1. Utangulizi
Itifaki za Uthibitishaji wa Kazi (PoW) ndio msingi wa usalama na uendeshaji wa mitandao mikubwa ya blockchain kama vile Bitcoin na Ethereum. Zinalinda daftari kwa kufanya uundaji wa vitalu kuwa wa gharama kubwa ya kihisabati. Hata hivyo, malipo makubwa ya kifedha kutoka kwa uchimbaji yamesababisha mashindano ya silaha za vifaa, na kusababisha utawala wa Mzunguko Maalum wa Ujumuishaji (ASIC). Chipu hizi maalum hutoa ufanisi usio na kifani kwa kazi maalum za hash lakini ni za gharama kubwa, hazipatikani kwa urahisi, na huchangia katika utafiti wa uchimbaji. Karatasi hii inatangaza HashCore, kazi mpya ya PoW iliyoundwa kwa dhana iliyogeuzwa: kutekelezwa kwa ufanisi zaidi kwenye Vichakataji Vya Kusudi Jumla (GPP) vilivyopo tayari na vinavyopatikana kwa wingi, kama vile CPU za x86, na hivyo kurahisisha upatikanaji wa uchimbaji kwa wote.
2. Tatizo la Utafiti wa ASIC
Tatizo kuu linaloshughulikiwa na HashCore ni utafiti wa nguvu ya uchimbaji. Uundaji wa ASIC unahitaji mtaji mkubwa, utaalamu, na upatikanaji wa utengenezaji wa semiconductor, na hivyo kuunda vizuizi vikubwa vya kuingia. Hii husababisha mfumo wa uchimbaji unaodhibitiwa na mashirika machache makubwa, kinyume na falsafa ya kujitegemea ya teknolojia ya blockchain. Mkusanyiko wa nguvu ya hash pia huongeza udhaifu wa mtandao kwa mashambulio ya 51% ikiwa chombo kimoja au muungano utapata udhibiti wa wengi.
3. HashCore: Dhana na Ubunifu Msingi
HashCore hugeuza tatizo la kawaida la uboreshaji wa ASIC. Badala ya kubuni vifaa kwa algorithm maalum, inabuni algorithm iliyoboreshwa kwa vifaa vilivyopo tayari na vinavyotengenezwa kwa wingi. Uelewa muhimu ni kwamba GPP tayari ni "ASIC" zilizoboreshwa sana kwa mizigo ya kawaida ya kihisabati, kama vile ile inayofafanuliwa na vifungu vya upimaji kama vile SPEC CPU 2017.
3.1. Upimaji Ulio Geuzwa
Njia hii, inayoitwa upimaji ulio geuzwa, inahusisha kuiga kazi ya PoW kulingana na mizigo hiyo hiyo ambayo wasanifu wa CPU hutumia mabilioni ya dola na miaka ya Utafiti na Maendeleo ili kuiboresha. Kwa kufanya hivyo, HashCore inahakikisha kwamba "mchimba madini" mwenye ufanisi zaidi kwa algorithm yake ni CPU ya kawaida, inayopatikana kwa urahisi.
3.2. Usanifu wa Msingi wa Widget
HashCore sio kazi moja ya hash bali ni meta-kazi inayoundwa na "widget" zinazozalishwa kwa nguvu. Kila widget ni mlolongo mdogo, unaozalishwa kwa nasibu wa maagizo ya kusudi jumla yaliyoundwa kusisitiza rasilimali muhimu za kihisabati za GPP (ALU, FPU, kache, upana wa kumbukumbu). PoW kwa ujumla inahusisha kutekeleza mnyororo wa widget hizi kwenye pembejeo (kichwa cha kuzuia + nonce).
4. Uchambuzi wa Kiufundi na Uthibitisho wa Usalama
4.1. Uthibitisho wa Upinzani wa Mgongano
Karatasi hiyo inatoa uthibitisho rasmi kwamba HashCore ina upinzani wa mgongano, ikizingatiwa kwamba misingi ya msingi ya kriptografia inayotumika ndani ya widget ni salama. Uthibitisho huu unategemea muundo wa mnyororo wa widget na uhalisi wa uzalishaji wao, na kuhakikisha kwamba kupata pembejeo mbili tofauti zinazosababisha pato la mwisho la hash sawa ni jambo lisilowezekana kihisabati.
