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随着合并的临近以太坊加速哈希,越来越多的文章在向人们发出信号:它确实快要临近了。这也带来了和 PoS 相关的一系列问题的讨论以太坊加速哈希,人们在反复讨论着同样的话题和同样的误解。在上周 Kiln 测试网成功合并时,以太坊加速哈希我已经在一定程度上看到了这一状况,今后我们还会看到更多类似的东西,所以我将一些常见的问题、观点归纳如下。
每当看到有人提出这些观点时,我就可以把这篇文章分享给以太坊加速哈希他,我希望大家也可以这样做。如果本文存在一些纰漏,还望斧正或提出补充建议。
什么是合并以太坊加速哈希?
更多的信息可以在 ethmerge.com 上找到,所以本部分将简单介绍。
在合并之后,Ethereum 将采取 PoS(股权证明)而不是 PoW(工作量证明)共识。合并并非「ETH 2.0」、也不存在「ETH 2.0」,这已经是一个过时的术语。
如果是 ETH 持有者,则不需要做任何事情。合并后你仍将持有相同数量的 ETH,没有「ETH2 币」,也不需要进行任何迁移。一切都完全相同,只有共识机制发生了变化。
之所以被称为「合并」,是因为 ETH 将信标链(共识层)与现存的链(执行层)合并,并抛弃了执行层的 PoW 部分。
解释一下,「共识」只是一个花哨的词汇,其含义是指如何对交易进行排序并保证安全性。PoW 和 PoS 都是实现共识的不同手段。
PoW:"打乱区块顺序的成本太高了,因为按规则办事更划算。"
PoS:「扰乱区块顺序的成本太高了,因为如果我这样做就会失去我抵押的所有钱。」
由于只是共识机制的改变,PoS 本身并不会大幅降低 Gas 费用。
为什么合并?
降低安全成本,因为达成共识所需的能源更少。
对于 PoW 来说,收益需要为矿工使用的所有硬件和能源买单,否则将无人再去挖矿。这就需要大量发行并迅速卖出 Ethereum 以换取法币来支付账单。
而 PoS 则不然,PoS 只需要支付给投机者一些收益,让人们愿意存入资本,而不是直接投资到其他地方。除了一台普通的电脑和互联网连接之外,并不需要支付大额账单。所以收益率只需要反映所涉及的机会成本和风险。
更具可持续性。
一条链的安全性基本上与它的市值成正比。无论是 PoW(更高价值的 Token 奖励 = 更有理由按规则行事 = 更多的矿工 = 更难以破坏共识)或 PoS(更高价值的抵押 Token = 更有理由按规则行事以避免失去抵押品)都是如此。
新发行的 Token 本质上是将价值从所有持币人身上转移走,并重新分配给特定的人。在其他条件相同的情况下,将这些 Token 卖出可以从网络中提取价值。
这为未来的许多扩容解决方案打开了大门:数据分片、无状态、轻客户端等等。
通过分离执行层和共识层,这将有助于降低未来的代码复杂性。
安抚环境和 游戏 玩家当然是一个积极的副作用,但这并非是切换到 PoS 的主因。切换更多是由于外部因素导致的,Ethereum 作为一个协议并没有对整个网络太多的控制权,例如能源生产、GPU 供应链等等。
何时合并?
目前官方尚未公布日期。综合各方面的原因,开发者和社区对 6 月中旬合并持谨慎乐观的态度
目前仍在测试之中,在开发人员完全确信不会出现错误之前,不会进行合并。
我个人不把希望寄托在 6 月,但我认为至少也会在夏季完成,除非在测试过程中出了极大的问题。例如,出现一个需要几周时间来修复的关键错误,或者规范本身存在需要几个月时间来修复的漏洞。
难度炸弹被设置在 6 月,所以无论届时是否进行合并,都将进行一次硬分叉。
建议将 wenmerge. com 存入书签,以便快速查看测试网合并的最新预估。
流传已久的错误观点
观点:「你这个白痴!开发团队会像过去一样拖延,早在数年前他们就应允合并了,但至今仍未兑现。」
首先是一些说明:现在仍未宣布正式的合并日期,此前也从来宣布过。一个本就不存在的最后期限,何来的拖延之说呢?
