معرفی الگوریتم استخراج Blake 256 و مزایای آن

هریک از شبکه‌های ارز دیجیتال از الگوریتم خاصی برای استخراج استفاده می‌کنند. الگوریتم Blake 256 از جدیدترین الگوهای هشینگ در صنعت کریپتو است که از انعطاف‌پذیری زیادی در اجرای سخت‌افزار و تسریع سرعت عملیات نرم‌افزاری، بهره می‌برد. در کنار این، نیاز به منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری اندک برای پیاده‌سازی و سازگاری با پلتفرم‌های متنوع، سبب شده‌ که Blake 256 به‌عنوان جایگزینی جدی برای مدل‌های SHA-1 و SHA-2 مطرح شود.

در این مقاله، الگوریتم ماینینگ Blake 256 را معرفی و مزایا و معایب آن را بررسی می‌کنیم. در ادامه نیز با کوین‌های قابل استخراج توسط این مدل و سخت‌افزارهای سازگار با آن آشنا می‌شویم. با ما همراه باشید تا با یکی از سریع‌ترین و جدیدترین الگوریتم‌های استخراج ارز دیجیتال آشنا شوید.

الگوریتم Blake 256 و سازوکار آن

Blake 256 یک الگوریتم هش تکراری از شاخه‌های Blake و توسعه‌یافته بر اساس خانواده‌ی رمزگذاری ChaCha است. چاچا، نیز خود یکی از توابع رمزگذاری جریانی از نوع سالسا ۲۰ یا Salsa20 Stream Cipher‌ محسوب می‌شود. سازوکار خوانش پیام و هش در الگوریتم Blake 256 به‌طور خلاصه شامل مراحل زیر است:

• تقسیم پیام به بلاک‌های جداگانه و هش کردن مستقل هریک
• پد یا اضافه شدن آخرین بلاک به یک طول کامل بلاک
• وارد شدن هر بلاک به یک تابع فشرده‌سازی با حالت داخلی ۵۱۲ بیتی (شامل ۳۲ ردیف و ۱۶ ستون)
• اضافه شدن خروجی به حالت اولیه با استفاده از تابع XOR و سپس جایگشت یا Permute با استفاده از توابع خطی
• تقسیم حالت نهایی به دو کد مساوی ۵۱۲ بیتی، XOR شدن آن و سپس تولید نسخه‌‌ی واحد نهایی ۵۱۲ بیتی یا ۶۲ بایتی

همانطورکه می‌دانید XOR یک عملگر منطقی بیتی است که از جمع بیت به بیت استفاده می‌کند. کاربرد این عملگر در کریپتوگرافی تولید کلیدهای تصادفی برای ایجاد داده‌های رمزگذاری شده است. برای رمزگشایی داده‌ها نیز باید XOR مجدد اجرا شده از همان کلید تصادفی استفاده شود. مراحل هشینگ در الگوریتم ماینینگ Blake 256 در شکل زیر خلاصه شده است.

مشخصات الگوریتم Blake 256 را نیز می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• اندازه‌ی واحد کلمه: ۳۲ بیت
• اندازه‌ی پیام: ۶۴ بیت
• سایز بلاک: ۵۱۲ بیت
• سایز Message Digest یا چکیده پیام: ۲۵۶ بیت
• اندازه‌ی داده Salt (سالت): ۱۲۸ بیت
• تعداد توابع Round (روند): ۱۴ عدد

مزایای الگوریتم Blake 256

در این بخش به دلایل برتری الگوریتم ماینینگ Blake 256 در مقایسه با سایر الگوریتم‌های استخراج ارز دیجیتال می‌پردازیم.

کاهش مقدار هش

مهم‌ترین مزیت الگوریتم استخراج Blake 256 کاهش طول ثابت خروجی یا مقدار هش (Hash Value) است. کمیتی که بر حسب بیت بیان می‌شود و هرچه بزرگتر باشد، قدرت محاسباتی بیشتری از دستگاه ماینر طلب کرده و کل فرآیند استخراج نیز طولانی‌تر می‌شود. XOR کردن مقدار هش با یک مقدار ثابت، نقش اساسی در کاهش مقدار هش دارد.

