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CHI:Chia VDF 算法原理剖析

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时间:1900/1/1 0:00:00

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;

Chia(XCH)突破1800USDT,24h涨幅达76.03%:据BiKi行情显示,Chia(XCH)突破1800USDT,24h涨幅达76.03%,现价1814USDT,登陆BiKi涨幅榜第二名。

Chia 是一个基于时空证明共识的环保型类比特币公链。据chiaexplorer数据显示,2021年5月14日,Chia当前全网有效算力为4537PiB,活跃矿工数为163,779,目前XCH总量21,545,784枚,挖矿产出555,784枚。[2021/5/14 22:02:05]

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。

Peter Schiff:灰度大规模广告投放活动未能推动其以太坊信托增长:黄金支持者和比特币批判家Peter Schiff对加密货币资产管理公司Grayscale Investments进行了抨击,称该公司未能通过“大规模电视广告投放”推动其以太坊信托基金(ETHE)的份额增长。Schiff认为,ETHE看似糟糕的表现给比特币信托基金(GBTC)带来了麻烦。正如Schiff指出的那样,ETHE确实在过去几个月中遭受了重创,从6月份的高点下跌了近78%,当时投资者愿意支付超过100%的溢价来获得ETH的敞口。在长达一年的锁定期结束后,该信托的许多份额开始在二级场外交易市场上出售,由此引发了快速崩盘。周二,该产品收于49.2美元,为3月份加密市场崩盘以来的最低水平。(U.Today)[2020/9/9]

Gate.io将于今晚8点上线KIMCHI交易:据官方公告,Gate.io将于9月2日(今日)晚上8点开通KIMCHI.finance(KIMCHI泡菜)交易。

Gate.io提醒:KIMCHI为DeFI项目,由流动性挖矿产生,当前产量巨大,通胀率很高,请务必谨慎参与。详情点击原文链接。[2020/9/2]

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。

Peter Schiff:比特币的本质要求所有者鼓励新的买家进入市场:7月19日,黄金支持者、比特币反对人士Peter Schiff发推文称,比特币漏洞不断指责我因为个人偏见而偏爱黄金。毕竟,我为自己和客户持有黄金和矿业股票。但这种说法是双向的。每个拥有比特币的人都从它的成功中获得既得利益,所以他们也有偏见。

比特币的本质要求所有者鼓励新的买家进入市场。没有新的买家进入,现有的囤积者就无法脱身。就像任何一样,只有在其他人都很晚的情况下,那些早早进入的人才有可能成功。[2020/7/19]

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。

标签:CHI比特币PROSCHCHIP比特币以太propy币怎么样CROSSCHAIN币

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