主流挖矿算法介绍

挖矿实际上就是在算哈希,哈希者,摘要也。下文介绍的算法基本上是对抗 ASIC 的发展史.

SHA256

CPU 型, non ASIC  resistant

Scrypt

Scrypt 大量使用内存, 起初号称 GPU resistant, 结果失败了, 于是又号称 ASIC resistant, 结果还是失败了 因为早期内存价格高, 而现在内存价格下降, 厂商经过努力也研发出了能够 cover 住成本的 ASIC 矿机.

但 Scrypt 在 ASIC 对抗上做的努力也不是没有效果, 根据 WhatToMine 显示, 蚂蚁的比特币矿机算力可达到 14T/s, 而同期蚂蚁的 Scrypt 矿机算力才 500M/s.

Ethash

以太坊的哈希算法, 基于 Dagger-Hashimoto 改造. 内存型,并且所需内存是周期性增长的。目前尚未被 ASIC 矿机贡献。

首先 Ethash 要求矿工从最后几个区块里随机取几个交易算出来. 由于以太坊的交易可能包含智能合约, 智能合约中的运算可能是各种类型, 要计算各种类型的计算这是 CPU 的工作, 这就使得 ASIC 无用武之地.

其次, 白皮书里没说的一点是 Ethash 需要内存一定要快, ASIC 需要外挂 DRAM, 而 DRAM 的速度是完全比不上显卡里的 SRAM 的.

这两点正中 ASIC 要害, 从 whattomine.com 来看 Ethash 目前还是要用显卡挖.

但是前段时间也确实爆出了比特大陆要推 E3 以太坊矿机,参数都出来了,从暴露的参数来看,E3 矿机配备了 72G 大的 DDR 内存,相比比特币矿机 S9 只有 512M 内存,真是鲜明对比。

Equihash

Equihash 是 Zcash 采用的哈希算法,后来也被 ZenCash,BitcoinGold 所采用。

Equihash 也是内存型算法,其抵抗 ASIC 的关键是找到两个合适的常数来使得算法耗内存最大,一般所说的 Equihash 算法都是指这两个常数为 <200,9> 时的 Equihash 算法。

2018 年 4 月, 比特大陆推出 Z9 mini 矿机针对 Equihash 算法。

2018 年 6 月,BitcoinGold 发现了 Equihash 算法的另一对常数 <144,5> 能够耗更多的内存: https://forum.bitcoingold.org/t/our-new-equihash-equihash-btg/1512, 这篇文章也深入介绍了 ASIC 的短板,值得一看

Zhash

Zhash 是基于 Equihash 的强化版,由 bitcoinz 项目开发引入(待确认)

CryptoNight

特点是依赖 CPU 三级缓存,L3 缓存是 ASIC 和显卡所不配备的装置。 所以 CryptoNight 不但防 ASIC,还防显卡。

然而,2018 年 3 月, 比特大陆推出 X3 矿机针对 CryptoNight 算法。为此,门罗币 (XMR)还特意进行了硬分叉来对抗 X3 矿机,打了漂亮的一仗。灰头土脸的矿霸们为了矿机不打水漂,继续在老的门罗币上挖,并改名叫 XMC。

X11, X13, X15, X17 等

当 Scrypt 也被矿机攻陷, 达世币带着 X11 就出来了. X11 是 11 种算法串联计算, 上一个算法的输出作为下一个算法的输入, ASIC 上要实现这个逻辑要花一段时间.

X11 的 11 个算法是: blake, bmw, groestl, jh, keccak, skein, luffa, cubehash, shavite, simd, echo, 这 11 个都是 SHA3 家族算法 (bitcoin 出现时 SHA3 还未问世, 所以用的是 SHA2 家族的 SHA256 算法). 代码在 https://github.com/dashpay/dash_hash/blob/master/dash.c.

但 X11 最终也被矿机攻陷. 2017 年 8 月, 比特大陆发布蚂蚁 D3 矿机, 算力可达 34G/s.

X16R

RavenCoin 提出的算法. 不仅仅比 X11 多了几个算法, 这些个算法的次序还是可以改变的, 使用前一个区块的哈希值决定本区块的算法次序. 这使的再次在一段时间内不会出现 ASIC 矿机.

有句话这样说:

POW机制必然会导致中心化,专业程度越高,获得的市场份额就越多。所有的POW算法都无法阻挡ASIC矿机的出现,最多只能拖延一时。你可以用 Scrypt 算法来阻挡 SHA-256 的矿机,你可以用 X11 算法来阻挡 Scrypt 算法的矿机,顶多只能做到这样了。只要币价足够高,一定会导致ASIC矿机的出现。

参考

  1. https://bitcoin.stackexchange.com/questions/49199/how-is-scrypt-asic-resistant
  2. 关于 Ethash 抵抗 ASIC 属性分析的很好. https://ethereum.stackexchange.com/questions/16811/is-ethereum-asic-resistant
  3. 深度分析:比特大陆入局以太坊矿机将给行业带来怎样的影响? https://36kr.com/p/5127311.html
  4. 以太坊社区针对以太坊矿机的讨论,V 神认为这件事不是太大的威胁:https://cryptoslate.com/vitalik-buterin-ethash-asics-ethereum/
  5. CryptoNight算法沦陷,ASIC矿机即将上市,XMR矿工告急? https://zhuanlan.zhihu.com/p/34632126
  6. XMR顺利硬分叉,ASIC矿机出局,门罗社区保卫战胜利 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyNzMzMjE5MA==&mid=2247485689&idx=1&sn=e9d352a5ed86471e45299d518e8d23f9&chksm=fa006ec8cd77e7de2d0e59a99ea04cafaab67a8ad9cf376311e4e86abf46fcf41e1ed972303d&scene=21#wechat_redirect
  7. X 系列算法组成: https://getpimp.org/what-are-all-these-x11-x13-x15-algorithms-made-of/
  8. D3 矿机的出现毁了达世币 http://www.qukuaibiji.com/dash-kuangji.html, 看完就知道为什么各个币都要对抗 ASIC 矿机了
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