امنیت بهبودیافته در Blake 256

الگوریتم Blake 256 از منطق تصادفی‌سازی، بهره می‌برد که سبب افزایش امنیت آن در برابر حملات می‌شود. این مزیت در حالی به دست می‌آید که این تابع هش به ریگ ماینینگ قوی‌تر یا منابع محاسباتی بیشتری نسبت به SHA-2 نیاز ندارد. مصرف منابع این الگوریتم حتی نسبت به MD5 کمتر است.

Blake 256 مانند SHA256 از ساختار HAIFA بهره می‌برد که آسیب‌پذیری آن را در برابر حملات افزایش طول (Length Extension) در مقایسه با رقیبی مانند Merkle-Damgard افزایش می‌دهد. امنیت بیشتر همچنین مدیون افزایش ظرفیت داخلی ۱۶۰۰ بیتی الگوریتم Blake 256 است. این ظرفیت، نسبت Salsa20 و SHA-2 با به‌ترتیب ۲۵۶ بیت و ۵۱۲ بیت، افزایش قابل‌توجهی را نشان می‌دهد.

سرعت بالاتر با Stream Cipher

سرعت پردازش الگوریتم Blake 256 در پردازنده‌های ۳۲ بیتی، حداقل به‌اندازه‌ی MD5 و در پردازنده‌های ۶۴ بیتی حداقل به‌اندازه‌ی SHA-1 است. جدی‌ترین رقیب این الگوریتم از نظر سرعت، Whirlpool است که همچنان کندتر عمل می‌کند. افزایش سرعت نیز یکی از نتایج مستقیم بهره‌مندی از تابع رمز جریان یا Stream Cipher است. این ویژگی، امکان هش داده را بدون نیاز به انتظار تا خواندن کل آن، فراهم می‌کند. در شکل زیر سازوکار Stream Cipher خلاصه شده است.

معایب الگوریتم Blake 256

برای ماینرهای ارز دیجیتال، بزرگترین نقطه‌ضعف Blake 256 این است که تاکنون کاربرد چندانی در این صنعت پیدا نکرده است. به‌غیراز دکرد؛ ارز دیجیتالی که از مکانیسم اجماع هیبریدی PoS/PoW استفاده می‌کند؛ هنوز کوین شناخته‌شده‌ای با الگوریتم استخراج Blake 256 ساخته نشده است. بنابراین این امکان وجود دارد که درصورت منفی شدن سود استخراج این کوین، عملا دستگاه اسیک بلا استفاده شود. به همین دلیل توصیه می‌شود دستگاهی تهیه کنید که تراشه‌اش، الگوریتم‌های دیگر را نیز پشتیبانی کند.

همچنین تعداد توابع Round کمتر نسبت به دیگر نسخه‌ی Blake یعنی Blake 512 و نیز توان محاسباتی کمتر نسبت به Blake3، از دیگر نقاط ضعف الگوریتم Blake 256 محسوب می‌شوند.

تیم توسعه الگوریتم Blake 256

جین فیلیپ آوماسون (Jean-Philippe Aumasson)، لوکا هنزن (Luca Henzen)، ویلی میر (Willi Meier) و رافائل سی دبلیو فان (Raphael C-W Phan) برنامه‌نویسان و توسعه‌دهنده‌های الگوریتم استخراج ارز دیجیتال Blake 256‌ هستند. این برنامه، یکی از فینالیست‌های مسابقه‌ی SHA-3 است که توسط موسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) برگزار می‌شود. مسابقه‌ای که هدفش، یافتن جایگزینی برای الگوهای قدیمی‌تر SHA-1 و SHA-2 است. امنیت الگوریتم Blake 256 در طول این مسابقه با حملات متعدد مورد ارزیابی قرار گرفته و تایید شده است.

