Chia VDF 算法原理剖析_CHI:HST

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。

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；

Colchis Capital將利用Provenance區塊鏈增強房地產資產管理服務:金色財經報道，房地產投資公司Colchis Capital將利用Bison Trails的Provenance區塊鏈來增強其房地產資產管理服務。通過合作，Bison Trails將為總部位于舊金山的Colchis Capital提供節點基礎設施，可用于增強其投資策略。據悉Provenance為房地產投資管理帶來了更高的效率和透明度。[2021/10/6 20:08:09]

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；

Function：即結果是確定性的，輸入x，就會得到y。

MXC抹茶今日16:00上線CHI 開放USDT交易:據官方公告，12月31日16:00，MXC抹茶考核區上線CHI（Chi Gastoken），開放USDT交易，現已開放充值和提現。12月31日12:00-1月3日12:00，凈充值不低于5萬CHI的用戶，可根據凈充值額占比瓜分5000 USDT，單名用戶最高獎勵300 USDT。資料顯示，CHI是去中心化交易平臺1inch的Gas Token，平臺用戶使用CHI支付手續費可享手續費折扣。注：由于該TOKEN鏈上精度為0，因此充值及提現數量需為1的整倍數，有小數數值將導致充值及提現不會成功。[2020/12/31 16:09:33]

GHST (Aavegotchi)將于今日 21:10上線BiKi觀察區:據官方消息，GHST (Aavegotchi)將于今日 21:10上線BiKi觀察區，開放GHST/USDT交易對和提現業務。現已開放充值。

GHST是作為DAICO（DAO治理的代幣銷售）發起的，這意味著所籌集的資金由社區管理。GHST被描述為啟用了DeFi的加密收藏品項目，使用戶可以收集、競爭和組合他們的Aavegotchis，以獲得游戲化的DeFi體驗。[2020/9/22]

Figure1POT

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。

聲音 | Peter Schiff：錯把PIN當成密碼 因此導致錢包被注銷:黃金支持者Peter Schiff發推稱，我的比特幣之謎解開了。我把我的PIN錯當成密碼了，當區塊鏈更新他們的應用程序時，我被注銷了。我試著用我唯一知道的“密碼”PIN重新登錄。我也從來沒有我的seed的副本，這是代價高昂的錯誤！據悉，Peter Schiff此前表示他失去了所有的BTC，他的錢包不知何故損壞，并且密碼不再有效。[2020/1/23]

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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