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金色观察 | 以太坊ProgPoW升级再度无望?一文读懂ProgPoW

原本计划要在伊斯坦布尔硬分叉中实施的ProgPow终于又有消息了,但是什么时候升级仍然悬而未决。

据CryptoBriefing报道,以太坊核心开发者正在推进ProgPoW,暂定在7月进行硬分叉升级。自从矿机制造商比特大路和芯动科技分别于2018年4月和7月发布专用集成电路(ASIC)的以太坊ASIC矿机E3和A10以来,为避免专业ASIC矿机制造商垄断以太坊算力,保护以太坊网络的去中心化和网络安全,以太坊社区在过去两年中一直在讨论将以太坊算法转换为ProgPoW的问题。新算法可以使以太坊挖矿具有抗ASIC性。

但是,最新消息是,硬分叉协调员James Hancock谈到ProgPoW是否应该跟 EIP-1962放到同一次分叉中,但是以太坊社区核心人员如Spankchain的Ameen Soleimani、Gnosis的MartinKöppelmann、Uniswap的Hayden Adams、ConsenSys的Igor Lilic以及众多以太坊开发人员表示反对ProgPoW。也就是说,以太坊核心开发者并未就ProgPoW达成一致意见,也没有暂定硬分叉的时间。

那么ProgPoW到底是个啥?ProgPoW何以能缩小GPU挖矿与ASIC之间的差距?

deVere Group CEO:年底价格反弹之前可能会有一次小规模清洗:金色财经报道,金融咨询公司deVere Group的首席执行官Nigel Green从长远来看看好加密资产。格林表示,虽然加密资产还没有“走出困境”,但它们的价格最终会上涨。加密货币还没有走出困境,在年底价格大幅反弹之前,可能会进行一次小规模的最终冲洗。格林进一步表示,未来几个月比特币的波动性将相对较小。(dailyhodl)[2022/7/21 2:29:10]

ProgPoW主要是根据GPU的特性对以太坊的Ethash算法做了修改,缩小GPU与专用ASIC之间的算力差距。

一句话解释,用ProgPoW开发团队IfDefElse的话是:“PoW挖矿,通常是设计硬件让算法更高效。但ProgPoW相反,先有硬件,然后再修改算法来匹配它。”

Ethash算法

PoW是一个概念统称,有很多种算法实现。目前以太坊使用的具体PoW算法是Ethash,它是Dagger—Hashimoto算法的变种。

Hashimoto算法采用IO饱和策略来对抗ASIC,使内存读取成为PoW挖矿过程中的限制因素。Dagger算法使用DAG(directed acyclic graphs—有向无环图)来同时实现内存难解和内存易验证两个特点。主要原理是挖矿过程需要存储完整的DAG数据,同时在计算每个nonce时需要抽取DAG中的部分数据。

高盛宣布与Galaxy Digital进行首次场外加密交易:3月21日消息,高盛正进一步进军新兴的数字资产衍生品市场。据了解,高盛与加密商业银行Galaxy Digital交易了一种名为“非交割期权”的比特币相关工具,这意味着该公司成为美国第一家进行场外加密交易的主要银行。

据这两家公司称,与高盛去年开始交易的基于交易所的CME Group比特币产品相比,此次高盛作为交易主体承担了更大的风险。Galaxy联席总裁Damien Vanderwilt表示,作为全球传统资产市场的顶级参与者,高盛的参与表明,对冲基金等机构投资者对这类资产的成熟度有所提高。Vanderwilt在接受采访时表示,此次交易代表着银行为客户提供直接、可定制的加密市场敞口的第一步。(CNBC)[2022/3/21 14:09:36]

选取这个算法的结果使得,挖矿计算性能的瓶颈在于内存大小和内存带宽,而和哈希计算能力关系不大。比如NVIDIA GTX1070执行Ethash时,内存在达到88.3%的利用时,作为显卡计算核心的SM(streaming multiprocessor)只有27.7%的利用率。

同时使得通过大规模部署共享内存的ASIC矿机并不能带来在挖矿效率上同比例线性增长。

Ethash算法的一般流程如下:

创业者会员社区Launch House完成1200万美元A轮融资,a16z领投:金色财经报道,创业者会员社区 Launch House 宣布完成1200 万美元 A 轮融资,a16z领投,本轮融资的其他投资者包括 Creative Arts Agency 联合创始人 Michael Ovitz、6th Man Ventures 投资者兼 The Block 创始人 Mike Dudas、加密播客 Bankless 联合主持人 Ryan Sean Adams 等。