4.2. Uundaji wa Kihisabati
Kazi kuu ya HashCore inaweza kuwakilishwa kwa njia ya kufikirika. Acha $W_i$ iwe kazi ya widget ya $i$-th, $G(seed)$ iwe kizazi cha widget cha nasibu, na $H$ iwe hash ya kawaida ya kriptografia (k.m., SHA-256) inayotumika kwa ukamilishaji. Kwa pembejeo $x$ (kichwa cha kuzuia + nonce):
$\text{mbegu} = H(x)$
$(W_1, W_2, ..., W_n) = G(\text{mbegu})$
$\text{kati}_0 = x$
$\text{kati}_i = W_i(\text{kati}_{i-1})$ kwa $i = 1$ hadi $n$
$\text{HashCore}(x) = H(\text{kati}_n)$
Mnyororo wa urefu tofauti $n$ na mlolongo wa widget unaotegemea data hufanya uboreshaji wa mapema na ASIC kuwa mgumu sana.
5. Matokeo ya Majaribio na Utendaji
Matokeo ya Uigaji: Karatasi hiyo inawasilisha uigaji unaolinganisha utendaji wa HashCore kwenye CPU ya kisasa ya x86 dhidi ya ASIC ya kinadharia iliyoboreshwa kwa hash ya kawaida (k.m., SHA-256). Kipimo muhimu ni Joules kwa Hash. Ingawa ASIC ina faida kamili katika ufanisi wa kimsingi kwa kazi yake maalum, faida yake ya utendaji ikilinganishwa na CPU inapotekeleza HashCore ni ndogo (inakadiriwa kuwa chini ya mara 10), ikilinganishwa na faida ya zaidi ya mara 1000 kwa SHA-256. "Ufinyu wa pengo la utendaji" huu ndio kipimo cha mafanikio makuu.
Maelezo ya Chati (Dhana): Chati ya baa ingeonyesha "Ufanisi wa Nishati (J/Hash)" kwenye mhimili wa Y. Baa tatu: 1) SHA-256 kwenye ASIC (baa fupi sana, yenye ufanisi mkubwa). 2) SHA-256 kwenye CPU (baa ndefu sana, isiyo na ufanisi). 3) HashCore kwenye CPU (baa iliyo ndefu kidogo kuliko Baa 1, ikionyesha ufanisi wa karibu na ASIC kwenye vifaa vya kawaida). Pengo kati ya Baa 1 na Baa 3 ni ndogo, na kuonyesha wazi lengo la HashCore.
6. Mfumo wa Uchambuzi na Uchunguzi wa Kesi
Mfumo wa Kutathmini Upinzani wa ASIC wa PoW: Ili kukagua madai kama ya HashCore, wachambuzi wanapaswa kuchunguza: 1) Ugumu na Aina ya Algorithm: Je, inatumia mchanganyiko mpana, usiotabirika wa shughuli za CPU (nambari kamili, nambari za desimali, matawi, shughuli za kumbukumbu)? 2) Ugumu wa Kumbukumbu: Je, inahitaji upatikanaji wa kumbukumbu kubwa na ya haraka ambao ni wa gharama kubwa kutekeleza kwenye ASIC? 3) Utegemezi wa Mlolongo: Je, kazi hiyo inaweza kugawanywa kwa urahisi? 4) Ulinganifu wa Upimaji: Je, inafanana kwa karibu na viwango vya upimaji vya CPU?
Uchunguzi wa Kesi - Tofauti na Ethash (PoW ya zamani ya Ethereum): Ethash pia iliundwa kwa upinzani wa ASIC kupitia ugumu wa kumbukumbu (DAG). Hata hivyo, ASIC za Ethash hatimaye zilionekana. Njia ya HashCore ni ya msingi zaidi: inashambulia muundo wa kiuchumi wa uundaji wa ASIC kwa kufanya jukwaa la vifaa lengwa (GPP) kuwa lengo linalosogea, changamano, na lililoboreshwa kibiashara, sawa na jinsi mitandao ya kupingana katika CycleGAN hujifunza kuzalisha data isiyotofautishwa na kikoa lengwa. HashCore kimsingi inalazimisha wasanifu wa ASIC "kuzulia upya CPU," jukumu lenye gharama na ugumu mkubwa.
