加密货币矿业见闻 Chia VDF 算法原理...

Chia VDF 算法原理剖析

最多浏览

观点 | PoW 有效率

额外的能量消耗提高了我们的生活水平。

5.24《比特币BTC/以太坊ETH/行情分析+策...

摘要:顺应趋势,才能获益满满前言:顺应趋...

SubGame技术月报(五月)

摘要:2021-5技术开发汇报SubGa...

随着爆火产品Chia的出现,挖矿行业又有了更新颖亲民的玩法,即低门槛的硬盘挖矿方式,这种挖矿方式让越来越多的普通人能够参与到挖矿中来,一起感受区块链行业的热潮。

根据Chia的白皮书介绍,Chia采用的共识机制是空间证明(POS, Proof Of Space)和时间证明(POT, Proof Of Time)。POS主要用来证明用户的确有未使用空间可以用来存储,而POT则用来保证整个系统的安全性,其主要算法是VDF 可验证延迟函数(Verifiable Delay Function),VDF得出的运算结果必须经历一定的时间,并且可以由网络中的任何节点快速认证,增加POS获得出块权的概率。

Verifiable:即经过一定次数的计算后,prover可以快速生成一个小的proof来证明计算有效性,verifier不用重复执行计算就可以得知计算的正确性;

Delay:即prover只有执行正确次数的计算后,才能得到正确的结果,不会出现没达到指定次数前,就得到正确结果的情况;

Function:即结果是确定性的,输入x,就会得到y。

Figure 1 POT

VDF的计算

基于Chia的设计模式,如果某个节点的VDF计算速度高于其他节点,有可能会发起某种安全攻击。因此,为了避免这一威胁,Chia希望节点中运行的VDF算法是最高效的,所以基本没有什么优化空间。为此,Chia还举办了两次VDF效率竞赛,以高额的奖励来吸引业内精英参与到本次活动中来,广泛汲取大家的智慧,来获取效率最高的VDF。

如上图所示,Chia里用到的VDF算法其实很简单,就是对一个数x进行连续的T次平方计算,x是一个未知阶的群组(a group of unknown order)的元素。为什么是未知阶的群组,其中缘由也很简单:

如果群组的阶为d,那么根据群组的性质:x2^T = x(2^T) % d

就会存在未达到指定次数T,就得到正确结果,这与Chia的设计不一致;因此,群组的阶是无法被知道的;生成未知阶的群组的方式有两种:

基于RSA的群;

虚二次域类群;

当选择基于RSA的方式时,群的阶N=pq,其中p、q都是很大的素数且不可公开,因此,计算这种群的阶的难度就和分解大数N一样困难。所以被认为是安全的,但是,这种方式需要可信设置,即p、q由可信第三方生成,或许也可以用MPC的方式,但是总之,它需要可信设置;

而基于虚二次域的类群可以消除可信设置,因为一个满足|d|=3 mod 4关系的负大素数生成的类群,计算其阶是困难的(为什么困难,将在另外一篇文章里详细阐述,涉及数学概念较多,将尽量写的简明易懂些),由于这个大素数可以公开,因此这种方式可以很容易的生成无须可信设置的未知阶的群。

了解了背后的数学概念,下面让我们再看一下,基于虚二次域类群的元素的平方应该如何计算,如下图所示(算法参考NUDUPL论文):

Figure 2 if a < L

Figure 3 if a > L

NUDUPL算法为目前为止,计算虚二次域平方的最有效的方法,这也是在两次VDF算法竞赛中,参赛者们选用最多的方法。图2、图3展示了算法的两个主要分支,其中m = (a,b,c)、M = (A,B,C)都是群中元素的表示形式。

VDF的证明

由图1可知,prover除了需要做T次计算外,还需要生成一个证明,来证明计算的正确性,关于VDF的正确性论证,这篇论文中给出了两个经典的方法,Chia采用的是Wesolowski的论证方法,此方法的过程如下图所示:

算法本身简单,且好理解。和论文中的Pietrzak算法相比,该算法生成证明更小,验证proof更快。

结 语

经过一段时间的研究和测试,Chia目前采用的VDF算法确实相当高效,从算法上,已经寻找不出可以大幅优化的点。“软的不行就来硬的”,这也是为什么我们仍然坚持把Chia的VDF算法研究的很深入的一个原因,目前已经着手硬件优化设计。从理论上讲,具有更高效率的VDF计算,可以获得更高的挖矿效率,这也是我们的目标。

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

12 − 8 =

最新文章

河北省网信办联合有关部门开展虚拟货币挖矿和交易行为...

日前,河北省互联网信息办公室联合省教育厅、省公安厅、省地方金融监督管理局、中国人民银行石家庄中心支行、省通信管理局、国家计算机网络应急技术处理协调中心河北分中心等部门针对虚拟货币挖矿和交易行为部署专项整治行动。

“荒漠高速路”Arbitrum链上“土矿”占道

冲土矿者的心态既包括赚笔快钱,也希望能以高性价比的方式快速与 Arbitrum 交互,赶在这条新链发币之前留下可供空投的地址痕迹。

老挝政府批准六家公司试行加密货币挖矿和交易

四家建筑公司、一家IT公司和国有JDB银行获准挖矿和交易加密货币。这六家公司被允许使用比特币和莱特币进行交易。

河北省网信办联合有关部门开展虚拟货币挖矿和交易行为...

整治行动要求,9月30日前,省内有关机构要认真核查、检视在用信息系统,进一步完善系统安全措施和内部管理制度,严防利用系统算力从事虚拟货币非法挖矿。

探索以太坊2.0:速度、效率和可扩展性

对一些人来说,以太坊 2.0 的推出正是加密货币所需要的。