區塊鏈永久存儲協議 Arweave 的首席執行官 Sam Williams 表示,「像 RandomX 這樣的具有 ASIC 抵抗能力的 PoW 算法將進一步增強我們提供的永久性、低成本和抗篡改的網絡。」

作者:潘致雄

因爲專業挖礦設備全面入侵加密貨幣和區塊鏈平臺,越來越多人開始擔心所謂的「去中心化」岌岌可危。比如用戶數量最多的比特幣,已經沒人使用通用 CPU 和 GPU 參與網絡共識了,因爲成本遠超過了收益。而有些項目在嘗試研發更通用的 PoW 算法讓更多人可以參與進來,比如一直都處於研發抵抗 ASIC 挖礦算法前沿的門羅幣 Monero 項目,剛剛進行了硬分叉升級 PoW 算法,以後僅需一顆現代化的 CPU 和至少 2GB 內存就能公平地參與挖礦了。

此次硬分叉升級在區塊高度 1,978,433 激活,也就是約 12 月 1 日凌晨三點,門羅幣將切換工作量證明算法爲 RandomX,以取代原來的 CryptoNight 算法,削弱專用挖礦設備 ASIC 對網絡算力的影響併爲 CPU 挖礦進行優化。除此之外,在該版本中還包含其他更新,包括:將逐步淘汰長付款 ID,以此改善用戶體驗並減少對交易所的支持工作;每筆交易必須要包含至少兩個輸出;在協議層級將強制執行收到交易後存在 10 個區塊的鎖定時間(約 20 分鐘)。

一文讀懂 Monero 的公平挖礦算法 RandomXMonero 升級規劃

去中心化是形同虛設?

現在很多基於工作量證明共識的加密貨幣,都會面臨一個質疑,雖然這類區塊鏈平臺還是無需許可人人均可加入的,但是參與共識的挖礦設備變得越來越專用化。這將會導致普通用戶無法參與網絡的共識決策,這也就意味着「去中心化」概念變得形同虛設。就連比特幣也無法擺脫這樣的問題,可能中本聰也沒想到原本適用於中央處理器 CPU 運算的 PoW 算法,在經過極客們的改造、定製和研發之後,CPU 和 GPU 都逐步被淘汰,專用 ASIC 設備佔領了比特幣所有的算力,如比特大陸和嘉楠科技就專注於這類芯片的研發。

一文讀懂 Monero 的公平挖礦算法 RandomX比特幣難度爆發式增長

所以,許多研發人員在嘗試開發 ASIC 無法獲得優勢的 PoW 算法,或者稱之爲「抵抗 ASIC」的算法,讓更多人使用通用的計算設備就可以參與到網絡中,一旦增加了礦工的數量,去中心化程度也就增強了。門羅幣在 12 月 1 日凌晨通過硬分叉升級的 RandomX 算法,就是這類嘗試中值得關注的一個。

人人皆可參與挖礦的 RandomX

RandomX 開發者之一的 tevador 在文檔中寫到:「RandomX 是針對通用 CPU 優化的工作量證明算法。 RandomX 使用隨機代碼執行以及幾種內存技術,以最大程度地降低專用硬件的效率優勢。」RandomX 也因「隨機代碼執行」(random code execution)而得名。

從技術上來說,RandomX 利用虛擬機執行特定指令集中的程序,比如整數運算、浮點運算和分支預測等。這類程序可以即時轉換成 CPU 的原生機器碼,最後,使用哈希函數 Blake2b 將已執行程序的輸出合併爲一個 256 位的結果。RandomX 可以以兩種模式運行,分別是需要 2GB 共享內存的快速模式或是需要 256MB 共享內存的輕模式。這兩種模式可以隨時切換,運行的結果也相同,但是快速模式適用於「挖礦」,輕模式更適用於驗證交易。

只需要 2GB 內存和一個現代的 CPU 就可以進行挖礦,普通用戶參與挖礦的入門門檻一下子就降低了很多。如果你在這兩三年內新買了任何一臺 PC,那內存這個條件肯定是滿足了。而 CPU 的話,開發者認爲 2011 年之後的 CPU 比較合適,具體的就看相關的配置了,根據現有的一些數據來看,好像 AMD 比 Intel 更有優勢。如果你想運行一個全節點,只需要使用「輕模式」即可,內存要求僅需 256 MB。

一文讀懂 Monero 的公平挖礦算法 RandomX一些芯片的 RandomX 算力比較

永久儲存協議 Arweave 也將集成 RandomX

當然,對於這類新興的算法來說,需要儘可能避免安全風險。所以 RandomX 算法經過了四個獨立的安全研究團隊的安全審計,分別是 Trail of Bits、X41 D-SEC、Kudelski Security、QuarksLab,而且這四次的審計均由「開源技術改進基金」(OSTIF)組織協調。第一次的審計資金來源於區塊鏈永久存儲協議 Arweave,他們也是 RandomX 的早期採用者,另外三次的資金來源於 Monero 的社區捐助。審計結果報告中未發現 RandomX 有任何嚴重缺陷,其他的一些問題已經在代碼中修復。

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Arweave 首席執行官 Sam Williams 表示,「像 RandomX 這樣的具有 ASIC 抵抗能力的 PoW 算法將進一步增強我們提供的永久性、低成本和抗篡改的網絡。RandomX 幫助我們確保 Arweave 網絡中的去中心化內容政策,將在全球各方之間保持良好的分佈。」

不僅 Monero 官方在進行這方面的探索,也開始有項目願意嘗試這些更公平化的算法。不過這類算法還是比較新,雖然已經通過了多次安全審計,但還有很多細節需要更長時間的觀察。儘管如此,RandomX 依舊是一個加密貨幣極客們都願意看到的試驗,也可能會是礦機生產商的噩夢。