الگوریتم استخراج Blake 256 چیست؟

با رشد استفاده از فناوری بلاک چین در جوامع بشری و روشن شدن میزان ناکارآمدی الگوریتم‌های استخراجی که قبلا در دنیای کریپتوکارنسی مورد استفاده قرار می‌گرفتند، هر یک از شبکه‌های رمزارزی به منظور بهبود شرایط عمومی خود به سراغ الگوریتم استخراج خاصی رفته‌اند که آشنایی با هر یک از آن‌ها لازمه ورود به حوزه ماین و استخراج ارز دیجیتال است. یکی از الگوریتم‌های استخراج جدیدی که در صنعت کریپتو به دلیل برخورداری از انعطاف‌پذیری قابل توجه در اجرای سخت‌افزار و همچنین تسریع سرعت عملیات نرم‌افزاری، بسیار مورد توجه قرار گرفته است، الگوریتم استخراج Blake 256 نام دارد.
با توجه به این واقعیت که در الگوریتم استخراج Blake 256 به منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری بسیار کمی در مقایسه با مدل‌های SHA-1 و SHA-2 نیاز داریم، این الگوریتم به بهترین گزینه برای جایگزینی مدل‌های استخراج یاد شده تبدیل شده است. الگوریتم استخراج Blake 256، الگویی است که به تازگی نام آن در دنیای کریپتوکارنسی مورد استفاده قرار گرفته و اطلاعات چندان زیادی در ارتباط با آن وجود ندارد، به همین علت ما این مقاله از بلاگ کریپتوباز را به معرفی و بررسی جامع الگوریتم استخراج Blake 256 اختصاص داده‌ایم؛ پس با ما همراه باشید تا با یکی از جدیدترین و سریع‌ترین الگوریتم‌های استخراج آشنا شویم.

نگاهی بر الگوریتم استخراج Blake 256

الگوی Blake نوعی الگوریتم هش رمزنگاری است که به وسیله ChaCha (از توابع رمزگذاری جریانی از نوع Salsa20 Stream Cipher) توسعه یافته و در اصل نسخه بهبود یافته مدل SHA 256 تلقی می‌شود. لازم به ذکر است که الگوریتم استخراج Blake 256 جزئی از خانواده بلیک محسوب می‌شود و در این شاخه شاهد الگوهای استخراج دیگری همچون Blake 2s، Blake 256 r8 و غیره نیز هستیم که عموما در حوزه استخراج رمزارزها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند؛ اما الگوریتم استخراج Blake 256 را می‌توان به عنوان ناشناخته شده‌ترین الگوی موجود در خانواده بلیک به شمار آورد که در عمل پیام‌ها را به بلاک‌های جداگانه تقسیم کرده و برای هر کدام فرآیند هشینگ را به طور کاملا مستقل انجام می‌دهد. در الگوریتم استخراج Blake 256 هر بلاک به تابع فشرده‌سازی شده 512 بیتی دارای 32 ردیف و 16 ستون وارد می‌شود. 

در ادامه با کمک تابع XOR (یک عملگر منطقی بیتی که از جمع بیت به بیت بهره می‌برد) خروجی به حالت اولیه افزوده شده و سپس جایگشت (Permute) با استفاده از توابع خطی انجام می‌گیرد. لازم به ذکر است که الگوریتم‌های Blake 256 و Blake 256 R14 هر دو دارای ماهیت یکسانی هستند و هیچ تفاوتی میان آن‌ها وجود ندارد؛ به بیان بهتر، الگوریتم استخراج Blake 256 R14 نام دیگری است که برای Blake 256 مورد استفاده قرار می‌گیرد. به هنگامی که الگوریتم استخراج Blake 256 معرفی گردید، الگوریتم یاد شده به دلیل استفاده از 10 دور هش به لحاظ امنیتی مورد هجمه توسعه‌دهندگان قرار گرفت که به منظور برطرف ساختن چنین انتقاداتی، تعداد دورها از 10 به 14 افزایش پیدا کرده است. با انجام این تغییر الگوریتم استخراج Blake 256 در میان برخی از توسعه‌دهندگان شبکه بلاکی به نام الگوریتم Blake 14r یا همان Blake 256 R14 شهرت یافت. 

