto war eine Forschungs- und Entwicklungsversion des Mining-Algorithmus, die noch vor dem Mining auf dem Ethereum-Mainnet ersetzt wurde.

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Weiterführende Informationen

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