类似于「将在 2018 年转换为 PoS」的说法来自于极端乐观的态度,并且低估了 PoS 设计的复杂性和从 PoW 到 PoS 的安全过渡的复杂性。此前开发者所做的工作相当于部分完成了 Casper FFG 规范(一个混合 PoW 和 PoS 的机制),但它最终被废止了。现状已经存在很多不同了:
经过多年的研究、对潜在的攻击方向进行分析,现在拥有一个完整的协议规范。
客户端已经实现,现在只差测试尚未进行。
合并时所有人都在工作,除了合并外没有其他工作。合并所需的必要步骤都已完成。这甚至不是「他们已经完成了像 EIP1559 这样复杂的内容,所以现在可以把更多的注意力集中在合并上」,而是:「他们把所有的注意力都集中在合并上」。不可能会出现这种状况:因为开发者需从事其他内容的工作而导致合并再次被推迟。在合并完成之前,他们没有其他事情可以做。
自 2020 年 12 月以来,PoS 实际上正在以信标链的形式运行。这意味着以太坊的 PoS 已经在生产环境中进行了一年多的测试(在一定程度上),目前有超过 1000 万 ETH 在运行。它只是还没有为执行层生产区块而已。
观点:「数以百万计的质押 ETH 将在解锁的那一刻崩盘。」
可以肯定的是,会有大量的锁仓者想要最终获利,尤其是那些在 32 个 ETH 仅价值 1 万美元时就锁定了 ETH 的人。但从一角度来看,还有很多需要考虑的问题。
合并并不会解锁任何 ETH。解锁将在合并后的第一次硬分叉中进行,可能是 6-8 个月后。这意味着数个月内都将没有 PoW 方式增发的 ETH(约 13000 ETH/天)被抛售,也没有 PoS 增发的 ETH 进入流通。
就像存 ETH 要排队一样,取 ETH 也要排队。假设发生大规模抛售事件,每个人都将处于排队之中,以每天 1125 名的速度依次解锁。所以不存在 "开闸放水 "的时刻。每个人解冻都需要一年多的时间,一年的时间里,每天有约 38000 个 ETH 进入流通领域(大约是日均量的 1%)。
合并后,验证者也将开始收到费用奖励,有预估表明收益率或将翻倍。现在有成千上万的人在排队等待进入质押。他们既然可以接受 5% 的 ETH 收益率,我不认为他们会在收益率变成 10% 的时候放弃存入。
到目前为止,抵押所涉及的最大风险是合并本身。一些灾难性的事情可能会导致合并出错,尽管存在这种风险、尽管 ETH 被锁定到一个未知的未来日期,但人们已经锁定他们的 ETH 一年多了。有多少人或机构还愿意袖手旁观、等待这种风险消失后再进入呢?
抵押者退出就意味着更少的验证者,这意味着对不退出的抵押者有更高的奖励。这也意味着更能激励其他之前未投资的人开始投资......
