ASIC 礦機中心化太嚴重？我們設計了一種對抗“礦霸”的算法_ASI:DATA

編者按：本文來自QuarkChain，作者：QuarkChain團隊，星球日報經授權轉載。

我們寫作這篇文章的目的，主要是想通過展示我們關于這個主題的一些初步想法，來和同行進行討論，歡迎大家提意見。動機

眾所周知，比特幣挖礦主要是由是由ASIC礦機來完成的。這是因為ASIC設備的效率比普通CPU高1000多倍。由于高性能ASIC的制造被掌控在少數幾個廠商手中，這引起了人們對于挖礦中心化的擔憂。因此，開發者們提出了幾種抵抗ASIC優化的算法，其中包括：Ethhash、CyptoNight和Equihash。但不幸的是，市場上還是出現了一些針對以上算法進行ASIC優化的礦機，它們聲稱比CPU或者顯卡挖礦顯著的提高了效率。在這些算法中，Ethash可能是被ASIC優化后效率增益最小的一種。Ethash算法的核心思想是通過執行內存密集型操作而取代計算密集型操作。這樣內存的讀取性能成為哈希算法的瓶頸，從而限制ASIC的優化效果。如果假設定制開發的硬件很難提高內存的讀取速度，則通過ASIC對Ethash算法進行優化獲得的性能增益應該非常有限。基于順序統計的哈希算法的想法

聲音 | WAsia Group財富經理：對于機構投資者而言 比特幣越發不可忽視:投資咨詢公司WAsia Group財富經理Andy Edstrom近期在談到傳統金融機構和投資者是否對比特幣感興趣時表示，雖然很多人都心存疑慮，但忽視比特幣可能會付出高昂的代價。他稱：“如果你是機構投資者，無論你是代表他人行事的財富管理公司，還是基金管理公司，你忽視比特幣的借口每天都在減少，這些都是我認為機構投資者現在必須認真考慮的因素。”（AMBCrypto）[2020/2/2]

在Ethash算法的啟發下，我們提出一種新的算法，旨在通過限制ASIC的并行計算能力，從另一個方面來抵抗ASIC對挖礦效率的提升。先讓我們看看ASIC的優化是如何工作的。一組固定指令實際上可以被分解成一個電路流水線，因此每個時鐘周期，ASIC可以同時求解多個輸入值的哈希值。例如，a+b+c+d的指令可以被流水線化，使得每個運算周期可以同時計算3個不同的輸入：1,a0+b0；2,b1+c1；3,c2+d2可以在ASIC中建立多個電路邏輯，同時并發的計算多個指令。例如，上文的a+b+c+d指令可以被設計為(a+b)+(c+d)，將在2個周期中完成計算。目前，這種流水線化的思想還被廣泛地應用于諸如x86之類的現代處理器中，這些x86中具有分支預測器和流水線微處理器。一種避免處理器計算流水線的方法是執行多個if-then-else命令，然后在不同的分支上執行不同的代碼路徑，這使得流水線和分支預測變得很難。為了打破執行過程的并發性，我們可以考慮采用于狀態依賴的思路——任何未來的指令都依賴于當前狀態，而這種狀態可以頻繁地被改變，這意味著我們不能預先執行未來的指令。基于順序統計的哈希算法

動態 | Ravencoin抗Asic升級已完成 算力下降6倍:Ravencoin（RVN）定于北京時間10月2日升級已完成，去Asic化已完成。此前報道，Ravencoin（RVN）此次升級將算法更改為X16R的升級版X16Rv2。改變算法的目的是為了阻止烏鴉幣網絡上ASIC礦機繼續挖礦。升級后RVN算力已從原來的30T下降到5T左右，之前大約有83%到算力是ASIC礦機。[2019/10/2]

