Блог

Что такое алгоритм Scrypt и как он работает

30 октября, 2025 29 августа 2025 года

Алгоритм Scrypt — это функция производного ключа на основе пароля, которая помогает сделать пароли более безопасными и облегчает майнинг криптовалют. Scrypt использует производное ключа и соль для создания зашифрованных паролей. Его память-сложный дизайн затрудняет работу аппаратных атак.

Зачем был создан Scrypt?

Криптограф Колин Персивал создал алгоритм scrypt для решения двух критических вопросов безопасности: уязвимости хранения паролей к аппаратным атакам методом перебора и централизации мощности майнинга криптовалют. До scrypt злоумышленники могли использовать специализированное оборудование, такое как ASIC и GPU, для взлома паролей или доминирования в майнинге с беспрецедентной скоростью, делая системы небезопасными и майнинг несправедливым для тех, у кого нет такого оборудования.

Решение Scrypt было память-сложным дизайном, что означает необходимость больших объемов ОЗУ для эффективной работы. Это создает вычислительный барьер; злоумышленники, пытающиеся провести атаки методом перебора, сталкиваются с значительно увеличенными затратами и задержками из-за ограничения по памяти, что нивелирует преимущество скорости специализированного оборудования.

Этот дизайн сделал его идеальным для ранних криптовалют, таких как Тенебрикс и позже Litecoin. Приняв scrypt, они стремились уравнять шансы, позволяя потребительским ЦПУ и GPU оставаться конкурентоспособными в майнинге и способствуя большей децентрализации.

Проблема безопасности	Объяснение	Решение Scrypt
Проблема: объяснение, как Scrypt защищает от аппаратных атак при хранении паролей	Старые функции производного ключа могли быть взломаны с помощью FPGA и ASIC	Scrypt использует много памяти, что значительно усложняет атаки
Доминирование ASIC в майнинге	Майнеры ASIC могли контролировать майнинг и делать его несправедливым	Scrypt требует много памяти, поэтому майнеры GPU могут конкурировать
Необходимость гибкой защиты	Различные системы требуют разных уровней безопасности	Scrypt позволяет пользователям изменять настройки памяти и параллелизма
Уязвимость к параллельным атакам	Старые алгоритмы могли быть атакованы параллельно	Использование памяти и настройки Scrypt помогают предотвращать эти атаки

Как работает алгоритм Scrypt?

Scrypt преобразует пароль в защищённый ключ через серию шагов, предназначенных для высокой вычислительной и памяти затратности. Вот упрощённое описание процесса:

Настройка входных данных: Алгоритм принимает пароль пользователя, случайную соль, и настраиваемые параметры (N, r, p), которые определяют объем используемой памяти и вычислительных ресурсов.
Первичное растягивание ключа: Сначала он обрабатывает пароль и соль с помощью более простого алгоритма (PBKDF2), чтобы получить начальный ключ. Это обеспечивает базовый уровень безопасности.
Памятьеместный цикл (Ядро Scrypt): Этот начальный ключ затем используется для заполнения большого массива псевдослучайных чисел в памяти системы. Этот шаг критически важен, потому что:
- Весь большой массив должен находиться в памяти для продолжения.
- Алгоритм затем многократно читает из и записывает в случайные места этого массива.
Конечный результат: После перемешивания данных в памяти, финальный результат обрабатывается ещё раз для получения выходного ключа.

Почему этот дизайн безопасен: Злоумышленник, пытающийся угадать пароль, должен выполнить весь этот процесс для каждой попытки. Необходимость использования большого объема памяти для каждой попытки значительно ограничивает их возможность использовать специализированное оборудование (например, ASIC или GPU) для атаки на высокой скорости, поскольку эти устройства обычно оптимизированы для вычислений, а не для большого объема памяти.

Ключевые особенности и цели дизайна Scrypt

Дизайн Scrypt определяется несколькими ключевыми характеристиками, которые работают в совокупности для достижения его целей безопасности:

Функция производного ключа на основе пароля (KDF): В своей основе Scrypt — это KDF, что означает, что он выводит криптографически безопасный ключ из слабого источника (например, пароля пользователя). Это делает его по своей природе устойчивым к атакам угадывания паролей.
Трудоемкость по памяти: Это определяющая особенность Scrypt. В отличие от предшественников, таких как PBKDF2 (которые требуют только вычислительных ресурсов), Scrypt специально разработан так, чтобы требовать больших объемов памяти. Это создает барьер для злоумышленников, использующих специализированное оборудование (FPGAs, ASIC), оптимизированное для чистых вычислений.
Сопротивление ASIC: Основной целью дизайна было снижение доминирования майнеров ASIC в майнинге криптовалют. Требуя быстрого доступа к большим объемам ОЗУ (ресурсу, дорогостоящему для реализации в ASIC), Scrypt стремился уравнять шансы, позволяя потребительскому оборудованию оставаться конкурентоспособным дольше.
Настраиваемые параметры: Scrypt предоставляет адаптивные параметры (N, r, p) которые позволяют разработчикам регулировать стоимость памяти, вычислительные затраты и параллелизм. Эта гибкость позволяет адаптировать его под различные среды, от низконагрузочных веб-входов до высокозащищенного шифрования данных.
Криптографическая безопасность: Комбинация этих особенностей обеспечивает надежную защиту от атак параллелизации и атак с компромиссами времени и памяти, гарантируя конфиденциальность и целостность чувствительных данных в различных приложениях.

