以太坊挖礦casper
⑴ cspr項目落地了嗎
沒有落地。Casper是一個基於CasperCBC（以太坊的分片方案質押）構建的分片公鏈平台。主要是面向企業端提供區塊鏈技術服務。創始人為MrinalManohar和部分團隊成員是來自於原以太坊2.0團隊，整體實力不錯。Casper的核心機制是虛擬機可轉譯Solidity編程語言，可以讓基於以太坊的項目安全輕松地轉移到Casper上。Casper並提供了一個開放的編碼標准來支持Rust、Assembly、Script，以及所有可以編譯為WebAssembly（WASM），由於Casper是基於以太坊2.0的基礎協議CasperCBC所構建的，所以在未來發展上相比其他公鏈可能更兼容以太坊，該項目募資超過3200萬，團隊實力和運營都不錯。casper自3月份上線主網後，目前更新了1.3.0版本，引入了智能合約功能，並改進了對合約中大型數據結構的支持以及多項網路改進。和產品工程和全流程服務企業QuESTGlobal達成合作，開始向各行業提供提供新的供應鏈模式。生態應用方面還未有實質進展，公鏈項目的產品發展周期普遍較長。從項目的應用場景看，cspr短期內可能不會較大突破，生態應用的落地仍需較長時間，項目資助可以，需要時間發展。
⑵ 簡評三個基於VRF的共識演算法
上交所技術公司 朱立
Algorand、Dfinity和Ouroboros Praos三個共識演算法（Dfinity雖然是項目名，這里用來稱呼其共識演算法也應無不妥）近期較受關注，而且都是基於VRF(Verifiable Random Function) 設計，可以對照學習。Algorand的版本很多，以下單指 1607.01341v9 ，暫稱其為Algorand'（筆者手中另有Algorand的 最新版本 ，其中已對下文提及的幾處問題完成了修正，可與本文參看）。
一、VRF的共性
VRF的意義很好理解——用以完成出塊人（群）的隨機選擇。為此，VRF的返回值應盡力難以預測。先看Algorand'和Dfinity的套路是怎麼做的：大體上是先將前一個隨機數（最初的隨機數卻是協議給定的）和某種代表高度、輪次的變數進行組合，用某種私鑰對之進行簽名（或者是先簽名再組合），最後哈希一下得出最新的隨機數。這樣產生的隨機數旁人很容易驗證其合乎演算法，"V"就這樣得到了；而哈希返回值又是隨機分布的，「R」也因此得到保證。在此過程中，為降低操縱結果的可能性，有兩個注意事項： A) 簽名演算法應當具有唯一性，也就是用同一把私鑰對同樣的信息進行簽名，只有一個合法簽名可以通過驗證——普通的非對稱加解密演算法一般不具備這個屬性，如SM2。如果用的簽名演算法沒有這種uniqueness屬性，那在生成新隨機數的時候就存在通過反復多次嘗試簽名以挑出最有利者的餘地，會降低安全性。 B) 避免在生成新隨機數時將當前塊的數據作為隨機性來源之一，比如引用本塊交易列表的merkle root值等等，因為這樣做會給出塊人嘗試變更打包交易順序、嘗試打包不同交易以產生最有利的新隨機數的餘地。在設計和檢視新的共識演算法時，以上兩個注意事項是要特別留意的。
考察一下VRF的返回結果應該如何運用。目前所見用法中，VRF的返回結果可以用來公開完成節點或節點群體的選擇，也可以私密地完成選擇。以Dfinity為例，它是利用mod操作來唯一、公開地確定一個Group。Algorand'、Ouroboros Praos是私密選擇的範例，大致套路是對VRF的最新返回值，配上輪次等變數後用私鑰進行簽名並哈希，如果哈希值小於某個閾值，節點就可以私密地知道自己被選中。這種方法很可能在網路節點數較多時的表現會更穩定，否則幸運兒個數上下波動會較大，進而影響協議表現，包括空塊和分叉。
二、簡評強同步假設版本的Algorand'
私密選擇提供了較強的抗擊定點攻擊的能力，但由於幸運兒的總數對於任何一個幸運兒都是不能預知的，也因此給後續共識演算法的設計和區塊鏈的優化帶來了困難。Algorand『採用了很強的同步網路假設（同步網路假設下的共識演算法當然容易做一些），要求預先知道網路消息傳播時間的上限：在固定時間內完成對固定比例的用戶的網路傳播。比如要知道，1KB消息，在1秒鍾內完成全網95%的傳播，而1MB消息需要1.5分鍾完成全網95%的傳播。但這個傳輸上限應該如何選擇？ 通過一段時間的統計結果再乘以一個系數這種經驗統計？只能說「感覺上可以」，但如果要嚴謹和安全，Algorand『演算法應該補充證明即使在遭遇DDOS或互聯網擁堵的情況下消息傳播嚴重超限後演算法仍然能夠保證安全——然而這個證明是缺失的。作為對照，Ouroboros Praos公開承認之前在同步網路假設下設計的Ouroboros協議在非同步網路條件下會出錯，所以才又做了Ouroboros Praos；新版本的Algorand承認在弱同步網路時會在不同的塊上達成共識（後續網路恢復強同步時分叉可以得到解決）雲雲，這些都可資參考。
