【转】AsicBoost是什么技术？ 让地雷环爆炸。

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AsicBoost 技术到底是什么？ 让地雷环爆炸。

2018-10-23 所属分类：矿业动态阅读(2226)

昨晚一则快讯引爆矿圈。 消息称，比特大陆发布了S9的新固件，用于实现“霸道Asic Boost”功能。 很多朋友问我这是什么技术，大家都很关注。 事实上，单纯从矿工的个人利益出发，使用该技术可以降低10%-20%的功耗（AsicBoost官网数据显示）。 那么AsicBoost到底是什么，今天我们就来揭开它的神秘面纱。

1、比特币的核心算法：SHA256

首先，我们简单回顾一下比特币的挖矿原理。 比特币挖矿是对区块头进行两次SHA256运算，计算结果必须小于当前难度周期对应的难度目标。 区块头80字节，包括4字节的版本号（Version）、32字节的父区块哈希（Previous Hash）、32字节的当前候选区块打包交易的Merkle Root、4字节的The时间戳（timestamp），4字节难度，4字节随机数（Nonce）。 在挖矿过程中，版本号、父哈希、难度都是确定的，矿机需要不断修改随机数才能运行，而随机数只有4个字节，只能进行2^32次运算。 因此，矿工也需要修改Coinbase交易以获得一个新的Merkle Root，每2^32 hashes改变一次。 随着算力的飙升，独立矿机难以出块，矿工选择加入矿池挖矿。 挖矿过程变成矿池向不同的矿机发送不同的作业，矿机算出的份额就可以提交了。

在做区块头的SHA256时，需要一组64字节来处理。 显然超过了80个字节，所以需要用48个字节的padding bits来补充block header到128个bytes，padding bits全部用0填充，所以称为padding-zero。

这样就把区块头分成两组进行计算。 从上图可以看出Merkle Root的前28个字节和后4个字节是分开的。

2.AsicBoost

从图2我们不难看出，Merkle Root很囧，分为两组，而且区块头的结构是硬编码的，不可修改，于是AsicBoost诞生了。 2016年3月，Timo Hanko博士提出了白皮书，经过不断完善，最终确定了两种优化方式，一种是Version-rolling比特币核心算法，一种是Merkle Root Collisions。 不过目前是第一种实现方式，暂时没有人声称要用第二种。

在这里，我们将重点关注版本滚动。

版本滚动（版本轮换）。 4-byte Version一共32位，只有前3位是固定的，其他位用于技术升级或软分叉时的投票。 但是在实际应用过程中，不可能同时有29个软点。 分叉投票，如果我们只取4位来使用比特币核心算法，那么就会多出2^4次，也就是说，在接到同一个任务后，我们可以进行2^4轮2^32次计算，减少了次数矿工接收到的数据数量减少了功耗。 据 AsicBoost.com 称，它可以降低约 20% 的功耗。 当然，实际使用效果还需要长时间的检验。 随着越来越多的人涌入区块链世界，全网算力一直处于上升阶段，挖矿收益可能进一步下降，20%的省电对于矿工小钱来说可能是一笔财富。

有兴趣的朋友也可以了解Merkle Root Collisions。 如图2所示，32字节的Merkle Root分为两组进行SHA256计算，第一部分28字节，第二部分4字节。 Merkle Root Collisions的原理是构造很多最后4个字节相同的Merkle Root，这样在随机数固定的情况下，我们只需要对区块头的前半部分进行SHA256运算，而后半部分保持不变不变。 这种方法的本质是32位哈希冲突。 根据“生日悖论”，找到一组碰撞所需的尝试次数其实并不多。 尝试新的Merkle Root通常有两种方式：一种是修改Coinbase交易，但是这里有个问题，矿池可能会恶意清空区块，因为当区块只有coinbase交易时，最后4个字符必须保证 Merkle Root 的第二个是交换任意交易的顺序。 这种方法的问题在于，在隔离见证（Segwit）中，哈希运算量会翻倍。 Segregated Witness 引入了全新的 Witness Merkle Tree 和 Witness Merkle Root（见图 3）。 如果修改了交易的顺序，Witness Merkle Tree也会发生变化，从而导致原Merkle Tree中的coinbase交易进一步发生变化，使得整个Merkle Tree需要从下到上重新计算，工作量成倍增加，并且众所周知，Segregated Witness在之前更新的bitcoin core版本中已经得到了全面的支持。

昨日官宣还表示，R4、T9、T9+、S9i、S9j可开启“霸道Asic Boost”功能的新固件也将在本周内发布，矿池已率先支持Asic促进。 矿机更新固件后，无需额外操作，连接矿池后直接挖矿！