当然,这是加密世界,让加密归于加密。合并将带来兴奋和波动,可能会出现「sell the news」的跌幅,谁又知道呢?我不会假装预知未来,但在我看来,更多的 ETH 可能会流入、而不是流出锁仓。
观点:「如果 PoS 这么好,Ethereum 为什么不从一开始就这样做呢?」
PoW 很容易概念化并实现,PoS 则不然。当我们回到 2014 年,PoS 尚是一个仍在研究的理论概念,只有一些区块链实施了它的某种特定版本。
在考虑实施 PoS 之前,需要从研究角度解决一些基本问题。
没有放之四海而皆准的 PoS。每个 PoS 区块链都有自己的 PoS 规范,在各方面都有优缺点,所以这并非是「这个链做到了,为什么 Ethereum 不能做同样的事情」这样简单。
以一个 PoW 链作为开始,让任何人都可以在无需许可的条件下开采 crypto,这让 crypto 的分发机制比那些最初就是 PoS 的链要好得多。因为那些链从最初就是 PoS,这样必须决定如何分配初始 crypto,而不是无需许可的分发 Crypto。
Ethereum 存在预挖、预售,但经过多年的换手,现在已经稀释到一半左右,使其分布更接近 BTC 的分布。所以在 2022 年,当 ETH 作为流动性极强且易于获得的资产时,这并不是什么大问题。
观点:「这实际上只是在多年努力后最后一次坑害矿工的伎俩。」
从第一天起,PoS 就是最终的目标,每个人在挖矿时都知道它早晚有一天会结束。这里并没有什么不公正的事情发生。
经济因素胜过任何形式的矿工对链的忠诚度。你可以把一条链看作是一个企业,把矿工看作是雇员。
矿工/雇员已经为他们提供的服务(即安全共识)获得了区块奖励。工资由雇主支出,它来自于稀释现有持币者的价值。
矿工流向提供奖励最高的链,如果有另一个可由 GPU 开采的 crypto 可以提供更多的奖励,大多数矿工会立即抛弃 Ethereum。
类似地,如果验证者能够以更低的价格完成它所需要的服务,那么 Ethereum 将支付更少的费用。
这并不完全是排他性的。矿工也可以 ETH 的持有者,以及区块链的使用者。没有什么能阻止他们成为抵押者并获取抵押奖励。
观点:「如果挖矿没有花费现实世界的能源,则这枚 crypto 就不再具有内在价值。」
我不太相信这种说法。反复计算哈希值直到找到一个符合任意要求的哈希值,这并没有什么神奇之处。我的意思是,PoW 的区块链其工作是通过解密来完成的,但这并不意味着解密本身就能为世界带来价值。提高一个 Crypto 的挖矿难度并不会神奇地让每个人都变得更富有,它只会让挖矿的利润降低(当然,如果对这种 Crypto 的需求量也上升则不然)。
在我看来,一个币的价值最终来自于供给和需求,而需求来自于区块空间的价值。无论 ETH 是由矿工还是锁仓者生产的,人们都需要 ETH 来购买区块空间。当然,矿工越多,安全性/去中心化程度越高,这进一步增加了区块空间的价值主张,这是一个正反馈循环,但反馈循环也存在于 PoS 的 Ethereum 中,它也同样酷。
观点:「PoS 是中心化的不二法门。」
PoS 与 PoW 基本相同,但又存在差异。「更好」或「更坏」只取决于你的看法。在我看来,PoW 实际上只是 PoS 的额外步骤。
Ethereum 作为一个社区高度重视去中心化,任何潜在的中心化趋势都会被研究团队注意到并提出缓解的方法,即使是以其他重要的东西为代价,就比如可扩展性(保持低 Gas 限制以便更多的节点可以参与其中,即使这会导致拥堵和高费用)。
尽管目前存在一些缺点,但去中心化是一个缓慢的过程,我们还没有到那一步。目前有许多中心化的拐杖从长远来看是需要消失的。我个人认为,想出一大堆东西来解决某个问题比「放弃并说因为某问题而不能做」要吸引人得多。
Ethereum 的 PoS 有一些有趣的设计经常被忽视。单个验证器瘫痪、捣乱或直接攻击网络都不会受到很严重的惩罚。而一千个验证器同时这样做则会受到更严重的惩罚。
这意味着,如果你是一个拥有数千个验证者的大型企业,为了你自己的利益,应该把它们去中心化,避免使用云主机、使用不同的客户端等等。当然,资本仍然是集中的,但至少故障点是去中心化的,这对网络的整体 健康 是有利的。
与依靠中心化摊销成本的大型矿业相比,通过能源更容易发现 PoW 挖矿并被当局关停。在全世界范围内移动采矿设备是很难的,但锁仓则不需要,不需要消费级设备以外的任何额外硬件。
观点:「PoS 实际上就是『越有钱赚得越多』。」
是的。不幸的是,我们生活在一个财富高度不平等的世界。blockchain 并不能解决这个问题。
可这也是 PoW 的真实情况。谁有钱谁就可以买更多的矿机、赚更多的钱。在矿业,投资回报率也在随着规模经济的发展而变得更好。集中式的采矿作业可以获得更好的硬件折扣、并搬到电力便宜的地方。独立小矿工在现实中根本无法与之竞争。有了 PoS,每个人都能按比例获得相同的收益,无论他们的股份是 10 美元还是 1000 万美元。
它可能是中心化,但那些大的采矿业务没有理由攻击网络并削弱它,因为他们在基础设施上投入了数百万美元。所以……或许你对大型中心化主体的存在没有意见,只是对他们在网络中存在巨大利益而不满?