7. Matumizi ya Baadaye na Maendeleo
- Uzinduzi wa Fedha Mpya za Kidijitali: HashCore ni mgombea bora wa algorithm ya msingi ya PoW ya blockchain mpya zinazokipa kipaumbele kujitegemea na ushiriki wa pana wa uchimbaji tangu siku ya kwanza.
- Mifumo Mseto ya PoW/PoS (Uthibitishaji wa Hisa): HashCore inaweza kutumika kama sehemu yenye mzigo mkubwa wa kihisabati, isiyokubali ASIC katika muundo mseto wa makubaliano, ikikamilisha usalama unaotegemea hisa.
- Soko la Kihisabati la Kujitegemea: Muundo wa msingi wa widget unaweza kupanuliwa kuunda kazi yenye manufaa inayoweza kuthibitishwa, ambapo widget hutekeleza vipande vinavyothibitika vya hesabu halisi ya kisayansi (k.m., uigaji wa kunyoosha protini kama vile Folding@home), na kuelekea kwenye "Uthibitishaji wa Kazi Yenye Manufaa."
- Ugumu Unaobadilika na Mabadiliko ya Vifaa: Kazi ya baadaye inahusisha kufanya kizazi cha widget kiwe kinachobadilika, ili PoW "ibadilike" pamoja na maendeleo katika usanifu wa GPP (k.m., kusisitiza vitengo vipya vya AVX-512 au hesabu za matriki), na kudumisha lengo linalosogea daima kwa wasanifu wa ASIC.
8. Marejeo
- Georghiades, Y., Flolid, S., & Vishwanath, S. (Mwaka). HashCore: Kazi za Uthibitishaji wa Kazi kwa Vichakataji Vya Kusudi Jumla. [Jina la Mkutano/Jarida].
- Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: Mfumo wa Pesa wa Elektroniki wa Mtandao wa Wenza kwa Wenza.
- Back, A. (2002). Hashcash - Kikwazo cha Kuzuia Huduma.
- SPEC CPU 2017. Shirika la Tathmini ya Utendaji wa Kawaida. https://www.spec.org/cpu2017/
- Zhu, J., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Ufasiri wa Picha hadi Picha bila Jozi kwa Kutumia Mitandao ya Kupingana Yenye Mzunguko Thabiti. Katika Matokeo ya mkutano wa kimataifa wa IEEE wa kompyuta ya kuona (ukurasa 2223-2232).
- Buterin, V. (2013). Karatasi Nyeupe ya Ethereum: Jukwaa la Mkataba wa Akili na Maombi ya Kujitegemea la Kizazi Kijacho.
9. Uchambuzi na Maoni ya Wataalamu
Uelewa Msingi
HashCore sio algorithm nyingine tu "isiyokubali ASIC"; ni mabadiliko ya kimkakati katika mashindano ya silaha ya kiuchumi-kriptografia. Waandishi wanatambua kwa usahihi kwamba chanzo cha utafiti wa uchimbaji sio tu ubunifu wa algorithm, bali kutofautiana kwa kiuchumi kati ya kubuni ASIC ya kusudi moja na jukwaa la kihisabati la kusudi jumla lililoboreshwa kimataifa lenye thamani ya mabilioni ya dola. Uhodari wao uko katika kutumia matumizi ya Utafiti na Maendeleo ya tasnia nzima ya semiconductor dhidi ya wasanifu wa ASIC wa kipekee. Kwa kufananisha PoW na kiwango cha upimaji cha SPEC CPU—ripoti hiyo hiyo inayochochea maamuzi ya usanifu wa Intel na AMD—HashCore hufanya kila mzunguko wa usasishaji wa CPU kuwa usasishaji wa ASIC kwa wachimba madini wake, bila malipo. Hii ni uelewa wa kina zaidi kuliko kuongeza tu ugumu wa kumbukumbu, kama ilivyoonekana katika zile zilizotangulia kama Ethash au familia ya CryptoNight iliyotumika na Monero.