کاربردهای الگوریتم بلیک ۲۵۶ در صنعت ارز دیجیتال

الگوریتم Blake 256 تاکنون برای رمزگذاری پسورد در برنامه‌های مختلف و نیز تشخیص خطا در انتقال داده‌های شبکه (CRC) استفاده شده است. اما در صنعت ارز دیجیتال در حال حاضر، مهم‌ترین کوینی که از آن برای هش بلوک استفاده می‌کند، Decred با نماد اختصاری DCR است. ویژگی خاص این رمزارز، مکانیسم اجماع ترکیبی (هیبرید) آن با ادغام هر دو روش اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) است.

مکانیسم اجماع هیبریدی دکرد، اطمینان می‌دهد که رای همه‌ی هولدرهای DCR قدرت یکسانی داشته و سازمان‌های بزرگ نمی‌توانند آراء جمع‌آوری‌شده در رای‌گیری‌ها را تغییر دهند. علاوه بر این به لطف این الگوریتم، توکن‌های DCR، هم قابل استخراج و هم قابل استیک هستند.

در زمان نگارش این مقاله، یعنی اواسط آگوست ۲۰۲۳، قیمت ارز دیجیتال DCR با افت نزدیک به ۶۰ درصدی نسبت به سال گذشته، حدود ۱۴٫۷ دلار است. این کوین با مارکت کپ نزدیک به ۲۲۷ میلیون دلاری خود در رتبه‌ی ۱۲۷ بازار قرار دارد و بیش از ۷۴ درصد کل عرضه‌ی ۲۱ میلیونی آن به گردش درآمده است.

از دیگر ارزهای دیجیتال قابل‌استخراج با الگوریتم Blake 256 موارد زیر هستند:

• هایپرکش (HC)
• لیتیوم (LITH)
• بلیک کوین (BLC)
• ترامپ کوین (DTC)
• یونیورسال مالکیول (UMO)
• فوتون (Photon)

این هفت کوین، همگی از رمزارزهای متفرقه محسوب می‌شوند که در وب‌سایت کوین‌مارکت‌کپ یا لیست نشده‌اند و یا رتبه‌ی بسیاری پایینی دارند.

دستگاه های ایسیک سازگار با Blake 256

یکی از اهداف الگوریتم Blake 256 پیاده‌سازی آسان و سریع سخت‌افزارهای ماینینگ و عدم مقاومت آن در برابر دستگاه‌های ASIC است. به همین دلیل بسیاری از برندهای اسیک ماینر اقدام به تولید تراشه‌های سازگار با این Algorithm کرده‌اند. بلیک ۲۵۶ همچنین قابل‌استخراج با کارت گرافیک یا GPU است که البته بازدهی کمتری نسبت به دستگاه‌های قوی ASIC دارند. در صورت تمایل به استخراج DCR باید دستگاه ماینینگ شما با این الگوریتم سازگار باشد. از شناخته‌شده‌ترین برندها در این زمینه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  Bitmain Antminer
•  DragonMint
• Bitcoin Miner
• Goldshell
• StrongU

بلیک ۲۵۶ الگوریتمی سریع اما نایاب

ماینرهای ارز دیجیتال پیش از خرید دستگاه و به‌اصطلاح ریگ ماینینگ خود نکات فنی متعددی را باید در نظر بگیرند. یکی از مهم‌ترین این نکات، سازگاری الگوریتم تراشه‌ی دستگاه با ارز دیجیتال مورد نظرشان است. الگوریتم Blake 256 مزایای متعددی نسبت به مدل‌های قدیمی‌تر هشینگ دیتا دارد. سرعت بیشتر، هش کمتر و امنیت بهبود یافته، نمونه‌هایی از این مزایا هستند. با‌این‌حال این الگوریتم Blake 256 هنوز به مرحله‌ی استفاده عمومی در ارز دیجیتال نرسیده است.

شما چه دستگاه اسیک ماینری را برای استخراج دکرد پیشنهاد می‌کنید؟ آیا حاضرید استخراج با این الگوریتم را امتحان کنید؟