Основные области применения и сценарии использования Scrypt

Трудоемкие по памяти свойства Scrypt делают его ценным в двух ключевых областях:

Хеширование паролей: Он широко используется для безопасного хранения паролей пользователей в веб-приложениях и системах. Требуя значительных ресурсов памяти и времени для вычисления каждого хеша, он эффективно предотвращает атаки методом перебора и аппаратно-усиленные атаки, обеспечивая более сильную защиту, чем старые алгоритмы, такие как PBKDF2.
Майнинг криптовалют: Несколько криптовалют, в первую очередь Litecoin и Dogecoin, приняли scrypt в качестве своего алгоритма подтверждения работы. Изначально это было предназначено для майнинга с использованием процессоров и видеокарт потребительского уровня, способствуя децентрализации. Со временем были разработаны специализированные ASIC-майнеры для scrypt, но он остается основным алгоритмом для этих монет.

Конструкция scrypt также повлияла на разработку новых алгоритмов хеширования паролей, таких как Argon2, демонстрируя критическую важность настраиваемого использования памяти в области безопасности.

Преимущества и недостатки scrypt

Преимущества:

Высокая безопасность против аппаратных атак: Его памятьемкая природа обеспечивает превосходную устойчивость к масштабным атакам методом перебора на аппаратном уровне по сравнению с такими алгоритмами, как PBKDF2 и bcrypt. Он специально разработан для использования большого объема памяти, что делает его устойчивым к параллелизации и специализированным аппаратным атакам, таким как ASIC.
Настраиваемость и гибкость: Параметры (N, r, p) позволяют разработчикам точно регулировать баланс между безопасностью, затратами памяти и скоростью вычислений. Эта высокая адаптивность делает его идеальным для различных приложений, от шифрования файлов и безопасности кошельков до защиты паролей.
Доказанный и надежный: Это проверенный временем алгоритм, которому доверяют для защиты паролей в крупных сервисах и который служит основой для криптовалют, таких как Litecoin.
Эффективность в майнинге: Для майнинга криптовалют scrypt менее энергоемкий, чем SHA-256 (используемый в Bitcoin). Монеты на базе scrypt обычно обеспечивают более быстрые транзакции и меньшие комиссии в их блокчейнах.

Недостатки:

Высокое потребление ресурсов: Высокое использование памяти может стать проблемой для устройств с ограниченными ресурсами, таких как IoT-устройства или мобильные телефоны низкого уровня, а также может повлиять на производительность на серверах с высоким трафиком.
Сложная настройка: Выбор правильных параметров требует экспертизы, чтобы избежать создания уязвимости в безопасности или узкого места в производительности.
Теоретические компромиссы: Хотя память-сложная, некоторые теоретические атаки (например, компромиссы по времени и памяти) могут немного снизить её сопротивляемость в сценариях, когда злоумышленники приоритетируют экономию памяти в ущерб времени вычислений.

ASIC-майнеры: профессиональная мощь майнинга Scrypt

Хотя алгоритм Scrypt изначально был разработан для сопротивления ASIC (специализированным интегральным схемам) майнерам с целью продвижения децентрализованного майнинга, технологические достижения в конечном итоге привели к разработке ASIC-майнеров, специально оптимизированных под алгоритм Scrypt. Реализуя алгоритм на аппаратном уровне, эти майнеры достигают значительно большей энергоэффективности и хешрейта, чем GPU и CPU, закрепляя за собой доминирующее положение в майнинге криптовалют на базе Scrypt, таких как Litecoin и Dogecoin.

Для инвесторов и майнеров, стремящихся к крупномасштабному и высокоэффективному майнингу, выбор подходящего ASIC-майнера Scrypt является ключом к успеху. Ниже представлены некоторые из наиболее известных и надежных майнеров Scrypt, признанных за их выдаственную производительность и надежность:

Производитель	Модель	Хешрейт
Bitmain	Antminer L11	20Гх/с
Bitmain	Antminer L9	15Г/16Г/17Г
Elphapex	DG1+	14Г/13Г
Volcminer	D1	15Г/17Г
Fluminer	DG Home 1	2.1Г
Fluminer	L1	5.3Г

Заключение

Благодаря своему инновационному дизайну, требующему много памяти, алгоритм Scrypt занимает незаменимое место в современной криптографии, обеспечивая важный барьер безопасности против масштабных аппаратных атак. В условиях ускоряющейся цифровой трансформации безопасное хранение конфиденциальной информации — будь то пароли пользователей, финансовые данные или блокчейн-активы — стало основной задачей всех систем. Scrypt эффективно решает недостатки традиционных алгоритмов, основанных на CPU (например, SHA-256), сопротивляясь аппаратным атакам благодаря своему уникальному подходу — «использованию потребления памяти для ограничения преимуществ аппаратного обеспечения». Он также заложил основу для раннего децентрализованного майнинга классических монет, таких как Litecoin и Dogecoin, оказав глубокое влияние на логику проектирования механизмов консенсуса блокчейна. Кроме того, его дизайн служит важной основой для развития последующих криптографических алгоритмов, продолжая оказывать значительное влияние на область цифровой безопасности.

Часто задаваемые вопросы

Что делает scrypt отличным от bcrypt или PBKDF2?

Scrypt требует больше памяти чем bcrypt или PBKDF2. Использование большего объема памяти помогает остановить атаки со стороны мощных компьютеров.

Память-устойчивый дизайн Scrypt обеспечивает дополнительную безопасность для паролей и майнинга.

Можно ли использовать scrypt на мобильных устройствах?

Scrypt работает на телефонах и планшетах. Если использовать высокую память, это может замедлить работу устройств. Разработчики выбирают более низкие настройки, чтобы приложения работали лучше.