الگوریتم استخراج Blake 256 مبتنی بر ساختار HAIFA شکل گرفته و به همین علت همچون الگوریتم SHA 256 به لحاظ Merkle-Damgård دچار آسیب‌پذیری نمی‌گردد. ناگفته نماند که الگوریتم استخراج Blake 256 به دلیل آن که از 14 دور هش برخوردار است، نه تنها با هیچ مشکل امنیتی خاصی مواجه نیست بلکه در مقایسه با 64 دور موجود در الگوی SHA 256 دارای سرعت بالاتری نیز می‌باشد و همچنین از تابع هش با عملکرد بسیار قدرتمند در معماری ریزتراشه x86-64 برخوردار است. به طور خلاصه، مشخصات الگوریتم استخراج Blake 256 به شرح زیر است:

•    اندازه داده Salt: 128 بیت
•    سایز بلاک: 512 بیت
•    اندازه واحد کلمه: 32 بیت
•    تعداد توابع Round: 14 عدد
•    اندازه پیام: 64 بیت
•    سایز چکیده پیام (Message Digest): 256 بیت

تیم توسعه دهنده الگوریتم استخراج Blake 256

مطمئنا بررسی این که چه کسانی در طراحی و توسعه الگوریتم استخراج Blake 256 دست داشته‌اند، می‌تواند دید بهتری از جایگاه این الگوریتم کمتر شناخته شده را در اختیار مخاطبان قرار دهد. الگوریتم Blake 256 در اصل حاصل تلاش و همفکری یک تیم قدرتمند و پویا بود که ویلی میر (Willi Meier)، جین فیلیپ آوماسون (Jean-Philippe Aumasson)، رافائل سی دبلیو فان (Raphael C-W Phan) و لوکا هنزن (Luca Henzen) اعضای آن را شکل داده‌اند. الگوریتم استخراج Blake 256 در حقیقت فینالیست مسابقه ShA-3 بوده که با هدف یافتن جایگزینی مناسب برای الگوهای قدیمی‌تر نظیر SHA-1 و SHA-2 به وسیله موسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) برگزار می‌گردد. ناگفته نماند که امنیت این الگوریتم نوظهوردر طول این مسابقه از طریق انجام حملات گوناگون ارزیابی و در نهایت تائید شده است.

مزایا و معایب الگوریتم بلیک 256

مقایسه کلی الگوریتم ماینینگ بلیک 256 با سایر الگوریتم‌های موجود مزایا و معایب این الگوریتم کمتر شناخته شده را بیشتر در معرض دید کارشناسان و تیم‌های توسعه شبکه‌های بلاک چینی قرار داده است که با توجه به نقش آشنایی با این مزایا و معایب در دستیابی به درک صحیح از ماهیت و چیستی الگوریتم استخراج Blake 256 در ادامه به طور تفصیلی هر یک را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

مزایا

اولین و مهم‌ترین مزیتی که در میان مزایای الگوریتم استخراج Blake 256 می‌توان به آن اشاره کرد، به سرعت بالای این الگوریتم مربوط می‌شود که به وسیله Stream cipher فراهم شده و در حقیقت سرعت آن در پردازنده 32 بیتی حداقل برابر با MD5 و در پردازنده 64 بیتی حداقل برابر با SHA-1 است. اگر به لحاظ سرعت بخواهیم برای الگوریتم استخراج Blake 256 رقیبی را معرفی کنیم، مطمئنا پاسخ ما موردی جز Whirlpool نخواهد بود که آن هم به لحاظ سرعتی همچنان کندتر از این الگوی ماینینگ عمل می‌کند. خوشبختانه بهره‌مندی از تابع رمز جریان یا همان Stream Cipher در الگوریتم Blake 256، امکان هش داده بدون نیاز به انتظار تا خواندن کل آن فراهم شده است.
یکی از نکاتی که در طراحی الگوریتم استخراج Blake 256 به درستی به آن توجه شده، به این واقعیت مربوط می‌شود که هر چه کمیتی که براساس بیت بیان می‌شود، بزرگتر و طولانی‌تر باشد به همان میزان فرآیند استخراج طولانی‌تر شده و طبیعتا قدرت محاسباتی بیشتری را از دستگاه ماینر و ASIC درخواست می‌کند. الگوریتم استخراج Blake 256 به منظور کاهش طول ثابت خروجی (Hash Value) به سراغ XOR کردن مقدار هش با مقدار ثابت رفته تا از این طریق به کوتاه‌تر شدن فرآیند استخراج کمک کند.

