算力笔记
㈠ 011:Ethash算法|《ETH原理与智能合约开发》笔记
待字闺中开发了一门区块链方面的课程:《深入浅出ETH原理与智能合约开发》,马良老师讲授。此文集记录我的学习笔记。
课程共8节课。其中,前四课讲ETH原理,后四课讲智能合约。
第四课分为三部分:
这篇文章是第四课第一部分的学习笔记:Ethash算法。
在介绍Ethash算法之前,先讲一些背景知识。其实区块链技术主要是解决一个共识的问题,而共识是一个层次很丰富的概念,这里把范畴缩小,只讨论区块链中的共识。
什么是共识?
在区块链中,共识是指哪个节点有记账权。网络中有多个节点,理论上都有记账权,首先面临的问题就是,到底谁来记帐。另一个问题,交易一定是有顺序的,即谁在前,前在后。这样可以解决双花问题。区块链中的共识机制就是解决这两个问题,谁记帐和交易的顺序。
什么是工作量证明算法
为了决定众多节点中谁来记帐,可以有多种方案。其中,工作量证明就让节点去算一个哈希值,满足难度目标值的胜出。这个过程只能通过枚举计算,谁算的快,谁获胜的概率大。收益跟节点的工作量有关,这就是工作量证明算法。
为什么要引入工作量证明算法?
Hash Cash 由Adam Back 在1997年发表,中本聪首次在比特币中应用来解决共识问题。
它最初用来解决垃圾邮件问题。
其主要设计思想是通过暴力搜索,找到一种Block头部组合(通过调整nonce)使得嵌套的SHA256单向散列值输出小于一个特定的值(Target)。
这个算法是计算密集型算法,一开始从CPU挖矿,转而为GPU,转而为FPGA,转而为ASIC,从而使得算力变得非常集中。
算力集中就会带来一个问题,若有一个矿池的算力达到51%,则它就会有作恶的风险。这是比特币等使用工作量证明算法的系统的弊端。而以太坊则吸取了这个教训,进行了一些改进,诞生了Ethash算法。
Ethash算法吸取了比特币的教训,专门设计了非常不利用计算的模型,它采用了I/O密集的模型,I/O慢,计算再快也没用。这样,对专用集成电路则不是那么有效。
该算法对GPU友好。一是考虑如果只支持CPU,担心易被木马攻击;二是现在的显存都很大。
轻型客户端的算法不适于挖矿,易于验证;快速启动
算法中,主要依赖于Keccake256 。
数据源除了传统的Block头部,还引入了随机数阵列DAG(有向非循环图)(Vitalik提出)
种子值很小。根据种子值生成缓存值,缓存层的初始值为16M,每个世代增加128K。
在缓存层之下是矿工使用的数据值,数据层的初始值是1G,每个世代增加8M。整个数据层的大小是128Bytes的素数倍。
框架主要分为两个部分,一是DAG的生成,二是用Hashimoto来计算最终的结果。
DAG分为三个层次,种子层,缓存层,数据层。三个层次是逐渐增大的。
种子层很小,依赖上个世代的种子层。
缓存层的第一个数据是根据种子层生成的,后面的根据前面的一个来生成,它是一个串行化的过程。其初始大小是16M,每个世代增加128K。每个元素64字节。
数据层就是要用到的数据,其初始大小1G,现在约2个G,每个元素128字节。数据层的元素依赖缓存层的256个元素。
整个流程是内存密集型。
首先是头部信息和随机数结合在一起,做一个Keccak运算,获得初始的单向散列值Mix[0],128字节。然后,通过另外一个函数,映射到DAG上,获取一个值,再与Mix[0]混合得到Mix[1],如此循环64次,得到Mix[64],128字节。
接下来经过后处理过程,得到 mix final 值,32字节。(这个值在前面两个小节《 009:GHOST协议 》、《 010:搭建测试网络 》都出现过)
再经过计算,得出结果。把它和目标值相比较,小于则挖矿成功。
难度值大,目标值小,就越难(前面需要的 0 越多)。
这个过程也是挖矿难,验证容易。
为防止矿机,mix function函数也有更新过。
难度公式见课件截图。
根据上一个区块的难度,来推算下一个。
从公式看出,难度由三部分组成,首先是上一区块的难度,然后是线性部分,最后是非线性部分。
非线性部分也叫难度炸弹,在过了一个特定的时间节点后,难度是指数上升。如此设计,其背后的目的是,在以太坊的项目周期中,在大都会版本后的下一个版本中,要转换共识,由POW变为POW、POS混合型的协议。基金会的意思可能是使得挖矿变得没意思。
难度曲线图显示,2017年10月,难度有一个大的下降,奖励也由5个变为3个。
本节主要介绍了Ethash算法,不足之处,请批评指正。
㈡ 初识挖矿——心得笔记
1.背景
因利益驱动,且对挖矿产业产生较大的兴趣,作为小白一枚,近期做出投资挖矿的决定。经过了两天的学习和跟入行的前辈咨询,对挖矿行业有了一个浅显和初步认知,在这里做一个简要的笔记。
2.挖矿的目的及动机
从宏观的比特币产业角度来看,挖矿是比特币区块链的上游产业,挖矿的目的是通过工作量证明(POW)机制,来维护比特币区块链的安全运行,以防止双重支付。其本质是争取铸币的权利。
以矿工角度来看,矿机消耗自身的算力及电力,通过运算出随机散列值的结果,来争夺比特币区块链上的记账打包权,并向全网节点广播新产生的区块,以此获取新产生区块的比特币奖励及交易手续费。
3.挖矿的时机
2020年之前区块链奖励减半,对这个产业的受益影响未知,或许在这个之前都是好机会。对于想要了解挖矿知识,并想要投资矿机的小白来说,最好的时机就是现在。就算是失败了,那就当试错了呗,快速的试错,才是最正确的失败姿势,万一成功了呢?