Mtiririko wa Mantiki
Mantiki ya karatasi hiyo ni ya kulazimisha lakini inategemea dhana muhimu, isiyothibitishwa: kwamba uzalishaji wa nasibu wa "widget" zinazosisitiza CPU unaweza, kwa vitendo, kuunda mzigo wa kazi ambao ni bora sawa katika usanifu tofauti wa CPU (Intel dhidi ya AMD dhidi ya ARM) na kubaki hivyo kwa muda. Ingawa nadharia ya "upimaji ulio geuzwa" ni sahihi, utekelezaji wake ni mgumu sana. Hatari ni kuunda PoW ambayo kwa bahati mbaya inapendelea utekelezaji wa muuzaji maalum wa CPU wa, kwa mfano, maagizo ya AVX-512, na kwa hivyo kuunda upya utafiti wa ASIC chini ya jina tofauti—"utafiti wa chapa ya CPU." Waandishi wanakubali hili lakini wanapuuza suluhisho kwenye "widget" za baadaye "zinazobadilika." Hili ndilo pengo kuu kati ya nadharia nzuri na utekelezaji halisi wenye changamoto.
Nguvu na Kasoro
Nguvu: Nadharia kuu ya kiuchumi na usalama ni bora. Uthibitisho rasmi wa upinzani wa mgongano hutoa uaminifu unaohitajika wa kriptografia. Njia ya msingi ya widget hutoa urahisi wa asili na ni njia mwerevu ya kuunda "lengo linalosogea." Inashughulikia moja kwa moja tatizo la upatikanaji, na kwa uwezekano kuruhusu mabilioni ya vifaa vilivyopo tayari kushiriki kwa maana katika makubaliano.
Kasoro na Hatari: Kasoro kuu ni ugumu wa utekelezaji na mzigo wa uthibitishaji. Kila mchimba madini lazima azalishe na atekeleze msimbo wa kipekee wa widget. Hii inainua wasiwasi mkubwa wa usalama—jinsi ya kuzuia widget zenye uadui kuvunja au kutumia vibaya wachimba madini? Uthibitishaji wa kuzuia unakuwa wenye mzigo mkubwa wa kihisabati kuliko katika PoW ya kawaida. Zaidi ya hayo, kama muungano wa SPEC mwenyewe unavyosema, viwango vya upimaji vinaweza kuchezwa. Ikiwa algorithm ya uzalishaji wa widget itakuwa inatabirika, wasanifu wa ASIC wanaweza kuunda chipu zinazofanya vizuri katika muundo unaowezekana zaidi wa widget, na kuvunja muundo huo. Karatasi hiyo pia inapuuza kwa kiasi kikubwa mabadiliko yanayokuja ya tasnia kuelekea Uthibitishaji wa Hisa (PoS), kama ilivyoongozwa na Muungano wa Ethereum, ambao unalenga kutatua utafiti kwa kuondoa kabisa mashindano ya vifaa.
Uelewa Unaotumika
Kwa wasanifu wa blockchain: Anzisha HashCore kwenye mtandao wa majaribio au mnyororo wa ziada mara moja. Jaribu kikamilifu kizazi cha widget kwa upendeleo na udhaifu wa usalama. Shirikiana na wazalishaji wa CPU kuelewa ramani za usanifu za baadaye, na kwa uwezekano kufanya HashCore kuwa kiwango cha ushirikiano.
Kwa wawekezaji na wachimba madini: Angalia HashCore sio kama mpinzani wa moja kwa moja wa Bitcoin, bali kama mgombea mkuu wa kizazi kijacho cha sarafu za kujitegemea, zinazolenga jamii. Mafanikio yake yanategemea jamii inayothamini uchimbaji wa usawa kuliko ufanisi kamili. Fuatilia miradi inayoitumia na tathmini usambazaji halisi wa hashrate yao.
Kwa wazalishaji wa ASIC: Uandiko uko ukutani. Mwelekeo wa muda mrefu ni dhidi ya chipu za uchimbaji za algorithm maalum. Tofautisha katika maeneo kama vile uongezeaji wa uthibitisho wa kutojua sifuri au safu za upatikanaji wa data za blockchain zinazoweza kubadilishwa, ambazo zinawakilisha mpaka unaofuata wa vifaa maalum, lakini vinavyodumu, vya kriptografia.
Kwa kumalizia, HashCore ni kazi muhimu ya utafiti inayobadilisha dhana ya PoW. Ingawa vizuizi vya vitendo ni vikubwa, wazo lake kuu—kutumia kiuchumi kwa hesabu ya kusudi jumla—ni njia ya kuaminika zaidi ya kudumisha makubaliano ya kujitegemea, yenye msingi wa kihisabati katika ulimwengu wa baada ya ASIC. Inastahili majaribio makali ya ulimwengu halisi.