HST:Chia VDF 算法原理剖析_Pochi Inu

隨著爆火產品Chia的出現，挖礦行業又有了更新穎親民的玩法，即低門檻的硬盤挖礦方式，這種挖礦方式讓越來越多的普通人能夠參與到挖礦中來，一起感受區塊鏈行業的熱潮。

根據Chia的白皮書介紹，Chia采用的共識機制是空間證明和時間證明(POT,ProofOfTime)。POS主要用來證明用戶的確有未使用空間可以用來存儲，而POT則用來保證整個系統的安全性，其主要算法是VDF可驗證延遲函數，VDF得出的運算結果必須經歷一定的時間，并且可以由網絡中的任何節點快速認證，增加POS獲得出塊權的概率。

Chia全網有效算力32.44EiB 挖礦產出1,303,120枚:金色財經報道，據chiaexplorer數據顯示，2021年8月1日，Chia當前全網有效算力為32.44EiB，目前XCH總量22,303,120枚，挖礦產出1,303,120枚。當前每天每TiB算力可產出0.0003個XCH，1TiB算力挖出1枚XCH需要花費約9年338天。行情顯示，當前XCH報價為263美元，日內漲幅1.88%。[2021/8/1 1:27:23]

Verifiable：即經過一定次數的計算后，prover可以快速生成一個小的proof來證明計算有效性，verifier不用重復執行計算就可以得知計算的正確性；

DIFL基石投資人將與chia達成戰略合作:據官方消息，DIFL宣布已與Bt下載協議、傳奇程序員創立項目chia達成戰略合作意向。chia將運用DIFL超匿名加密技術與底層協議進行跨鏈鏡像原子交換，以實現chia的跨鏈加密技術協議，使得chia成為更加多鏈友好、多樣化的web3.0基礎設施服務平臺。DIFL基石投資人已明確表示，將在全球建立最大的chia算力設備礦場，算力設備或超1000PB。據悉，此次框架協議的達成，是由Chia和Difl交叉基石投資人推動，后續雙方將有更深一步合作。[2021/4/17 20:30:29]

Delay：即prover只有執行正確次數的計算后，才能得到正確的結果，不會出現沒達到指定次數前，就得到正確結果的情況；

GHST (Aavegotchi)將于今日 21:10上線BiKi觀察區:據官方消息，GHST (Aavegotchi)將于今日 21:10上線BiKi觀察區，開放GHST/USDT交易對和提現業務。現已開放充值。

GHST是作為DAICO（DAO治理的代幣銷售）發起的，這意味著所籌集的資金由社區管理。GHST被描述為啟用了DeFi的加密收藏品項目，使用戶可以收集、競爭和組合他們的Aavegotchis，以獲得游戲化的DeFi體驗。[2020/9/22]

Function：即結果是確定性的，輸入x，就會得到y。

聲音 | 摩根溪創始人：若比特幣成功的概率為1%，Peter Schiff會錯失這次機會:7月31日，黃金愛好者Peter Schiff與Morgan Creek Digital創始人Pompliano在CNBC Africa上就比特幣進行了辯論。Schiff稱，比特幣已經成為一種宗教形式，投資者對顯示視而不見，但當你處于泡沫重視，你無法看到泡沫。其一再聲明比特幣本身沒有價值。對此，Pompliano回應稱，這樣的話，你可能會錯過一些東西，比特幣是一種新技術、新趨勢。如果你犯錯的可能性為1%，意味著你會因此受到互聯網的譴責并錯失這次機會。（cointelegraph）[2019/8/1]

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VDF的計算

基于Chia的設計模式，如果某個節點的VDF計算速度高于其他節點，有可能會發起某種安全攻擊。因此，為了避免這一威脅，Chia希望節點中運行的VDF算法是最高效的，所以基本沒有什么優化空間。為此，Chia還舉辦了兩次VDF效率競賽，以高額的獎勵來吸引業內精英參與到本次活動中來，廣泛汲取大家的智慧，來獲取效率最高的VDF。

如上圖所示，Chia里用到的VDF算法其實很簡單，就是對一個數x進行連續的T次平方計算，x是一個未知階的群組的元素。為什么是未知階的群組，其中緣由也很簡單：

如果群組的階為d，那么根據群組的性質：x2^T=x(2^T)%d

就會存在未達到指定次數T，就得到正確結果，這與Chia的設計不一致；因此，群組的階是無法被知道的；生成未知階的群組的方式有兩種：

基于RSA的群；

虛二次域類群；

當選擇基于RSA的方式時，群的階N=pq，其中p、q都是很大的素數且不可公開，因此，計算這種群的階的難度就和分解大數N一樣困難。所以被認為是安全的，但是，這種方式需要可信設置，即p、q由可信第三方生成，或許也可以用MPC的方式，但是總之，它需要可信設置；

而基于虛二次域的類群可以消除可信設置，因為一個滿足|d|=3mod4關系的負大素數生成的類群，計算其階是困難的，由于這個大素數可以公開，因此這種方式可以很容易的生成無須可信設置的未知階的群。

了解了背后的數學概念，下面讓我們再看一下，基于虛二次域類群的元素的平方應該如何計算，如下圖所示：

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NUDUPL算法為目前為止，計算虛二次域平方的最有效的方法，這也是在兩次VDF算法競賽中，參賽者們選用最多的方法。圖2、圖3展示了算法的兩個主要分支，其中m=(a,b,c)、M=(A,B,C)都是群中元素的表示形式。

VDF的證明

由圖1可知，prover除了需要做T次計算外，還需要生成一個證明，來證明計算的正確性，關于VDF的正確性論證，這篇論文中給出了兩個經典的方法，Chia采用的是Wesolowski的論證方法，此方法的過程如下圖所示：

算法本身簡單，且好理解。和論文中的Pietrzak算法相比，該算法生成證明更小，驗證proof更快。

結語

經過一段時間的研究和測試，Chia目前采用的VDF算法確實相當高效，從算法上，已經尋找不出可以大幅優化的點。“軟的不行就來硬的”，這也是為什么我們仍然堅持把Chia的VDF算法研究的很深入的一個原因，目前已經著手硬件優化設計。從理論上講，具有更高效率的VDF計算，可以獲得更高的挖礦效率，這也是我們的目標。

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