在本節中，我們將介紹我們提出的順序統計哈希算法。該算法試圖打破流水線，使代碼的執行路徑變得更加隨機。在介紹這種新算法之前，讓我們重新回顧一下Ethash算法的核心內容，看看Ethash是如何生成一個哈希值的：Input:-state:128-bytestate-datablock:anarrayoflargeamountofdata,eachdatais64bytes-H(x,y):afasthashalgorithm,xandyhasthesamesize,returnthehashvaluewiththesamesizeasx-R(x):returnan32-bitrandomintegerderivedfromxAlgorithm:foriinrange(64):p=R(state)%(len(datablock)-1)newdata=,datablock]state=H(state,newdata)returnstateOshash算法的初步方案如下：Input:-state:128-bytestate-datablock:anlongarraywitheachentrybeing8bytes-H(x,y):afasthashalgorithm,xandyhasthesamesize,returnthehashvaluewiththesamesizeasx-R(x):returnan64-bitrandomintegerderivedfromxAlgorithm:foriinrange(64):p=R(state)%len(datablock)newdata=forjinrange(128/8):newdata=newdata.add(datablock.find_by_order(p))#Removethepthsmallestelementfromdatablockdatablock.remove_by_order(p)#Addarandomdatatothedatablock,e.g.,#datablock.insert(R(]))#Findthenextindex,e.g.,#p=R()%len(datablock)state=H(state,newdata)returnstateOshash算法與Ethash的關鍵差異如下：原算法是根據隨機索引數p去尋值，而新算法根據第p位的最小值去尋值。在讀取了datablock變量中的一個數據后，該數值將被刪除，新的隨機數值值將被插入到datablock中。由于datablock是一個支持有序數據查找的動態列表，因此datablock的有效實現方式可以是一棵具有順序統計的動態搜索樹。想要使用流水線來加速樹的刪除/插入操作是困難的，因為樹的執行路徑是隨機的，并且高度依賴于隨機輸入量。CPU和FPGA實現的性能比較

動態 | AsicBoost與Slush Pool不兼容:據CNN報道，比特幣礦業池運營商Slush Pool敦促礦工不要將他們的Antminer S9設備升級到今天早上由制造商比特大陸發布的新固件補丁AsicBoost，因為會使設備與Slush Pool不兼容。Slush Pool表示正在努力盡快提供自己的解決方案，并會及時通知礦工。[2018/10/23]

我們將對比CPU和FPGA的實現對動態搜索樹進行插入/刪除操作性能，來初步驗證以上思路是否成立。實驗中，我們使用具有以下配置的CPU，CPU的代碼可以在這里找到：CPU型號:Inteli7-7700KOS操作系統:Ubuntu16.04LTS編譯器:g++5.4.0編譯命令:g++-O3-std=gnu++17線程數:1鍵值數:64K鍵值類型:unsigned64-bitrandomintegers性能結果：FPGA：每秒執行397萬個插入/刪除操作CPU：每秒執行446萬個插入/刪除操作幾點補充說明跟FPGA實現的搜索性能比較，FPGA實現的插入/刪除操作的性能要低得多，這是因為每個插入/刪除操作需要更多的執行周期，而每個搜索任務可以在一個周期中完成。實驗中，FPGA的性能是根據Virtex5LX330FPGA測算的，該FPGA可能已經過時了。如果采用最新的FPGA，性能可能會提升一些。CPU的性能是根據單線程/單核測算的，如果使用多線程/多核，性能可能會更高。本測算中CPU中的鍵值大小是64位，FPGA中的是32位。參考文獻https://github.com/ifdefelse/ProgPOWBranchpreditor,Wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/Branch_predictorYang,Y-H.E.andPrasanna,V.K.,HighThroughputandLargeCapacityPipelinedDynamicSearchTreeonFPGA,18thAnnualACM/SIGDAInt.Symp.onFieldProgrammableGateArrays,2010

現場 | Oasis Labs創始人：智能合約可減少摩擦以獲取數據:CoinTime現場報道，今日在火星區塊鏈硅谷峰會上，Oasis Labs創始人兼CEO Dawn Song指出，使用智能合約可以減少摩擦以獲取數據，從而促進更好的機器學習和更好的醫療保健。 此外，智能合約還可以進行欺詐檢測并制作反欺詐解決方案，構建具有隱私保護和機器學習的區塊鏈。[2018/8/29]

Vertcoin礦池呼吁抵制ASIC礦機挖礦: 昨日Vertcoin官方博客發文，呼吁社區共同抵制使用比特大陸ASIC礦機挖礦。他們認為比特大陸的ASIC礦機，以及他們在全球建立的的大型礦產都提高了普通礦工入場的門檻，到了沒有ASIC就無法挖礦的地步。另外，在其銷售礦機賺取巨額利潤的同時，也降低了數字貨幣的去中心化性質，破壞了社區和生態的良性發展。此前，比特大陸表示發布了適用于挖掘門羅幣的螞蟻礦機Antminer X3，并表示將推出挖掘以太坊的ASIC礦機。但Antminer X3的發布遭到了門羅幣團隊的抵制，其CEO表示已修改門羅幣挖礦算法。[2018/3/31]

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