مزیت دیگر الگوریتم استخراج Blake 256 به امنیت بهبودیافته آن مربوط می‌شود که این الگو برای فراهم کردن چنین مزیتی از منطق تصادفی‌سازی بهره برده که در نهایت امنیت بیشتری را برای شبکه‌های بلاک چینی استفاده کننده از این الگوریتم به ارمغان آورده است. نکته جالب توجه موجود در این ارتباط به این مسئله مربوط می‌شود که برای تحقق چنین مزیتی حتی به ریگ ماینینگ قدرتمندتر یا منابع محاسباتی بیشتر در مقایسه با SHA-2 نیاز نداشته و مصرف منابع این الگوی ماین حتی پایین‌تر از MD5 قرار دارد! به بیان بهتر، الگوریتم استخراج Blake 256، این امنیت خود را وام‌دار ظرفیت خالی 1600 بیتی خود است.

معایب و نقاط ضعف

اگر بخواهیم کلیدی‌ترین نقطه ضعف موجود در ارتباط با الگوریتم استخراج Blake 256 را مورد بررسی قرار دهیم؛ در این صورت باید بگوییم که متاسفانه عدم استفاده و کاربرد کم این الگوریتم در صنعت کریپتوکارنسی، بزرگ‌ترین نقطه ضعف آن محسوب می‌شود. به غیر از یک پروژه رمزارزی که در ادامه معرفی خواهد شد، هیچ پروژه کریپتویی متناسب با این الگوریتم ساخته نشده و عموم رمزارزها از مکانیزم هیبریدی PoS/PoW بهره می‌برند. طبیعتا وجود چنین نقطه ضعفی سبب می‌شود تا در صورت منفی شدن سود استخراج پروژه کریپتویی که از الگوریتم استخراج Blake 256 بهره می‌برد، دستگاه ASIC شما بدون استفاده باقی بماند. به منظور جلوگیری از چنین اتفاقی، توصیه ما به آن دسته از افرادی که قصد خرید دستگاه ASIC برای استخراج رمزارزها را دارند، این است که دستگاهی خریداری کنید که تراشه آن از الگوریتم‌های متعددی پشتیبانی می‌کند.  ناگفته نماند که توان محاسباتی کمتر در مقایسه با Blake 3 و همچنین تعداد توابع Round کمتر در مقایسه با Blake 512 از دیگر نقاط ضعف این الگوریتم ماینینگ کارآمد به شمار می‌روند.

دستگاه‌های ASIC سازگار با بلیک 256

در طراحی الگوریتم استخراج Blake 256 این نکته که بتوان الگوریتمی طراحی کرد که از امکان پیاده‌سازی آسان و سریع سخت‌افزارهای ماینینگ برخوردار بوده و مقاومتی در برابر دستگاه‌های ASIC نداشته باشد، بسیار مورد توجه قرار گرفته و به همین علت غالب برندهای معروف فعال در حوزه تولید دستگاه‌های ASIC نسبت به تولید تراشه‌هایی که با این الگوریتم سازگار است، اقدام کردند. به طور کلی الگوریتم Blake 256 از قابلیت استخراج با کارت گرافیک یا GPU برخوردار بوده که در این حالت بازدهی بسیار کمتری در مقایسه با دستگاه‌های قدرتمند ایسیک خواهد داشت. از شناخته شده‌ترین برند ASICهایی که دستگاه‌های آن‌ها با الگوریتم استخراج Blake 256 سازگار است، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

