Als zweitgrößtes Proof-of-Work-Netzwerk nach Marktkapitalisierung verfügt Ethereum über die größte Blockchain-Entwicklergemeinschaft und dient als Basis für das Mining von Münzen mittels GPUs. Ethereum ging 2015 an den Start. Es handelt sich um eine Open-Source-Blockchain, auf der intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen eingesetzt werden können. Ethash ist der Algorithmus von Ethereum. Dies unterscheidet sich grundlegend von der Art und Weise, wie BTC abgebaut wird.

Ursprünglich wurde der Mechanismus zum Abbau von Ethereum in Form des Dagger-Hashimoto-Systems vorgeschlagen. Aber seit der ersten Einführung hat sich viel geändert. Der PoW-Algorithmus hat sich inzwischen zu einem System namens Ethash weiterentwickelt.

Die erste Version des Ethereum-Mining-Algorithmus, Dagger-Hashimoto genannt, wurde 2014 von Vitalik Buterin und Thaddeus Dria entwickelt. Ursprünglich bestand das Funktionsprinzip aus zwei Teilen:

• Die erste Methode verwendet orientierte azyklische Graphen (DAGs), um eine Array-Datenstruktur aufzubauen. Ursprünglich nahm die Struktur des Dagger-Algorithmus etwas mehr als 1 GB Speicherplatz in Anspruch, jetzt sind es etwa 4-5 GB. Diese Struktur führt eine Reihe von Berechnungen durch, die ein hohes Maß an Leistung erbringen. Diese Struktur ermöglicht das Mining von Kryptowährungen nach dem Hashimoto-System.
• Hashimoto ist ein Algorithmus, der von Thaddeus Dria entwickelt wurde. Das soll den ASIC bei der Gewinnung eines Hashes (Umwandlung einer beliebigen Menge von Informationen in eine eindeutige Zeichenfolge) robuster machen. Spezialisierte integrierte Schaltungen sind Hardware, die speziell für das Mining von Bitcoins und anderen Kryptowährungen entwickelt wurde. ASICs sind teuer in der Installation, aber sehr leistungsfähig. Sie sind die Hardware, die die meisten Hashes erhalten kann.

ASICs sind im Betrieb so teuer, dass sehr viele Menschen entweder bit profit besuchen, um dort mit Kryptowährungen zu handeln, statt sie abzubauen, oder sich mit dem Mining in Pools beschäftigen. Die Stärke dieser Pools kann den Preis und die Richtung einer Münze beeinflussen. Einige haben die Ähnlichkeit von Mining-Pools, die ASICs verwenden, mit zentralisierter Macht bemerkt, was der wahren Natur von Kryptowährungen widerspricht.

Wenn eine Münze ASIC-resistent ist, bedeutet dies, dass die Art und Weise, wie die Münzen in dieser Blockchain geschürft werden, nicht von speziellen integrierten Schaltkreisen abhängt. Das Mining ist mit traditionellen Werkzeugen verbunden – einem Prozessor und einer Grafikkarte. Durch die Kombination der beiden Mechanismen (Dagger und Hashimoto) kann ein einziger Algorithmus entwickelt werden, der es ermöglicht, ein komplexes Mining-System zu entwerfen, für das keine ASICs verwendet werden können. Der Dagger-Hashimoto hatte jedoch Nachteile, die zu der neuen Version führten.

Das Ethereum-Entwicklungsteam hat seinen Algorithmus auf der Grundlage früherer Entwicklungen eingeführt. Die Funktionsweise von Ethash unterscheidet sich völlig vom ursprünglichen Mechanismus, aber die Grundprinzipien bleiben dieselben. Der Algorithmus verwendet eine Datenstruktur, die nach einer bestimmten arithmetischen Regel berechnet wurde und mit der aktuellen Blockchain-Länge zusammenhängt (je mehr Transaktionen im Netzwerk stattfinden, desto schneller wird es). Diese Anordnung von Informationen wird als DAG bezeichnet. Sie wird nach 30.000 Blöcken aktualisiert (einmal alle 5-6 Tage). Ethash lässt sich in wenigen Schritten beschreiben:

• Ein ähnlicher Mechanismus wie SHA-3 kombiniert einen vorverarbeiteten Header, der dem letzten Block entnommen wird (Preprocessed Header), und eine aktuelle einmalige Zufallszahl (Current Nonce). Dies ergibt eine anfängliche Mischung von 128 Bytes (Mix 0).
• Mix 0 wird benötigt, um eine Seite mit 128 Byte Daten aus der DAG zu rendern. Dieser wird zu einem Block namens Get DAG Page geformt.
• Mit Hilfe einer speziellen Mischfunktion wird Mix 0 mit der aus der DAG generierten Seite zusammengeführt. Dies bildet Mix 1.
• Die Schritte 2 und 3 werden 64-mal wiederholt, so dass am Ende ein Mix 64 entsteht.

Nachdem alle Schritte durchgeführt wurden, wird Mix 64 verarbeitet. Das Ergebnis ist ein kürzerer Mix (Mix Digest) mit 32 Bytes.

Der Mix Digest wird dann mit dem Zielschwellenwert (32-Byte-Schwellenwert) abgeglichen. Wenn der endgültige Mix kleiner oder gleich 32 Byte ist, wird die Current Nonce geprüft und an das Ethereum-Netzwerk gesendet. Ist die Mischung größer als dieser Wert, ist die aktuelle Nonce ungültig und der Algorithmus wird mit anderen Zahlen neu gestartet.

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