观点:「存款被动产生利息,这是在无中生有地印钱?这简直就是中央银行和法币的翻版!」
验证者仍在进行着「工作」:创建区块和验证其他区块。只是这些工作完全由 blockchain 达成共识所需的实际有用的工作组成,而不是一遍又一遍地计算哈希值。
这并不是真正的 "凭空印出的免费的钱",这些资金仍然有成本,它们只是比能源账单更抽象、更不直观而已。他主要存在于下面几个成本:
机会成本:如果另一项投资能给你带来更好的收益,为什么还要赌?
流动性差:从你存款的那一刻起资金就被锁定了。你需要排队等待你的验证器激活,而当你取款时,又要排队才能取回。
固有风险:这仍然是一个相当新事物,可能会出现问题:一个关键错误、网络被攻击、你的抵押物受损等等。
波动性:这仍然是一种不稳定的资产,如果你以本国法币计价,那么使用一种可能一夜之间下跌 30% 的资产来获取 5% 的收益率并不是那么好。
维护:验证者需要维护验证器、更新软件等,以此来确保 100% 的正常运行时间。
这就是它有趣的地方:越多的锁仓者、每人的奖励就越低。这也意味着所有成本都将交由市场本身定价。如果质押收益率太低,那么奖励就不能证明成本的合理性,人们就会撤出并投资于其他地方,这一举动会使收益率回升。同样,如果收益率太高,也会吸引更多的资本使收益回落。
就通货膨胀而言。假设市场认为 5% 是理想的收益率,其中 3% 来自增发。这样算下来,每年大约有 3000 万个 ETH 被抵押,将发行 90 万个新 ETH。在总供应量为 1.2 亿 ETH 的情况下,通货膨胀率为 0.75%。只要 Gas 费用高于 23gwei,EIP1559 燃烧的 ETH 就将超过这一数量。我要强调的是,Ethereum 很快就会成为一种带有收益的通缩资产。
「ETH 一直没有供应上限,且他们一直在改变货币政策。」
多年来,Ethereum 的目标一直是「确保网络安全的最低可行发行量」,将网络安全置于控制供应上限之上。对货币政策的任何更新都没有增加供应通货膨胀。从第一天起低通胀率就一直是目标。
一旦 EIP1559 的燃烧率与发行率相匹配,就会有一个作为有效供应上限的平衡点——再次由市场力量决定对 Ethereum 区块空间的估值。
并不存在一个 "Ethereum 中央银行 "任意调整利率并向亲信印钞。市场本身决定了有多少通货膨胀/通货紧缩,并不存在一个可以像中央银行控制法币通货膨胀率那样的实体控制 Ethereum。
观点:「巨鲸有足够的钱来接管和改变 游戏 规则,并打击诚实的锁仓者。」
不,Ethereum 没有任何形式的链上治理。
协议更新是社区的努力(Layer 0),你不需要锁仓 ETH 来提出不良的提案、参与协议更新。
这一过程与 PoW 完全相同。即使你拥有 99% 的算力,你也不能在没有私钥的情况下进行无效的交易、窃取他人资产、改变协议规则,或者除了重组区块之外真的做些什么。1% 的诚实节点将拒绝任何不遵守规则的区块,你将在一个无效的/无用的链上挖矿。现在把「哈希算力/挖矿」换成「质押金额/锁仓」,PoS 也是如此。不过不同的是,被发现重组区块的人将被销毁他们的整个权益,而链不能完全摧毁采矿机。
简单地说,这涉及到大量的 ETH。在合并之前高达 1000 万计数的 ETH,约合 300 亿美元。锁仓的 ETH 数额和 ETH 的价值预计都会上升,所以攻击变得越来越不可能,因为做一次攻击所涉及的经济成本太高了。而且如果攻击来自外部行为者,他能够获得这么多 ETH 就是很荒谬的,你在哪里能买到 1000 万 ETH 来拥有 51% 的股份?
