Может ли кто-нибудь объяснить мне на простом английском языке, как рассчитывается сложность. У меня есть очень приблизительное представление о том, что он рассчитывается на основе количества хэш-мощности всего биткойн-сообщества за определенный период времени. Но это очень расплывчато.
Также я понимаю, что это может измениться очень быстро. Может только увеличиваться? Есть ли какая-нибудь формула, как его рассчитать или предсказать?
Спасибо за подробный ответ, Мени Розенфельд. Просто чтобы убедиться, что я все правильно понял. Я суммирую все время, которое ушло на генерацию последних 2016 блоков. А затем применить формулу.
Сложность биткойна начинается с 1 (и никогда не может опускаться ниже). Затем для каждых 2016 найденных блоков сравниваются временные метки блоков, чтобы узнать, сколько времени ушло на поиск 2016 блоков, назовем его T. Мы хотим, чтобы 2016 блоков заняли 2 недели, поэтому, если T отличается, мы умножаем сложность на (2 недели / T) — таким образом, если хешрейт останется прежним, теперь потребуется 2 недели, чтобы найти 2016 блоков.
Например, если это заняло всего 10 дней, это означает, что сложность слишком низкая и, следовательно, будет увеличена на 40%.
Сложность может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, потребовалось ли больше или меньше 2 недель, чтобы найти 2016 блоков. Как правило, сложность снижается после падения хешрейта сети.
Если поправочный коэффициент больше 4 (или меньше 1/4), то вместо него используется 4 или 1/4, чтобы изменение не было слишком резким.
В реализации есть ошибка, из-за которой расчет основан на времени поиска последних блоков 2015, а не 2016 года. Для ее исправления потребуется хард-форк, поэтому на данный момент это отложено.
Можно дать приблизительную оценку следующего изменения сложности, основываясь на времени нахождения последних блоков. Никто не может надежно предсказать долгосрочные трудности в будущем, но любой может строить предположения, основываясь на тенденциях обменного курса, законе Мура и других аппаратных достижениях.
Мени ответ хороший. Я просто хочу дать несколько практических подробных методов расчета сложности, которые, возможно, будут полезны для будущих взглядов на ответ на этот вопрос.
Давайте взглянем на заголовок генезисного блока Сатоши (часть связанной информации):
$ bitcoin-cli getblockhash 0
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
$ bitcoin-cli getblockheader 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
{
...
"height": 0,
...
"bits": "1d00ffff",
"difficulty": 1,
...
}
Как мы видим выше, блок генезиса имеет сложность «1» и биты «1d00ffff». Биткойн - биты означают «целевое» хеш-значение, новый сгенерированный блок должен соответствовать условию: двойное хеш-значение SHA-256 заголовка блока должно быть меньше этого «целевого» значения.
Значение битов «1d00ffff» в блоке генезиса означает «целевое» значение:
[0x00000000,0xffff,{0x00..0x00}]
{0x00..0x00} at above has 26 bytes 0x00.
Затем, чтобы найти новый блок, вы должны искать это 32-битное значение nNonce (а также nTimes и hashMerkleRoot) до тех пор, пока хеш-значение блока не будет начинаться с 4 байтов, равных нулю. Кстати, nNonce — это одно из полей в структуре заголовка блока:
struct header_structure{ // BYTES NAME
uint32_t nVersion; // 4 version
uint8_t hashPrevBlock[32]; // 32 previous block header hash
uint8_t hashMerkleRoot[32]; // 32 merkle root hash
uint32_t nTime; // 4 time
uint32_t nBits; // 4 target
uint32_t nNonce; // 4 nonce
};
Поскольку алгоритм SHA-256 (как и любой криптографически безопасный хеш-алгоритм) выдает результат, который будет выглядеть как равномерно случайная последовательность , практический метод «проб и ошибок» — единственный способ найти новый блок, отвечающий условию. Вероятность найти блок с нулевым начальным хеш-значением из 4 байтов равна 1/(2^32), что означает, что среднее количество проб и ошибок равно 2^32 (т.е. 4G).