即使我們暫且認可Algorand'演算法可以通過設定一個很大的傳播時間上限來回應上述問題，但隨之而來的是此時可以看出此演算法缺乏一個非常好的特性：Responsiveness。這個特性指的是：若一個協議被設計為在一個較大的傳播時間上限DELTA下工作，但若實際傳播時間是較小的delta，則協議的實際推進步調將只和delta有關，這種協議被稱為Responsive的。具有Responsive特性的共識演算法再配以同步網路假設會非常理想——出於安全，上限可以設置很大，然而協議執行速度只和當時網路條件有關。Algorand'並不具有這種特性。平均而言，Algorand'完成共識所需的消息傳送次數是11輪，每輪如果要確保安全，完成共識的時間就會很長，單個分區的吞吐量就不會太高。當然，架構設計涉及很多取捨，最終評價一個演算法好還是不好還是要回到初心——准備拿來實現的目標是什麼。上述分析只是嘗試客觀地指出Algorand'演算法的幾個少為人知的固有特徵，供讀者自行評估。
三、簡評Dfinity的可擴展性問題
私密選擇並且立即上任的做法，也給系統分片帶來了極大挑戰。Dfinity是明確要做分片(Sharding)的，所以必須直面挑戰。可擴展性問題非常復雜，完整解決這個問題需要通盤考慮網路、存儲、計算三方面的可擴展性——時下大多數區塊鏈3.0項目只注意到計算的分片和可擴展性，忽略了其餘二者，從而不可能真正實現理想的擴展。由於公鏈節點網路帶寬的制約，計算合約所需的數據通常很難迅速地從一個節點拷貝到另一節點，所以就算用VRF實現了飄忽來去的出塊節點選擇，存儲節點是沒法同樣飄逸如風的。明顯的選擇有那麼幾個：全部節點存儲全部數據，不同節點靜態地分配用來存儲不同分區。前者的可擴展性很差，對於後者而言，如果出塊節點漂浮不定且出塊節點還需要完成合約運算，就意味著基於P2P網路來回遠程訪問存儲，性能多半急劇下降；動態決定的出塊節點只完成排序共識，計算能力和存儲捆綁，通過靜態分區提供可擴展性，可能是合理的應對。然而，最可恨的就是「然而」二字——即使如此，系統還存在一處對存儲和網路構成壓力的所在：最終用戶提交的待打包交易。普通公鏈（先不考慮EOS那種）的帶寬有限，如果用戶提交的待打包交易必須粗放型地全網泛濫傳播，那現有網路帶寬可以提供多少TPS？如果出塊節點是靜態分區或者至少提前一段時間公開知曉，事情尚有迴旋餘地；如果出塊節點是如此飄忽不定，而且直到最後一刻也只有這些節點自己知道，那無論是用戶還是出塊節點候選人看起來最直接的應對之道就是全網泛濫傳播全部待打包交易、保存全部待打包交易，這樣帶寬和存儲仍然成為系統瓶頸。
所以這里碰到的，本質上還是安全、可擴展性、去中心化的不可能三角。
四、簡評Ouroboros Praos
BM懟 Ouroboros的文字已經流傳廣泛。BM的話當然有些明顯是不對的，比如Ouroboros的DPOS是指"Dynamic [stake distribution] POS"而不是BM的Delegate POS，但其關於Pareto分布的評論則值得玩味。如果我們仔細瀏覽後出的Ouroboros Praos，可以發現協議的安全假設和安全證明完全沒有考慮經濟博弈因素，因此洋洋灑灑的證明很可能會不得要領而錯過真正需要防護的方向——畢竟一直以來POS/DPOS這些協議的血管裡面流淌的就是基於經濟博弈和人性進行設計的血液。最明顯的例子是在forward secure signature的實現方法上，協議目前的設計是要求每個好的節點自覺主動地安全刪除用過的私鑰，而完全沒有考慮近乎零的私鑰保存成本如何面對bribe attack的誘惑，然而這卻是值得考慮的。除了形式化證明之外，Ouroboros Praos本身並沒有太多值得關注的協議特徵，總體上就是用VRF抽簽結合POS演算法並針對某些安全假設進行了形式化證明，其做事的態度是非常值得贊賞的。
五、總結