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

کاربردهای الگوریتم Blake 256 در کریپتوکارنسی

به طور کلی از الگوریتم Blake 256 تاکنون صرفا به منظور رمزگذاری پسورد در برنامه‌های متنوع و همچنین تشخیص خطا در انتقال داده‌های شبکه (CRC) مورد استفاده قرار می‌گرفت و چندان کاربرد خاصی در دنیای کریپتوکارنسی از خود نشان نداده است. تنها پروژه رمزارزی که به سراغ این الگوریتم رفته است، Decred نام دارد که از آن با نام اختصاری DCR یاد می‌شود. ویژگی متمایز کننده این پروژه رمزارزی، استفاده آن از مکانیزم اجماع ترکیبی است که با ادغام الگوریتم اثبات کار و سهام به وجود آمده است. در اصل مکانیزم اجماع هیبریدی Decred سبب می‌شود تا کلیه هولدرهای DCR دارای قدرت یکسانی بوده و عملا این امکان را از سازمان‌های بزرگ سلب می‌نماید که با اعمال نفوذهایی نتیجه رای‌گیری‌ها را تحت‌الشعاع قرار داده و بازار را دستکاری نمایند. 

البته Decred مهم‌ترین پروژه رمزارزی معتبری است که از الگوریتم استخراج Blake 256 بهره برده و علاوه بر آن، پروژه‌های دیگری نیز از این الگوریتم استفاده کرده‌اند که به دلیل متفرقه بودن و برخورداری از رتبه پایین در کوین مارکت کپ چندان نام آشنا نیستند. این پروژه‌های رمزارزی به شرح زیر می‌باشند:

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

الگوریتم Blake 256؛ مکانیزمی سریع ولی کمیاب!

اگر جز آن دسته از افرادی هستید که در دنیای کریپتوکارنسی در حرفه استخراج و ماین ارزهای دیجیتال فعالیت دارند، حتما می‌دانید که این افراد باید قبل از تهیه دستگاه‌های ماینینگ (دستگاه ASIC) و ریگ آن، عوامل و مولفه‌های متعددی را مورد بررسی قرار دهند تا در نهایت مطمئن شوند که تراشه دستگاه با استخراج رمزارز مورد نظر آن‌ها سازگار است. یکی از این عوامل، بررسی الگوریتم استخراج مورد استفاده در پروژه رمزارزی مورد نظر است. در حال حاضر الگوریتم‌های استخراج متعددی مورد استفاده پروژه‌های کریپتویی قرار داشته که هر یک از آن‌ها دارای مزایا و معایب مختلفی است و آشنایی با آن‌ها برای داشتن عملکردی حرفه‌ای در دنیای کریپتو اجتناب‌ناپذیر به نظر می‌رسد. الگوریتم استخراج Blake 256 یکی از این الگوریتم‌هاست که به دلیل کاربرد کم آن در صنعت ارز دیجیتال، ماینرها اطلاعات کمتری در ارتباط با آن دارند.

هرچند که الگوریتم استخراج Blake 256 در حال حاضر کاربرد چندان زیادی در دنیای کریپتوکارنسی ندارد؛ اما به نظر می‌رسد باتوجه به مزایای بسیار زیاد آن رفته رفته جایگاه خود را در میان شبکه‌های بلاک چینی تثبیت نموده و در نهایت در کنار سایر الگوریتم‌های پرکاربرد در این مارکت قرار خواهد گرفت. با توجه به اهمیت آشنایی با این الگوریتم، ما این مقاله از بلاگ کریپتوباز را به معرفی جامع الگوریتم استخراج Blake 256 اختصاص دادیم و همان طور که در مطالب فوق مشاهده کردید این الگوریتم به لحاظ سرعت و امنیت دارای مزایای بیشتری در مقایسه با رقبای خود است. ناگفته نماند که اگر در ارتباط با ماهیت و چیستی این الگوریتم سوالی دارید که در این مقاله اشاره‌ای به پاسخ آن نشده است، می‌توانید سوال خود را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید تا کارشناسان ما در اسرع وقت به سوال شما پاسخ دهند.