观点:「32 个 ETH 太多了,普通人没有这么多钱。」
我同意这是一个很大的问题。之所以有这么高的数字,是因为它必须落在一个技术的平衡点上:它必须低到有充足的验证者来保证链的安全,但又要高到避免验证者太多以使链的开销膨胀。
从技术角度来看,有一大问题涉及到 32ETH,当时 32ETH 价值约 7000 美元。2017 年的早期曾有人甚至建议最低超过 1000ETH。
值得庆幸的是,就像矿池的存在一样,也有锁仓池,允许用户以小金额参与锁仓。这归功于像 RocketPool、Secret Shared Validators 这些使用智能合约的无许可、去中心化的非托管协议。而且由于上面提到的二次惩罚,我相信从长远来看,去中心化的锁仓操作会比中心化的要好。像 Rocket Pool 这样的协议最好被看作是基础锁仓的高级抽象,而不是 "只是一个锁仓池"。
观点:「PoS 还没有被证明,而我们知道 PoW 是有效的。」
这实际上是完全公正,显然我们无法真正的反驳这一点,只有时间会证明。只是我认为在 Ethereum 正在转向 PoS 的背景下,这是无关的。如果你不相信它,就不要参与/投资它。我个人相信一个长期可持续的 PoS Ethereum,但即使如此,我也乐于见到 bitcoin 继续沿用它的 PoW。
这都是我们一生中伟大的 crypto 实验的一部分。PoS Ethereum 要么只是一阵风,失败直至默默无闻,要么将成功地创造出能够超越人类的怪物般的强大网络。
我在 bitcoin 和 Ethereum 中看到,为了实现这一目标,优先考虑去中心化是关键。尽管两者的理念大不相同,但我很高兴能同时拥有这两种东西,以真正看到长期的价值。
本文关联词:“哈希未来”(回答哈希世界是谁、从哪来、到哪去的问题)、“上链资产”(回答哈希土地价值几何的问题)、“那些事儿”(展望哈希未来的未来)。
一、首先讲一下“哈希未来”。
在目前区块链的格局中,相比市场上大多在天上飘的公链,哈希未来属于非常明显的应用链。
公链的难点在于需要无比强大的技术支撑、应用开发和共识机制,才有可能存活下来;公链容易的地方在于好忽悠、赚钱快,只要嘴皮子利落,搞点媒体和资金进来,一张PPT也能飞上天。公链的正面和反面例子,本文不做评价,诸位自行判断。
应用链与公链有非常大的不同。应用链必须要有规划、场景、人群、上下游支持,才有做起来的可能。相比公链,应用链光有PPT是不行的。因为用户对应用的体验是真实的。
那么问题来以太坊加速哈希了,哈希未来到底是什么以太坊加速哈希?
按照《哈希未来白皮书》的说法,“作为连接物质世界和数字世界的平台和桥梁,哈希未来的目标是解决人们在当前数字时代背景下,所面临的数字资产确权和交易难题。”“哈希世界结合人类历史上的资产确权、流转的制度结晶与数字时代的发展脉搏,打造出协议层—技术层—应用层三位一体的新兴区块链数字资产确权、流通、交易平台”。
简单概括:哈希未来的应用在于运用资产/ 商品上链、跨链技术,进行确权、交易或流转。
上面这段话里面,比如像 确权 、 交易制度 、 三个技术层 、 上链 、 跨链 等这几个词,每个词都可以提一大堆问题和解决方案,都能做一篇论文出来。在实践中,国内市场上已经有先发的几家在做资产上链了,遗憾的是,目前还没有哪家有落地的应用出来。
国内的企业在区块链化的过程中,一般有两类。一类是先上链,再上应用。还有一类是先上应用,再上链。至少目前来看,前一类就像漂亮的空中楼阁般可见不可用(如下图的生态化反还是生态画反),后一类则如龟兔赛跑的乌龟那样的执着坚持。
在这一点上,很明显,哈希未来属于后者。哈希未来虽然后发力,但是已经通过哈希世界摸索出一条资产上链和跨链的通道,并且在法律配套和线下的操作层面都做了许多工作,后续将上链/跨链技术扩展到许多其以太坊加速哈希他资产领域。不得不说,哈希在一步一步的做事情,并不是单纯的做PPT。
二、重要的“上链资产”
上文提及,“哈希世界”是“哈希未来”最重要的上链资产。那么,“哈希世界”究竟是什么资产?“哈希世界”的未来又会如何?