這幾個演算法本身頗有創意，也很值得學習。與此同時，在看過以太坊CASPER目前披露的分區技術後，筆者的體會是：區塊鏈3.0的競爭才剛剛開始，從以太坊團隊的技術路線看，他們的技術考量和選擇要比很多宣稱要超越以太坊的團隊來得深刻和全面。如果當真要超越以太坊，還是應該先從理解以太坊開始。
順便感謝趣鏈邱煒偉博士對本文的貢獻！
⑶ 以太幣的發行
以太幣
天天在說的以太幣，到底是怎麼產生和發行的，這里做個簡單介紹。
首先以太坊幣是以太坊發行的一種數字貨幣，這個我想大多數人都清楚。
以太幣來源
那麼以太幣的來源包括以下幾部分：
礦前獎勵：預付款給與貢獻者6000萬個以太幣
區塊的獎勵：目前挖出一個區塊獎勵5個以太幣給礦工。
叔塊獎勵：這個和比特幣不同，礦工在挖出一個區塊後，但是並不是在主鏈上，那麼這個區塊叫做叔區。如果這個叔區塊在後續挖礦中作為叔區塊被引用了，那麼挖出這個區塊的礦工獲得7/8的區塊獎勵，也就是4.375個以太幣，且另外引用這個區塊的礦工獲得0.15個以太幣，注意，這里的引用最多兩個。
比特幣的總量是2100萬個，那麼以太幣也不是無限生成的，每年以太幣發行1800萬。之前筆者文章中有提到過，這個數字貨幣因為密鑰的丟失，所以每年的發行和意外的丟失會達到一個動態的平衡。並不是你看官方數據有多少就真正有多少在流通，這個應該能理解。
以太坊在不久將來會採用casper的機制，這個和目前的GHOST機制不一樣。具體的機制還待看。
礦工角度來看
從礦工的角度來看待以太幣，那麼就分為三塊：
挖礦的獎勵，這個還是5個以太幣。（固定收益）
交易的手續費，之前就有人一直在問萬一哪天比特幣2100萬挖完之後，挖礦如何獲得收益，那麼交易費就是其中的一項收益，以太坊上交易都會帶上交易費用，那麼這個也就是礦工的一部分所得。（動態收益）
叔區塊收益，上文就提到過的，這個區塊如果有叔區塊，那麼從叔區塊中獲得1/32個以太幣也就是0.15個以太幣的收益。且每個區塊至多引用兩個叔區塊，被引用過的區塊不能再被引用。（動態收益）
以太幣的單位：
基本單位為wei，下表具體是各個比例：
單位維度個數 (wei)
wei1 wei1000
Kwei1e3 wei1000000
Mwei1e6 wei1000000000
Gwei1e9 wei1000000000000
microether1e12 wei10000000000000000
milliether1e15 wei10000000000000000000
ether1e18 wei10000000000000000000000
叔區塊獎勵
回過頭感覺有必要再說下叔區塊的獎勵：
叔區塊顧名思義是區塊的父區塊的兄弟區塊。那麼區塊鏈只有一條主鏈，故叔區塊不在主鏈上，導致叔區塊的原因，由於是網路的延遲沒有同步，那麼一個叔區塊如果引用在有效的主鏈上，挖出叔區塊的礦工獲得4.375個以太幣（區塊獎勵的7/8）。上文說到叔區塊的引用獲得獎勵，那麼這個獎勵對挖到叔區塊的礦工也是有一個間隔層數的關系。具體如下：
間隔的層數獲取的比例以太幣
17/84.375
26/83.75
35/83.125
44/82.5
53/81.875
62/81.25
參考：《以太坊技術詳解與實戰》
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⑺ 《區塊鏈項目開發指南》讀書筆記
ethash
答：在DAPP中，沒有一個中心伺服器來協調節點，或者決定什麼是對，什麼是錯，因此應對這個挑戰確實不容易，一致性協議（concensus protocol）可用於解決這個問題。
補充：共識演算法的核心就是解決拜占庭將軍問題（分布式網路一致性問題）。
答：修改bug或者更新DAPP很困難。
如果我需要從一個中心化應用抓取數據，如車輛違章信息，怎麼保證抓取的數據是真實有效的？
答：為了訪問中心化的API，可以使用Oraclize服務可以作為中間人，Oraclize為從中心化服務智能合約中抓取的數據提供TLSNotary驗證。
中心化應用的所有者需要有盈利才能長期維護應用的運行，而DAPP雖然沒有所有者，但是跟中心化應用一樣，DAPP節點需要硬體和網路資源才能維持運行。DAPP節點需要一些有用的回報來維持運行，於是內部貨幣登場了。大多數DAPP都有內置內部貨幣，或者可以說最成功的DAPP都有內置內部貨幣。如以太幣