Чтобы человеку было легче понять это «целевое» хеш-значение, мы определяем термин «сложность», который означает среднее количество проб и ошибок, чтобы найти блок, соответствующий «целевому» условию. И мы определяем единицу «сложности». : 1 "сложность" = хэши 4G
Затем, до сегодняшнего дня, высота блокчейна биткойнов достигает 501509, давайте взглянем на его заголовок:
$ bitcoin-cli getblockheader 0000000000000000006c5532f4fd9ee03e07f94df165c556b89c495e97680147
{
...
"height": 501509,
...
"bits": "18009645",
"difficulty": 1873105475221.611,
...
}
Биты блока 501509 = 0x18009645, это компактный формат 256-битного целого числа, его 256-битный формат:
[0x00000000,0x00000000,0x009645,{0x00..0x00}]
{0x00..0x00} at above has 21 bytes 0x00.
that is 0x009645 * (256 ^ 21）
The genesis block's target is ( 0x00ffff * 256 ^ 26 ）which is the difficulty unit '1.0'.
So, the difficulty
= (0x00ffff * 256 ^ 26）/ (0x009645 * 256 ^ 21)
= 65535/38469 * (256^5)
= 1.703579505575918 * 2^40
= 1873105475221.611
Пока у вас есть все подробности о том, как рассчитать «сложность». В некоторых случаях мы также используем простой формат 1.7T , чтобы указать сложность, в приведенном выше примере:
(1.703579505575918 * 2^40) = 1.703579505575918T
1T = 2^40 = 1024^4
SHSисправлена. Но 1dна самом деле это означает 26 байтов с нулевым хвостом вместо 29, пожалуйста, прочитайте детали примера, показанные выше.Я хотел бы дать здесь свои 2 цента, указав взаимосвязь между вероятностью майнинга блока с учетом текущей цели tи соответствующей сложностью d, которая рассчитывается в ядре биткойнов.
Таким образом, криптографические хеш-функции идеализируются абстракцией случайного оракула [ https://en.wikipedia.org/wiki/Random_oracle] . Таким образом, мы можем смоделировать выходные doubleSHA256данные хеш-функции, используемой в PoW, как универсальную переменную в пространстве {0,1}^256, то есть массивы из 256 бит. Таким образом, вероятность того, что единственный хэш hявляется действительным хешем, равна:
p = P(h < t) = t /( 2^{256} - 1 )
С другой стороны d, вычисляется следующим образом, как объяснял @gary ранее, только преобразуется в десятичные числа:
d = ( (2^{16} - 1) * 2^{8*26} ) / t = ( (2^{16} -1) * 2^{208} ) / t
Реализация находится в [ https://github.com/bitcoin/bitcoin/blob/master/src/rpc/blockchain.cpp] , строка 60, функция GetDifficulty. На самом деле, если бы кто-то мог объяснить, как именно код соответствует приведенной выше формуле, это было бы полезно. Комбинируя эти две формулы, мы получаем:
d = ( (2^{16} -1) * 2^{208} ) / ( p * (2^{256} - 1) ) ~ 2^{-32} / p
При анализе этого последнего выражения трудность представляет собой отношение между вероятностью получения хэш-значения ниже 2^{224}(это наименьшее десятичное число, имеющее двоичное представление с использованием 256 битов, начиная с 32 нулевых битов) и вероятностью получения действительного хэш-значения на основе текущая цель t. Это прямое следствие определения в блоке генезиса сложности 1 , связанной с шестнадцатеричной целью 0x1d00ffff , выраженной в том, что я думаю называется 32-битной компактной формой для 256-битных чисел.
Хороший вопрос, на мой взгляд, заключается в том, почему именно эта компактная форма была выбрана для представления цели.
Мени Розенфельд