算力筆記
㈠ 011：Ethash演算法|《ETH原理與智能合約開發》筆記
待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。
課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第四課分為三部分：
這篇文章是第四課第一部分的學習筆記：Ethash演算法。
在介紹Ethash演算法之前，先講一些背景知識。其實區塊鏈技術主要是解決一個共識的問題，而共識是一個層次很豐富的概念，這里把范疇縮小，只討論區塊鏈中的共識。
什麼是共識？
在區塊鏈中，共識是指哪個節點有記賬權。網路中有多個節點，理論上都有記賬權，首先面臨的問題就是，到底誰來記帳。另一個問題，交易一定是有順序的，即誰在前，前在後。這樣可以解決雙花問題。區塊鏈中的共識機制就是解決這兩個問題，誰記帳和交易的順序。
什麼是工作量證明演算法
為了決定眾多節點中誰來記帳，可以有多種方案。其中，工作量證明就讓節點去算一個哈希值，滿足難度目標值的勝出。這個過程只能通過枚舉計算，誰算的快，誰獲勝的概率大。收益跟節點的工作量有關，這就是工作量證明演算法。
為什麼要引入工作量證明演算法？
Hash Cash 由Adam Back 在1997年發表，中本聰首次在比特幣中應用來解決共識問題。
它最初用來解決垃圾郵件問題。
其主要設計思想是通過暴力搜索，找到一種Block頭部組合（通過調整nonce）使得嵌套的SHA256單向散列值輸出小於一個特定的值（Target）。
這個演算法是計算密集型演算法，一開始從CPU挖礦，轉而為GPU，轉而為FPGA，轉而為ASIC，從而使得算力變得非常集中。
算力集中就會帶來一個問題，若有一個礦池的算力達到51%，則它就會有作惡的風險。這是比特幣等使用工作量證明演算法的系統的弊端。而以太坊則吸取了這個教訓，進行了一些改進，誕生了Ethash演算法。
Ethash演算法吸取了比特幣的教訓，專門設計了非常不利用計算的模型，它採用了I/O密集的模型，I/O慢，計算再快也沒用。這樣，對專用集成電路則不是那麼有效。
該演算法對GPU友好。一是考慮如果只支持CPU，擔心易被木馬攻擊；二是現在的顯存都很大。
輕型客戶端的演算法不適於挖礦，易於驗證；快速啟動
演算法中，主要依賴於Keccake256 。
數據源除了傳統的Block頭部，還引入了隨機數陣列DAG（有向非循環圖）（Vitalik提出）
種子值很小。根據種子值生成緩存值，緩存層的初始值為16M，每個世代增加128K。
在緩存層之下是礦工使用的數據值，數據層的初始值是1G，每個世代增加8M。整個數據層的大小是128Bytes的素數倍。
框架主要分為兩個部分，一是DAG的生成，二是用Hashimoto來計算最終的結果。
DAG分為三個層次，種子層，緩存層，數據層。三個層次是逐漸增大的。
種子層很小，依賴上個世代的種子層。
緩存層的第一個數據是根據種子層生成的，後面的根據前面的一個來生成，它是一個串列化的過程。其初始大小是16M，每個世代增加128K。每個元素64位元組。
數據層就是要用到的數據，其初始大小1G，現在約2個G，每個元素128位元組。數據層的元素依賴緩存層的256個元素。
整個流程是內存密集型。
首先是頭部信息和隨機數結合在一起，做一個Keccak運算，獲得初始的單向散列值Mix[0]，128位元組。然後，通過另外一個函數，映射到DAG上，獲取一個值，再與Mix[0]混合得到Mix[1]，如此循環64次，得到Mix[64]，128位元組。
接下來經過後處理過程，得到 mix final 值，32位元組。（這個值在前面兩個小節《 009：GHOST協議 》、《 010：搭建測試網路 》都出現過）
再經過計算，得出結果。把它和目標值相比較，小於則挖礦成功。
難度值大，目標值小，就越難（前面需要的 0 越多）。
這個過程也是挖礦難，驗證容易。
為防止礦機，mix function函數也有更新過。
難度公式見課件截圖。
根據上一個區塊的難度，來推算下一個。
從公式看出，難度由三部分組成，首先是上一區塊的難度，然後是線性部分，最後是非線性部分。
