難度與算力

1. 難度

   根據(jù)block hash計(jì)算所得：(power(2, 128)-1)/(little-endian-int(hash) / power(2, 160))寂玲。

2. 算力

   單節(jié)點(diǎn)的算力是直接統(tǒng)計(jì)出來的hash次數(shù)碑诉。

   全網(wǎng)算力是根據(jù)難度值轉(zhuǎn)換出來的，難度取的是4個(gè)小時(shí)的平均值鳖谈。

挖礦流程

下面是pool和miner之間的挖礦交互流程。

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pool端：

1. 每個(gè)周期（64s）開始時(shí)些己，pool創(chuàng)建一個(gè)主塊傍药。

   這個(gè)主塊會(huì)盡可能更多的鏈接截至當(dāng)時(shí)已知的孤塊（個(gè)數(shù)不超過可用的field），有可能無法鏈接完所有當(dāng)前的孤塊靴姿，則多出來的孤塊只能等待下個(gè)周期的主塊繼續(xù)鏈接沃但，也就是有部分交易的確認(rèn)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。

   為了使得每個(gè)周期的孤塊盡可能的被盡早鏈接（確認(rèn)交易）空猜，鏈接塊起到了關(guān)鍵作用绽慈，如果鏈接塊生成的足夠快且足夠多，使得整個(gè)圖收斂到足夠小的寬度上辈毯，比如孤塊頂點(diǎn)小于12，則原則上可以一次都被主塊鏈接搜贤。

2. 計(jì)算前15個(gè)field的hash累加中間值（hash state）谆沃，并發(fā)送給各個(gè)礦機(jī)。

   pool發(fā)送任務(wù)給各個(gè)礦機(jī)時(shí)仪芒，并不是直接把整個(gè)block內(nèi)容發(fā)送出去唁影，而是只發(fā)送了前15個(gè)field計(jì)算的hash中間變量耕陷，這里叫hash-state。

   這個(gè)hash-state据沈，加上一個(gè)lastfield再計(jì)算一次hash哟沫，效果等同于一次計(jì)算16個(gè)field的hash結(jié)果，不會(huì)因?yàn)闆]有原始的前15個(gè)field而不同锌介。這樣pool就只需要發(fā)送一個(gè)中間變量給礦機(jī)嗜诀，發(fā)送的字節(jié)數(shù)會(huì)大大減少，同時(shí)又不影響計(jì)算結(jié)果孔祸。之所以可以這樣發(fā)送隆敢，是由hash算法的特性決定的，后面單獨(dú)說明崔慧。

3. 發(fā)送完成后拂蝎，pool進(jìn)入等待提交狀態(tài)。

   pool進(jìn)入等待期后惶室，各個(gè)礦機(jī)會(huì)不斷周期性的提交自己探索出的lastfield温自。

   pool每次收到新的lastfield，都跟當(dāng)前miner已知的最小進(jìn)行比較皇钞，如果更小則保存在miner狀態(tài)中悼泌。

4. 周期結(jié)束，pool打包生成主塊鹅士。

   在周期結(jié)束時(shí)刻券躁，pool把各個(gè)礦機(jī)提交的lastfield拿出來，一個(gè)個(gè)跟hash-state做一次合并計(jì)算掉盅，看誰提交的lastfield能得到最小的hash也拜，也就是最大的難度，誰的提交就勝出趾痘。pool就用這個(gè)lastfield完成主塊的組裝慢哈，然后加上自己的簽名，提交到網(wǎng)絡(luò)上去永票。

   至此卵贱，一個(gè)新的主塊就產(chǎn)生了，但是每個(gè)pool都會(huì)用同樣的方法產(chǎn)生一個(gè)自己的主塊侣集，所以最終只能有一個(gè)主塊競(jìng)爭(zhēng)勝出键俱，成為真正的鏈上主塊。

5. 主塊與周期的關(guān)系

   通過前面的分析可以看出世分，主塊時(shí)間戳與自身鏈接的交易周期實(shí)際上差了一個(gè)周期编振。

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如上圖所示，t5作為Time Frame2周期的主塊臭埋，鏈接的是Time Frame2周期的交易踪央，但是t5真正打包成功生成主塊的時(shí)間戳是Time Frame4周期的起點(diǎn)臀玄，或者說Time Frame3周期的終點(diǎn)。

