CHI:Chia VDF 算法原理剖析_Mochi.Market

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和时间证明(POT,ProofOfTime)。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，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；

Chipper Cash澄清：在硅谷银行资金仅约100万美元，从未寻求被收购:3月15日消息，针对市场出现支付公司Chipper Cash将考虑出售的传言，该公司首席执行官Ham Serunjogi在其官方网站发布澄清声明，其中指出虽然硅谷银行和Silvergate Bank倒闭引发了混乱，但对Chipper Cash的影响“微不足道”，虽然硅谷银行是该公司的投资方，但他们在硅谷银行账户中持有的资金非常有限，仅约100万美元，而且Chipper Cash没有接触过Silvergate Bank，也“从未寻求被收购”。[2023/3/15 13:05:09]

Function：即结果是确定性的，输入x，就会得到y。

Chia全网有效算力35.61EiB 挖矿产出1,979,182枚:金色财经报道，据chiaexplorer数据显示，2021年10月13日，Chia当前全网有效算力为35.61EiB，目前XCH总量22,979,182枚，挖矿产出1,979,182枚。当前每天每TiB算力可产出0.0002个XCH，1TiB算力挖出1枚XCH需要花费约11年36天。行情显示，当前XCH报价为161.72美元，日内涨幅6.32%。[2021/10/13 20:24:42]

Figure1POT

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。

Chia挖矿1TB硬盘一天只赚1块钱:一方面Chia币价格暴跌，另一方面，这几个月中涌入Chia挖矿的人太多，整个矿场的容量达到了24EiB，再加上最近调整算法，P盘的难度也随之上升。根据最新的情况，1TB硬盘挖到1个Chia币差不多需要2700天，也就是7年半的时间。对有钱的矿工来说，挖矿的容量都是PB起的，1PB就是1000TB，差不多也要3天才能挖到一枚。然而这样算下来，挖矿回本的周期就太遥远了，1TB硬盘每天的收入大概是0.15美元，一个月收入也就是4.5美元，算下来1天也就赚1块钱。（腾讯新闻）[2021/6/27 0:08:50]

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的元素。为什么是未知阶的群组，其中缘由也很简单：

BT下载之父将发行Chia币 获339.5万美元种子轮融资:布拉姆·科恩是BT下载之父，同时也是加密货币公司Chia的创始人。日前该公司宣布获得了一笔339.5万美元的种子轮融资，投资方包括AngelList的Naval Ravikant和Andreessen Horowitz、Greylock等硅谷知名风投。布拉姆·科恩认为，Chia比能够解决比特币的电力浪费和集中化问题，以构建一个“非外包源”来防止形成采矿池。按照计划，Chia币将会在明年一季度推出。[2018/3/29]

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|=3mod4关系的负大素数生成的类群，计算其阶是困难的，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：

Figure2ifa<L

Figure3ifa>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：CHIVERPROCASMochi.Marketbabyeverdoge币发行量EML ProtocolBit Castle War

波场热门资讯