区块链技术与应用肖臻老师笔记整理之------19-ETH-mining算法

Posted 2021-06-06 云灬沙

注：没有全部复原，抽取了主体知识，加入了一些自己的理解，强烈建议去学习肖臻老师的课程，这绝对算得上是国内区块链讲解的顶级教程，纯学术和技术

Block chain is secured by mining.

bug bounty ;bug悬赏，找到Bug给奖励

BTC的挖矿算法是一个天然的bug bounty

ASIC resistance；如何设计一个对ASIC芯片不友好的系统，让普通PC能参与的？

一种常见的作法是memory hard mining puzzle,如果设计出一个对内存要求很高的puzzle，就能对ASIC进行有效遏制。

LiteCoin:其puzzle是基于scrypt,对内存要求很高的哈希函数，应用于计算机安全领域，与密码相关

洋葱一样的加密检索，会耗费极大的内存，但是一个问题是对于轻节点，SPV证明来说，也需要一样的内存，不符合。difficult to solve, but easy to verify

LiteCoin:出块时间变为了2分半，加了加密算法，除此之外与BTC都是一样的

以太坊也是使用一种memory hard mining puzzle，但是与LiteCoin有很大的不同

以太坊的挖矿算法

​ 使用两个数据集，小的是一个16M的cache,大的数据集是一个1GB的dataset,叫做DAG

1G的dataset是由16M的cache生成的，就是为了便于验证，轻节点只要保存16M的cache,只有需要挖矿的矿工才需要保存这1G的大数据集。

小的数据集的生成方式是：从一个种子节点经过一些运算生成第一个元素，然后依次取哈希，第一个元素取哈希得到第二个元素，第二个元素取哈希得到第三个元素，把数组从前往后进行填充伪随机数就得到一个cache.

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-x9hek3hH-1621330507179)(C:\\Users\\nature\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20210518162136679.png)]

以太坊先生成一个更大的数组，小的cache和大的dataset都是定期增长的，计算机的内存容量也是定期增长的，摩尔定律

大的数组里面的第一个元素的生成顺序：

• 在cache里面随机选取一个A，之后进行运算得到B的位置，如此运行256次最后得到一个哈希值存在第一个位置。
• 求解puzzle的时候使用的是大数据集里面的数，不使用cache,按照伪随机的顺序，从大的数据集中读取128个数，一开始根据block header和nonce算出一个初始的哈希，根据这个哈希映射到大数据集中的某个位置，将它读取出来，对他进行运算，算出下一个值的位置，特殊之处在于，每次读取的时候，除了计算出这个位置的元素之外，把相邻的元素也要计算出来，相当于每次读取两个相邻的元素。64次循环，每次读两个元素，一共128个元素。最后算出一个hash值，与挖矿难度的目标阈值比较一下，是不是符合难度要求，如果不是的话，把Block header里面的nonce替换一下。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qOVnonU4-1621330507182)(C:\\Users\\nature\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20210518162445065.png)]

ethash算法（挖矿算法）伪代码

目前以太坊Miner主要还是以GPU为主，用ASIC芯片的很少

以太坊要从PoW->PoS

权益证明是不挖矿的，这对于ASIC是有很大的风险的。吓唬也是很有用的，哈哈，可以看看视频

Pre-mining；不是真正的挖矿，而是之前在发行之前预留一部分货币给以太坊的开发者，

BTC没有采用这种模式，只不过早期比较容易一些

Pre-sale:预售模式

HashRate:以太坊网络里所有矿工加起来每秒钟计算的hash次数

以太坊和BTC的hashrate不能直接比较，因为以太坊计算一次Hashrate的难度要远远大于Btc

另一种观点认为ASIC是安全的