授權的DAPP不對所有人開放。授權的DAPP繼承了免許可權DAPP的全部屬性，但需要許可權才能參與到網路中去。授權的DAPP與免許可權的DAPP的共識協議是不同的。授權的DAPP沒有內部貨幣。
超級賬本（Hyperledger）項目致力於開發創建授權的DAPP技術。
為什麼少數國家認定比特幣是非法的，大部分國家對此還沒有做出決定呢？原因如下：
星際文件存儲系統（InterPlanetary File System）是一個去中心化的文件系統。
目標是通過使交易幾乎瞬間完成，並隱藏交易賬戶的信息，還可以防止他人用ISP追蹤所有者。
任何人都可以成為以太坊網路中的礦工。每個礦工獨自解決問題，第一個解決問題的礦工是勝利者，它得到的回報是5個以太幣和該區塊中全部交易的交易費。區塊鏈中有多少個區塊沒有限制，可以生成的以太幣總數也沒有限制。
網路中的任何節點都可以檢查區塊鏈是否合法，首先檢查交易在區塊鏈中是否合法以及時間戳的驗證情況，然後檢查區塊的目標值和隨機數是否合法、礦工是否得到合法的回報等。
節點是如何發現網路中的其他節點的呢？
以太坊的節點發現協議：Kadelima，在這種協議中，有一種特殊節點Bootstrap節點。它保存了一段時間內與它連接的所有節點列表，但其本身不保存區塊鏈。
當對等節點連接到以太坊網路時，它們首先連接到Bootstrap節點。
可以有多種以太坊實例，也就是說，不同的網路每個都有自己的網路ID。
兩種主要的以太坊網路是主網和測試網。以太幣在主網上交易，而測試網供開發人員測試。
一個去中心化的通信協議，它支持廣播、用戶到用戶、加密信息等，但不用於傳輸大數據。
一個去中心化的文件系統。
geth為其他應用提供了與其通信的JSON-RPC API。使用HTTP、WebSocket和其他協議服務於JSON-RPC API。
JSON-RPC API提供的API分成如下類型：
以太坊網路中的節點默認用 30303 埠通信。
--networkid 用於指定網路ID，1代表主網網路ID，預設默認值為1，2代表測試網路ID
--dev 標記運行一個私有網路
--etherbase 指定挖礦賺取的回報存入的錢包地址
--unlock 解鎖一個或者多個賬戶
以太坊錢包與geth捆綁在一起。運行以太坊時，它會嘗試發現一個本地geth實例並與之連接；如果它不能發現geth正在運行，它就啟動自己的geth節點。以太坊錢包使用IPC與geth通信。geth支持以文件為基礎的IPC。
以太坊下一個主要更新的名字。Serenity把共識協議改為casper，並將整合狀態通道和分片。
Casper 實施了一個進程，使得它可以懲罰所有的惡意因素。這就是權益證明在Casper下是如何工作的：
驗證者押下一定比例的他們擁有的以太幣作為保證金。然後，他們將開始驗證區塊。也就是說，當他們發現一個可以他們認為可以被加到鏈上的區塊的時候，他們將以通過押下賭注來驗證它。
如果該區塊被加到鏈上，然後驗證者們將得到一個跟他們的賭注成比例的獎勵。但是，如果一個驗證者採用一種惡意的方式行動、試圖做「無利害關系」的事，他們將立即遭到懲罰，他們所有的權益都會被砍掉。正如你可以看到的，Casper被設計成可以在一個無需信任的系統上工作，並且是更加拜占庭容錯的。
支付通道 功能允許將兩個以上向另一個賬戶發送以太幣的交易合並成兩個交易。其工作原理為：假設X是一個視頻網站老闆，Y是個用戶。X每分鍾收費1個以太幣。現在X想讓Y看視頻期間每分鍾交一次錢。當然，Y可以每分鍾廣播交易，但是這里有些問題，例如X不得不等待確認，所以視頻就會中斷一會。支付通道可以解決這個問題。使用支付通道，Y可以廣播一個鎖定交易，為X把一些以太幣（比如100個以太幣）鎖定一段時間（比如24小時）。現在每看完一分鍾視頻，Y將發送一個簽名記錄表示可以解鎖，一個以太幣就進入X的賬戶，其餘的進入Y的賬戶。再過一分鍾，Y將發送一個簽名記錄表示可以解鎖，兩個以太幣就進入X的賬戶，其餘的進入Y的賬戶。Y觀看X網站的視頻過程中，該過程將持續。現在假設Y看完了100小時視頻或者24小時時間到了，X將向網路廣播最後的簽名記錄，以把錢收到自己的賬戶里。如果X沒有在24小時內提款，全款會返還給Y。所以在區塊鏈中，我們將看到lock和unlock兩種交易。
Sybil攻擊
51%攻擊
補充：不能存儲較大數據，目前有Swarm與IPFS等分布式存儲方式可供選擇
把所有東西都存在內存里，因此，節點一旦重啟，將丟失以前的狀態。
默認監聽埠：8545