也就是說畅蹂，主塊時(shí)間戳所在的周期健无，是主塊中交易所在周期的下一個(gè)周期。

miner端：

1. miner接收到一個(gè)新的task

   task包含一個(gè)hash-state液斜。

2. miner不斷探索最小hash

   不斷生成隨機(jī)數(shù)累贤，填充組成一個(gè)新的lastfield，嘗試跟hash-state組合后計(jì)算hash旗唁。

   在一個(gè)固定周期中畦浓，選擇上面多次計(jì)算中結(jié)果中最小的一個(gè)，提交給pool检疫。這個(gè)固定周期通常至少要小于32s讶请，以此保證一個(gè)64s中至少提交過一次。通常會(huì)盡可能短屎媳，這樣能把因跨周期計(jì)算的算力浪費(fèi)最小化夺溢。但不能過于頻繁的提交，浪費(fèi)資源烛谊。

Hash算法

前面提到风响，挖礦中pool并不需要把block的全部數(shù)據(jù)發(fā)給miner，只需要發(fā)送前15個(gè)field累加出的hash-state丹禀，miner找到lastfield后直接與hash-state組合就可以得到真正的block hash状勤。之所以可以這么做，與hash算法特點(diǎn)有關(guān)双泪。

假設(shè)總block是512字節(jié)持搜，hash結(jié)果是32字節(jié)，我們定義一種叫Stupid-Hash的算法焙矛，算法過程如下：

1. 先設(shè)置一個(gè)32字節(jié)的最終數(shù)組葫盼，result-array。
2. 把block的第一個(gè)32字節(jié)先復(fù)制到result-array村斟。
3. 接著把第二個(gè)32字節(jié)按照某種累加運(yùn)算法則贫导，與當(dāng)前的result-array運(yùn)算一次，結(jié)果放回result-array蟆盹。
4. 后面每一個(gè)32字節(jié)都按照相同的思路與result-array運(yùn)算并把結(jié)果放回result-array孩灯。
5. 直到最后一個(gè)32字節(jié)迭代計(jì)算完成，最后一次得到的result-array就是最后的hash結(jié)果逾滥。

在Stupid-Hash算法下钱反，對(duì)一個(gè)很長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)做hash，可以把累加到中間任意步驟的result-array保存起來匣距，發(fā)送給另一個(gè)機(jī)器面哥，另一個(gè)機(jī)器用result-array加上剩下的數(shù)據(jù)繼續(xù)這個(gè)hash算法，得到的結(jié)果與第一個(gè)機(jī)器把這個(gè)計(jì)算一直進(jìn)行到底得到的結(jié)果是一致的毅待。

xdag中hash算法的思路與這個(gè)Stupid-Hash的思路是一致的尚卫，只不過真實(shí)hash算法（sha256）中間的運(yùn)算過程更復(fù)雜一些，但是整體計(jì)算思路沒有不同尸红。

mining收益分配

單個(gè)pool鏈接了眾多miner吱涉，當(dāng)挖礦成功后，需要在各個(gè)miner間分配收益外里。

分配基本策略主要是依據(jù)各個(gè)miner在當(dāng)前周期中探索到的最大難度怎爵，比如有三個(gè) miner，各自在當(dāng)前task周期的最大難度是1盅蝗、2鳖链、3，最終給第一個(gè)miner的比例就是1/(1+2+3)墩莫。

在這個(gè)基本分配策略之外芙委，增加了一些特殊分配。

1. 給基金會(huì)賬戶一個(gè)固定比例的分成狂秦。
2. 給pool賬戶一個(gè)固定比例的分成灌侣。
3. 給找到最小hash的miner一個(gè)其難度比例之外的特殊分成。

上面這些分配比例可以在pool啟動(dòng)的時(shí)候自由配置裂问。

T周期對(duì)T-15周期的挖礦進(jìn)行分配侧啼。

錢包與pool的交互

在當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)中，對(duì)pool來說堪簿，錢包實(shí)際上與miner角色一樣痊乾，pool對(duì)兩者的處理策略一致。差別在于錢包不做挖礦戴甩，也不提交計(jì)算符喝。

pool會(huì)周期性的向錢包推送錢包賬戶的余額下去，錢包并不向pool去查詢余額甜孤，只查看本地存儲(chǔ)已知的賬本协饲。