ポピュラーサイエンス |ビットコインマイニングで使用されるSHA256アルゴリズムとは何ですか?

ビデオソース: Matthew Endures Teaching

翻訳: コボウォレット

おそらく、世界で最も普及しているコンピュータ アルゴリズムは SHA 256 ハッシュ アルゴリズムです。まず、その定義である決定論的一方向ハッシュ関数を見てみましょう。一つずつ説明してみましょう:

アルゴリズムとは、操作を実行するための一連のステップ/プロセスです。

ハッシュ関数は、入力は任意の長さにできるが、出力は固定長になる数学関数です。これは、ファイルのデジタル指紋と考えることができます。

これは「決定論」という特性を持ち、同じ入力値では常に同じ出力値が生成されることを意味します。

SHA 256 は、出力値が 256 ビットの安全なハッシュ アルゴリズムを指します。 「一方通行」とはどういう意味ですか?一方向とは、関数を逆転させることが難しいことを意味します。一部の関数は簡単に元に戻すことができます。たとえば、30 を加算する場合は、30 を減算することで元に戻すことができます。しかし、2つの大きな素数の乗算式を逆にしたい場合は困難です。

SHA 256 関数は一方向ハッシュ アルゴリズムです。入力値は任意のタイプと長さにすることができ、出力値は 256 ビットで、256 個の 1 と 0 で構成される場合があります。これは非常に長い数値であるため、通常は 64 ビットの 16 進数として記述されます。

この式には、興味深く便利な機能が 2 つあります。

まず、同じハッシュ値、つまりデジタル指紋が得られたなら、それはまったく同じ入力値を入力したからです。 2 つの異なる入力値では、同じ出力値 (デジタル フィンガープリント) は生成されません。

ではハッシュ値の数はいくつでしょうか? 2の256乗。

もう 1 つの興味深い機能は、入力値が少しでも変化すると出力値も変化するバタフライ効果です。たとえば、ピクセル: 1000 x 1000、ファイル長: 2400 万ビットの写真を撮り、SHA 256 アルゴリズムで実行してハッシュ値を取得します。ここで、入力値を少し変更し、電柱のピクセルを拡大し、緑の値 0 を 1 に変更して、SHA 256 アルゴリズムを再度実行してみましょう。まったく異なる出力値が得られますが、これは 2400 万単位のうちの 1 つの変更にすぎません。

上記の 2 つの機能により、SHA 256 は暗号化、デジタル署名、認証、ビットコインなど、さまざまなシナリオに適合します。

SHA 256 はビットコイン プロトコルで重要な役割を果たします。誰でも自分のコンピュータでこの数学関数を実行できますが、それを元に戻すことはできません。アルゴリズムを逆転させることができれば、他の誰よりも速く採掘して大金を稼ぐことができます。

ビットコインのマイニングのプロセスは、SHA 256 アルゴリズムで使用される入力値を見つけて、先頭に約 70 個のゼロがある出力値を生成することです。しかし、既知の公式がないため、正しい入力値が見つかるまで、誰もが一度に 1 つの数字を力ずくで試すことしかできません。ただし、ビットコインのマイニングでは、近いハッシュ値を見つけることだけが必要であり、完全に一致する必要はありません。実際、マイニングの難易度は調整可能で、マイナーが約 10 分ごとに一致する入力値を見つけて 12.5 ビットコインのブロック報酬を獲得できるようにすることができます。これが、このアルゴリズムが地球上で最も人気のあるアルゴリズム、または地球上で最も一般的に使用されているアルゴリズムである理由です。

ビットコインのマイニング競争に勝つために、人々は SHA 256 アルゴリズムを非常に高速に実行できるコンピューターを使用します。どれくらい速いですか?

世界中のビットコインマイナー全員を合計すると、現在、毎日、毎秒600京個のハッシュ値を計算していることになります。

したがって、SHA 256 が最も人気のあるアルゴリズムであると言っても過言ではありません。フーリエ変換関数など、これに匹敵する他の文字処理アルゴリズムもあると思いますが、それらは 1 秒あたり 600 京回以上の演算を実行できるのでしょうか?

わからない...

とにかく、ビットコインマイニングへの近道は誰にも見つからないということを明確にするためにこれを言います。近道を見つけることには大きな経済的インセンティブがありますが、誰かがそれを見つけるかもしれないが、彼らはそうせず、ルールに従うことだけを選択するでしょう...