“哈希世界”是哈希未来最重要的虚拟资产。期初是用于哈希未来跑通上链/跨链通道的重要实验。“哈希世界”实验成功后,哈希未来需要把众多的实物资产类型也扩展纳入哈希未来的上链/跨链版图。这些实物资产类型包括珠宝玉石、文玩字画、海外土地等等。
那么,下面就是一个大家都很关心的问题——“哈希世界”中的哈希土地这种虚拟资产有无价值?价值几何?未来如何?
最初的虚拟资产主要是指游戏币、网络游戏账号\装备等等,这类虚拟资产以游戏作为基础共识,并在玩家之间进行交易流转。
现在的虚拟资产主要是指BTC,更准确的叫法是加密数字资产。BTC依靠强大的POW共识、矿工维护和社区建设,在近十年的时间里,达到目前9000多亿的市值。
那么“哈希世界”的哈希土地将来是否会有同样的辉煌?哈希土地是基于以太坊ERC-721技术的,在官方用HSC进行交易的虚拟资产。
哈希土地不同于以太猫(CryptoKitties)等市场上其他基于ERC-721的数字游戏。哈希世界的哈希土地有现金流,有预期收益,有游戏属性,有上链跨链技术,有应用前景,有交易市场。哈希土地的未来应用前景——比如广告招商、线上线下互联等,如果要画PPT去讲,也可以单独一篇论文,本文略过。仅就目前哈希土地已有的这些特征全部符合投资学中的资产基本属性。
那么,哈希土地作为资产如何估值呢?区块链资产并不适用于传统的CAPM(资本资产定价模型)、证券市场PE/PB估值、公司企业的现金流等估值模型等。区块链是一个生产关系的体系,更适合用“费雪模型”这种计算token供应、流通、物价和各类资产/商品交易总量的宏观经济模型,来进行估值。
“费雪模型”表达式为:MV = PQ
M:在一个经济体中,货币的平均供应量(在数字货币中,代表Token的供应量);
V:货币(或者Token)的流通速度;
P:货币(或者Token)的价格;
Q:各类资产/商品的交易总量。
那么,P= MV/Q
而在统一共识的假设条件下(即哈希土地与HSC的自由兑换,HSC与各类资产/商品的自由兑换),哈希土地资产的估值=HSC的市值=基于HSC的所有应用的价值。已知HSC总量500亿个,哈希土地创世土地4000块,未知是HSC的未来流通速度和哈希未来有多少资产/商品上链,大家自行带入变量计算哈希土地价值吧。
三、引申讲讲“那些事儿”
资产的类型是实物的、虚拟的,还是数字的,其实跟资产的价值连一个HSC的关系都没有。是否属于资产,资产是否值钱只与该资产形成的共识有关。人类文明的历史上,贝壳、石头、琉璃、黄金等等,都充当过作为流通的一般等价物资产,其他作为资产标的的物品就更多了。这些资产中,目前还有共识的就是黄金,BTC都有取而代之的趋势。
在区块链这场生产关系变革中,生产关系将真正成为第一生产力。哪条链聚拢了更多资源,那他所形成的共识就会越大。哈希未来在开创了哈希世界之后,需要以哈希世界为根基,尽可能的扩展共识,覆盖到各类资产/商品上面。待到树已参天,待你长发及腰,再看哈希未来,招呼一声“Hello Future , This is my World”

以太坊基金会表示将会进行合并以太坊加速哈希,分为两个阶段实时,第1个阶段是Bellatrix网络升级,将在9月份进行升级,网络升级之后将会是巴黎升级,这次也将完成执行层,从工作量证明到权益证明的转变,而此次的合并也是一太坊的升级,在以太坊2.0的升级过程当中将会进行两条链和的合并,在合并的过程当中,将当前的工作量证明和相关的工作机制进行更换,同样将会产生更加环保高效的权益和共识机制。