Launch House是硅谷创业者社区 hacker house的改进版,有抱负的企业家申请为期一个月的“驻留计划”之一,主题包括“Web 3”、“元宇宙”或“女性创始人”,申请通过后,创业者会被邀请住在纽约市或洛杉矶的时髦住宅中,Launch House 还支持通过虚拟空间Gather的虚拟群组进行互动。a16z 普通合伙人 Andrew Chen 将远程工作、Z 世代的崛起、初创公司筹款新趋势列为推动 Launch House 进入“新分布式硅谷的第三空间”的因素。(coindesk)[2022/2/2 9:26:48]

1、首先根据块信息计算一个种子;

2、使用这个种子,计算出一个16MB的cache数据。

3、通过cache,计算出一个1GB(初始大小)的数据集(DAG),DAG可以理解为是一个完整的搜索空间,全客户端和矿工需要存储完整的DAG,

4、挖矿:需要从DAG中重复随机抽取64次数据拿去和其他数据计算mixhash(如下图)

在早期Ethereum和Solidity智能合约代码中,Keccak和SHA3是同义词。在2015年8月NIST标准化SHA3后,标准的SHA3和Keccak算法有所区别。为了避免和NIST标准的SHA3混淆,现在的代码直接使用Keccak作为函数名。

每次Ethash从DAG中随机取64128 bit=8192 Bytes数据。以GTX 1070显卡为例,带宽为256GB/s,那么每秒能承受256*1024*1024*1024/8192=33554432次Ethash运算,即33MH/s算力。

针对Ethash的专用ASIC

可以根据需要执行的命令量身定制专用硬件来解决,比如在Ethash开始和结束时调用的哈希函数Keccak在ASIC上可以更有效执行。

针对Ethash,专用ASIC大致可以采用三个专用功能来提高计算性能:

一个从DAG导入数据的高带宽内存接口(一般来说是GDDR6或者HBM2)

一个用于Keccak哈希计算的keccak引擎;

一个用于执行内部循环FNV和地址模运算的小型计算核心;

由此专门定制的ASIC将比现有GPU体积更小且能耗更低。高配置(GDDR6或者HBM2)的以太坊ASIC矿机可以达到GPU矿机挖矿性能的2倍。

事实上,大矿机商都曾推出过以太坊ASIC矿机。2018年4月比特大陆推出以太坊ASIC矿机E3,芯动科技2018年7月发布以太坊ASIC矿机A10。但因为以太坊社区抵制,威胁可能会修改算法,同时还有部分技术原因,比如比特大陆的E3因为采用的是DDR3内存,ASIC矿机相比GPU并没有多少算力优势。因此,以太坊ASIC矿机并没有得到大规模采用。

ProgPoW做了哪些改变

ProgPoW,是Programmatic Proof-of-Work的缩写。正如IfDefElse所说,为匹配现行主流GPU的硬件特征,ProgPoW算法主要做了如下改进:

1、把keccak_f1600(64字节的字)改成keccak_f800(32字节的字)。32字节是目前主流GPU一次操作处理的实际位数。

2、在主循环环节增加了数学随机序列。目前GPU计算核心内有着大量暂存器,可为高吞吐量可编程数学单元提供信号。Ethash的内部循环先是DAG载入,然后用FNV将数据合并为小的混合状态。ProgPoW添加了一系列随机数学指令和随机缓存读取,进而合并为更大的混合状态。

3、DAG数据读取大小从128 byte增加到256 byte。当前主流GPU DRAM均为32位(32*8=256 byte),这样ProgPoW可以在当前DRAM设备上更有效率地执行;

4、GPU具有少量高速暂存器内存,允许快速处理访问随机地址,ProgPoW也利用了GPU这一特性。

其中迭代运算次数即访问DAG次数保持不变,与Ethash一样仍是64次。

经过优化后,ProgPoW能大幅提高GPU计算能力。Nvidia GTX1070运行ProgPoW测试结果表明,在内存利用率达到87.55%时,GPU计算核心的SM(streaming multiprocessor)利用率能达到87.95%。

ProgPoW大幅缩小了ASIC和GPU间的性能差距

理论上,还是可以制造出专门用于执行ProgPoW的ASIC的。但这种ASIC不仅需要高带宽内存接口和小型Keccak+KISS99引擎;还需要具有大型寄存器、大量随机数学能力的计算核心;高吞吐量、低延迟、大存储的缓存。

造成的实际后果是这种专用ASIC会和与现有GPU的性能非常相似。经过优化后的ASIC计算性能将只有目前GPU的1.1-1.2倍,大幅缩小ASIC和GPU之间的性能差距。

考虑到研发ASIC的巨额成本以及以太坊社区的抵制,研发以太坊ASIC极低的性价比也会让矿机商主动远离以太坊。

事实上,要不要抵制ASIC本身也存在争议。因为在有些人眼里,GPU也是某种形式的ASIC。

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