4.区块奖励数量减半及不确定性
政策的影响是最大的不确定性因素,今年9月金融监管部门挥舞大棒,已让国内的交易所陆续关门歇业。而对矿场的态度依然朦胧,目前来看还算风平浪静,对于这个暂不落地的靴子,时间是最好的答案,投资挖矿者需有清醒的认识,做好风险防范,控制投资比例,必要时候做出止损措施。
5.挖矿的投资逻辑
和区块链投资虚拟货币一样,挖矿是一个必须穿越牛熊才能稳定地长期获利,即在熊市的时候,虽然价格不美丽,但由于竞争的算力要求低,可以在单位时间获取更多的比特币,这个时间段是低成本囤积比特币的大好时机,可以囤积最大数量的比特币。在牛市的时候比特币价格持续上涨,对算力要求增大,虽然收入比特币的数量会减少,但价格变得美丽了,熊市囤积的比特币在这个时候,才是真正收货的季节。
当然这个投资逻辑是基于比特币价格的长期增长。那么在宏观时间的尺度上,基于它内在强大的逻辑架构,所带来的先进的区块链技术,基于它在未来的广泛应用,而我选择相信。在微观的当下,就个人投资而言,做好风险防范与对冲准备,且走且看且分析,毕竟小心使得万年船!
㈢ 002:以太坊简介|《ETH原理与智能合约开发》笔记
待字闺中开发了一门区块链方面的课程:《深入浅出ETH原理与智能合约开发》,马良老师讲授。此文集记录我的学习笔记。
课程共8节课。其中,前四课讲ETH原理,后四课讲智能合约。
第一课分为四部分:
这篇文章是第一部分的学习笔记:以太坊简介。
以太坊是目前公认的区块链2.0,相比于区块链1.0(比特币),其最大的特点是引入了智能合约,从而从单一的数字加密 Token 技术转化为一个区块链分布式应用的平台。以太坊本身不包含任何具体的应用,它主要是提供基础平台和工具,使得开发者可以在其基础之上开发出各种各样的应用。可以说,以太坊有着巨大的潜力,它最终可能会发展出分布式、自动化、自组织的最高形态。
第一,我们可以通过学习以太坊的技术,领会区块链技术发展的脉络,改进的思路/路径,从而紧跟区块链技术发展的前沿,预测下一步的趋势。
第二,DAPP(分布式应用)生态系统目前的发展也是蒸蒸日上,蓬勃发展,据不完全统计,现在有数百种应用之多,显而易见的,对于开发人员的需求也是水涨船高,需要大量的开发人员。目前非常有名的应用有加密猫、各类侧链应用、ERC20 Token如币安币火币等等。
2013年,创始人 Vitalik Buterin 针对比特币存在的一些问题以及局限性,提出把“智能合约”构想应用于区块链领域,希望打造一个基于区块链的多方计算的智能化通用平台,并通过比特币融资进行开发。
2014年,以太坊基金会在瑞士成立,管理并运营整个项目。
前5大矿池占83%的算力,很集中。
目前大约有16000个全节点,其中,美国5461(34%),中国1839(11.5%),俄罗斯963(6%),德国920(5.7%),加拿大875(5.45%)。全节点每天都有动态变化。分布情况也反映出各个国家的参与热度。