非線性部分也叫難度炸彈，在過了一個特定的時間節點後，難度是指數上升。如此設計，其背後的目的是，在以太坊的項目周期中，在大都會版本後的下一個版本中，要轉換共識，由POW變為POW、POS混合型的協議。基金會的意思可能是使得挖礦變得沒意思。
難度曲線圖顯示，2017年10月，難度有一個大的下降，獎勵也由5個變為3個。
本節主要介紹了Ethash演算法，不足之處，請批評指正。
㈡ 初識挖礦——心得筆記
1.背景
因利益驅動，且對挖礦產業產生較大的興趣，作為小白一枚，近期做出投資挖礦的決定。經過了兩天的學習和跟入行的前輩咨詢，對挖礦行業有了一個淺顯和初步認知，在這里做一個簡要的筆記。
2.挖礦的目的及動機
從宏觀的比特幣產業角度來看，挖礦是比特幣區塊鏈的上游產業，挖礦的目的是通過工作量證明（POW）機制，來維護比特幣區塊鏈的安全運行，以防止雙重支付。其本質是爭取鑄幣的權利。
以礦工角度來看，礦機消耗自身的算力及電力，通過運算出隨機散列值的結果，來爭奪比特幣區塊鏈上的記賬打包權，並向全網節點廣播新產生的區塊，以此獲取新產生區塊的比特幣獎勵及交易手續費。
3.挖礦的時機
2020年之前區塊鏈獎勵減半，對這個產業的受益影響未知，或許在這個之前都是好機會。對於想要了解挖礦知識，並想要投資礦機的小白來說，最好的時機就是現在。就算是失敗了，那就當試錯了唄，快速的試錯，才是最正確的失敗姿勢，萬一成功了呢？
4.區塊獎勵數量減半及不確定性
政策的影響是最大的不確定性因素，今年9月金融監管部門揮舞大棒，已讓國內的交易所陸續關門歇業。而對礦場的態度依然朦朧，目前來看還算風平浪靜，對於這個暫不落地的靴子，時間是最好的答案，投資挖礦者需有清醒的認識，做好風險防範，控制投資比例，必要時候做出止損措施。
5.挖礦的投資邏輯
和區塊鏈投資虛擬貨幣一樣，挖礦是一個必須穿越牛熊才能穩定地長期獲利，即在熊市的時候，雖然價格不美麗，但由於競爭的算力要求低，可以在單位時間獲取更多的比特幣，這個時間段是低成本囤積比特幣的大好時機，可以囤積最大數量的比特幣。在牛市的時候比特幣價格持續上漲，對算力要求增大，雖然收入比特幣的數量會減少，但價格變得美麗了，熊市囤積的比特幣在這個時候，才是真正收貨的季節。
當然這個投資邏輯是基於比特幣價格的長期增長。那麼在宏觀時間的尺度上，基於它內在強大的邏輯架構，所帶來的先進的區塊鏈技術，基於它在未來的廣泛應用，而我選擇相信。在微觀的當下，就個人投資而言，做好風險防範與對沖准備，且走且看且分析，畢竟小心使得萬年船！
㈢ 002：以太坊簡介|《ETH原理與智能合約開發》筆記
待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。
課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第一課分為四部分：
這篇文章是第一部分的學習筆記：以太坊簡介。
以太坊是目前公認的區塊鏈2.0，相比於區塊鏈1.0（比特幣），其最大的特點是引入了智能合約，從而從單一的數字加密 Token 技術轉化為一個區塊鏈分布式應用的平台。以太坊本身不包含任何具體的應用，它主要是提供基礎平台和工具，使得開發者可以在其基礎之上開發出各種各樣的應用。可以說，以太坊有著巨大的潛力，它最終可能會發展出分布式、自動化、自組織的最高形態。
第一，我們可以通過學習以太坊的技術，領會區塊鏈技術發展的脈絡，改進的思路/路徑，從而緊跟區塊鏈技術發展的前沿，預測下一步的趨勢。
第二，DAPP（分布式應用）生態系統目前的發展也是蒸蒸日上，蓬勃發展，據不完全統計，現在有數百種應用之多，顯而易見的，對於開發人員的需求也是水漲船高，需要大量的開發人員。目前非常有名的應用有加密貓、各類側鏈應用、ERC20 Token如幣安幣火幣等等。
2013年，創始人 Vitalik Buterin 針對比特幣存在的一些問題以及局限性，提出把「智能合約」構想應用於區塊鏈領域，希望打造一個基於區塊鏈的多方計算的智能化通用平台，並通過比特幣融資進行開發。
2014年，以太坊基金會在瑞士成立，管理並運營整個項目。
前5大礦池佔83%的算力，很集中。
目前大約有16000個全節點，其中，美國5461（34%），中國1839（11.5%），俄羅斯963（6%），德國920（5.7%），加拿大875（5.45%）。全節點每天都有動態變化。分布情況也反映出各個國家的參與熱度。