Chia VDF 算法原理剖析_CHI:KEL

隨著爆火產品Chia的出現，挖礦行業又有了更新穎親民的玩法，即低門檻的硬盤挖礦方式，這種挖礦方式讓越來越多的普通人能夠參與到挖礦中來，一起感受區塊鏈行業的熱潮。

根據Chia的白皮書介紹，Chia采用的共識機制是空間證明和時間證明(POT,ProofOfTime)。POS主要用來證明用戶的確有未使用空間可以用來存儲，而POT則用來保證整個系統的安全性，其主要算法是VDF可驗證延遲函數，VDF得出的運算結果必須經歷一定的時間，并且可以由網絡中的任何節點快速認證，增加POS獲得出塊權的概率。

孫宇晨：繼續專注在中國的投資，并加倍實施 all-in-China 戰略:1月9日消息，波場創始人孫宇晨在推特上表示：“隨著世界從COVID-19大流行中復蘇，我們很高興繼續專注于在中國的投資，并加倍實施我們的all-in-China戰略。”[2023/1/9 11:02:20]

Verifiable：即經過一定次數的計算后，prover可以快速生成一個小的proof來證明計算有效性，verifier不用重復執行計算就可以得知計算的正確性；

Delay：即prover只有執行正確次數的計算后，才能得到正確的結果，不會出現沒達到指定次數前，就得到正確結果的情況；

AOFEX云算力平臺正式上線，首期發售Chia Network云算力:據官方消息，AOFEX云算力平臺現已正式上線，AOFEX Global致力于挖礦即服務的信條，使用最新技術提供多算法、多幣種的云挖礦服務，為客戶提供不同規模的加密數字貨幣挖礦能力的一站式解決方案。AOFEX云算力平臺首期發售Chia Network云算力，于 2021 年 4 月 27 日 18:00（GMT+8）開啟售賣，使用AQ即可參與。

AOFEX數字貨幣金融衍生品交易所，旨在為用戶提供優質服務和資產安全保障。[2021/4/27 21:03:24]

Function：即結果是確定性的，輸入x，就會得到y。

Chiliz推出的所有粉絲代幣均已上線CoinGecko:11月9日，由金融科技公司Chiliz推出的所有粉絲代幣均已上線CoinGecko。

Chiliz是一個以區塊鏈為基礎的體育競技平臺，搭建了一個基于區塊鏈的粉絲互動系統，球迷可以通過該應用購買原生代幣Chiliz，然后用其購買球隊的粉絲代幣（FanToken）。粉絲代幣是限量發行的，擁有代幣的球迷可以對俱樂部的球衣顏色、體育場音樂和徽標、友誼比賽、慈善陣容等方面的事宜進行投票。目前已與巴薩羅那、尤文圖斯、巴黎圣日爾曼、馬德里競技等多個體育競技團隊達成合作并推出代幣。[2020/11/9 12:06:46]

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動態 | Peter Schiff指責布BK資本創始人向散戶投資者傾銷比特幣:長期支持黃金、對比特幣持懷疑態度的Peter Schiff指責布BK資本創始人Brian Kelly向散戶投資者傾銷比特幣。Peter指出，去年8月在CNBC發布的視頻中，Kelly表達了支持比特幣的態度，當時比特幣的價格大約為7400美元，但Kelly大膽地宣稱，“如果你正在尋找比特幣的切入點，那么這可能就是這個地方”。 8月的視頻中Kelly 表示加密貨幣市場“完全被低估、正在接近底部”。但Kelly最近透露卻表示他持有比特幣凈空頭頭寸。這意味Kelly可能一直在做空，但卻向CNBC的散戶投資者表達出看多的觀點。又或者是他最近才做空，然而，這意味著Kelly沒有資格談論加密貨幣的價格走勢，因為他迄今的預測完全錯誤。[2018/12/19]

VDF的計算

基于Chia的設計模式，如果某個節點的VDF計算速度高于其他節點，有可能會發起某種安全攻擊。因此，為了避免這一威脅，Chia希望節點中運行的VDF算法是最高效的，所以基本沒有什么優化空間。為此，Chia還舉辦了兩次VDF效率競賽，以高額的獎勵來吸引業內精英參與到本次活動中來，廣泛汲取大家的智慧，來獲取效率最高的VDF。

如上圖所示，Chia里用到的VDF算法其實很簡單，就是對一個數x進行連續的T次平方計算，x是一個未知階的群組的元素。為什么是未知階的群組，其中緣由也很簡單：

如果群組的階為d，那么根據群組的性質：x2^T=x(2^T)%d

就會存在未達到指定次數T，就得到正確結果，這與Chia的設計不一致；因此，群組的階是無法被知道的；生成未知階的群組的方式有兩種：

基于RSA的群；

虛二次域類群；

當選擇基于RSA的方式時，群的階N=pq，其中p、q都是很大的素數且不可公開，因此，計算這種群的階的難度就和分解大數N一樣困難。所以被認為是安全的，但是，這種方式需要可信設置，即p、q由可信第三方生成，或許也可以用MPC的方式，但是總之，它需要可信設置；

而基于虛二次域的類群可以消除可信設置，因為一個滿足|d|=3mod4關系的負大素數生成的類群，計算其階是困難的，由于這個大素數可以公開，因此這種方式可以很容易的生成無須可信設置的未知階的群。

了解了背后的數學概念，下面讓我們再看一下，基于虛二次域類群的元素的平方應該如何計算，如下圖所示：

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NUDUPL算法為目前為止，計算虛二次域平方的最有效的方法，這也是在兩次VDF算法競賽中，參賽者們選用最多的方法。圖2、圖3展示了算法的兩個主要分支，其中m=(a,b,c)、M=(A,B,C)都是群中元素的表示形式。

VDF的證明

由圖1可知，prover除了需要做T次計算外，還需要生成一個證明，來證明計算的正確性，關于VDF的正確性論證，這篇論文中給出了兩個經典的方法，Chia采用的是Wesolowski的論證方法，此方法的過程如下圖所示：

算法本身簡單，且好理解。和論文中的Pietrzak算法相比，該算法生成證明更小，驗證proof更快。

結語

經過一段時間的研究和測試，Chia目前采用的VDF算法確實相當高效，從算法上，已經尋找不出可以大幅優化的點。“軟的不行就來硬的”，這也是為什么我們仍然堅持把Chia的VDF算法研究的很深入的一個原因，目前已經著手硬件優化設計。從理論上講，具有更高效率的VDF計算，可以獲得更高的挖礦效率，這也是我們的目標。

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