更多的网友想要以太坊加速哈希了解关于以太坊合并之后会对矿工会造成怎样的影响,随着采矿业的蓬勃发展,在该行业负责工作的矿工,则需要解决数字问题以及区块链等相关问题,而合并将用质押取代原来的采矿,这也意味着很多矿工将要面临着失业,这是由于合并之后将会降低成本,减少对矿工支付的硬件以及能源费用,并且将风险进行降低,除了简单的电脑工作之外,并没有特别大的支出,这也将会吸引更多的人进行投资,促进行业快速发展。
随着合并的临近,一些拥有过时硬件的挖矿集团将会进行跳槽,而对于持有现金流的矿工,可以通过持有的以太币等待价格上涨来进行长期投资,还与区域内无关的矿工,以太坊加速哈希他们可以购买相关的原生资产或转移数字资产,虽然没有像以太坊区块链那样被人所熟知,但他们的代币可以通过图形处理单元的设备进行挖掘,并形成相关的集成电路,这样的政策也导致ASIC的矿工开采之路更加艰难,如果以太坊上的ASIC的数量会失去一切,他们也无处可去,此次以太坊的转移,并不会对所有的矿工都会进行合理的安排。
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。
这节课介绍的是以太坊非常核心的挖矿算法。
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。
ABI全称Application Binary Interface, 是调用智能合约函数以及合约之间函数调用的消息编码格式定义,也可以理解为智能合约函数调用的接口说明. 类似Webservice里的SOAP协议一样;也就是定义操作函数签名,参数编码,返回结果编码等。
使用ABI协议时必须要求在编译时知道类型,即强类型相关.
当一个智能合约编译出来后, 他的abi接口定义就确定了. 比如下面的智能合约:
生成的字节码:
生成的abi定义:
可以看出, 生成abi包含了2个定义: 函数 lotus , 事件 Log_lotus , 各个字段含义见上. 根据该abi定义,就可以生成调用该智能合约函数的abi格式的数据了.
格式简单的可以表示为: 函数选择器+参数编码
一个函数调用的前四个字节数据指定了要调用的函数签名。计算方式是使用函数签名的 keccak256 的哈希,取4个字节。
函数名如果有多个参数使用,隔开,要去掉表达式中的所有空格。在geth客户端,通过命令可以得到hash:
由于前面的函数签名使用了四个字节,参数的数据将从第五个字节开始。
根据参数类型,编码规则有所区别:
除了bytes,和string, 其他类型的数据不足32字节长度的需要加0补足32字节. 动态长度的编码在例子中介绍.
函数: function baz(uint32 x, bool y) :
调用: baz(69, true)
生成的数据如下:
返回结果是一个bool值,在这里,返回的是false:
函数: f(uint,uint32[],bytes10,bytes)
调用: (0x123, [0x456, 0x789], "1234567890", "Hello, world!")
函数选择器: bytes4(sha3("f(uint256,uint32[],bytes10,bytes)"))
对于 固定大小的类型 值 uint256 和 bytes10 ,直接编码值。
对于 动态内容类型 值 uint32[] 和 bytes ,我们先 编码偏移值 ,偏移值是整个值编码的开始到真正存这个数据的偏移值(这里不计算头四个用于表示函数签名的字节)。
所以参数编码数据依次为:
尾部部分的第一个动态参数, [0x456, 0x789] 编码拆解如下:
最后我们来看看第二个动态参数的的编码, Hello, world! 。
所以最终结果是:
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