ASI:金色觀察 | 以太坊ProgPoW升級再度無望？一文讀懂ProgPoW_PRO

原本計劃要在伊斯坦布爾硬分叉中實施的ProgPow終于又有消息了，但是什么時候升級仍然懸而未決。

據CryptoBriefing報道，以太坊核心開發者正在推進ProgPoW，暫定在7月進行硬分叉升級。自從礦機制造商比特大路和芯動科技分別于2018年4月和7月發布專用集成電路（ASIC）的以太坊ASIC礦機E3和A10以來，為避免專業ASIC礦機制造商壟斷以太坊算力，保護以太坊網絡的去中心化和網絡安全，以太坊社區在過去兩年中一直在討論將以太坊算法轉換為ProgPoW的問題。新算法可以使以太坊挖礦具有抗ASIC性。

但是，最新消息是，硬分叉協調員James Hancock談到ProgPoW是否應該跟 EIP-1962放到同一次分叉中，但是以太坊社區核心人員如Spankchain的Ameen Soleimani、Gnosis的MartinK?ppelmann、Uniswap的Hayden Adams、ConsenSys的Igor Lilic以及眾多以太坊開發人員表示反對ProgPoW。也就是說，以太坊核心開發者并未就ProgPoW達成一致意見，也沒有暫定硬分叉的時間。

金色晨訊 | 5月25日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞：對沖基金、AutoShark Finance、Chia、英國

1.對沖基金One River向SEC申請創建碳中和的比特幣ETF；

2.21世紀經濟網：打擊比特幣炒作，讓金融回歸服務實體經濟本質；

3.高盛前執行董事：加密貨幣市場將實現100到200倍的增長；

4.Marathon計劃在得克薩斯州的設施將容納73,000個比特幣礦機；

5.BSC鏈上DeFi協議AutoShark Finance遭閃電貸攻擊；

6.區塊鏈初創企業奇亞Chia估值5億美元，計劃進行IPO；

7.美聯儲博斯蒂克：加密貨幣、數字貨幣是美聯儲不能忽視的領域；

8.英國央行行長：加密貨幣資產是危險的，市場對加密貨幣具備很大的熱情。[2021/5/25 22:40:42]

那么ProgPoW到底是個啥？ProgPoW何以能縮小GPU挖礦與ASIC之間的差距？

金色晨訊 | 12月25日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞：聚投訴、非法集資、廣電運通、巴拉圭、比特幣捐贈

1.北京商報：聚投訴平臺近期新增了不少對區塊鏈App的投訴。

2.《北京市朝陽區檢察白皮書》：虛擬幣等非法集資騙局屢禁不止。

3.成都鼓勵發展基于區塊鏈等新技術的供應鏈新模式。

4.湖南日報：爭取在區塊鏈等領域培育形成一批新的增長點。

5.度小滿區塊鏈負責人：未來區塊鏈更大的市場是在數字化。

6.黃躍珍：廣電運通已開展DCEP在ATM機上自由兌換研發項目。

7.中日韓三國工商界發表聯合聲明：將把握數字化、網絡化、區塊鏈、智能化發展機遇。

8.巴拉圭調查國內加密行業，明年將推出加密法規。

9.美國癌癥協會接受比特幣捐贈。

10.比特幣夜間窄幅震蕩，最高價為7308.40美元，最低跌至7160美元。[2019/12/25]

ProgPoW主要是根據GPU的特性對以太坊的Ethash算法做了修改，縮小GPU與專用ASIC之間的算力差距。

金色晨訊 | 美國國防部：區塊鏈在改進救災方面擁有“巨大”潛力 Electrum錢包被黑近250枚比特幣被盜:1. 美國國防部：區塊鏈技術在改進救災工作方面擁有“巨大”潛力

2. Electrum錢包被黑，近250枚比特幣被盜

3. 英偉達因有關加密挖礦需求影響的虛假陳述被提起集體訴訟

4. 英國銀行業人士認為加密創業公司對其存在“重大威脅”

5. 委內瑞拉上周比特幣交易量獲最大漲幅

6. Mt.Gox前CEO重審自己無罪

7. 加拿大首家學校通過區塊鏈頒發畢業證書

8. Coinbase首席運營官：2019年的上幣數量可能會激增

9. Roger Ver：多數BCH攻擊者是比特幣支持者[2018/12/28]

一句話解釋，用ProgPoW開發團隊IfDefElse的話是：“PoW挖礦，通常是設計硬件讓算法更高效。但ProgPoW相反，先有硬件，然后再修改算法來匹配它。”

Ethash算法

金色講堂第三期今晚開講 BKFund聯合創始人黃嶠濛前來授課:6月22日晚8點，《金色講堂》第三期第四次課開講，BKFund聯合創始人黃嶠濛前來授課。BKFund是分布式資本孵化的獨立數字資產基金，曾入選科技媒體36氪區塊鏈投資機構風云榜前十名。課程詳情請關注公眾號“金色講堂”。[2018/6/22]

PoW是一個概念統稱，有很多種算法實現。目前以太坊使用的具體PoW算法是Ethash，它是Dagger—Hashimoto算法的變種。

Hashimoto算法采用IO飽和策略來對抗ASIC，使內存讀取成為PoW挖礦過程中的限制因素。Dagger算法使用DAG（directed acyclic graphs—有向無環圖）來同時實現內存難解和內存易驗證兩個特點。主要原理是挖礦過程需要存儲完整的DAG數據，同時在計算每個nonce時需要抽取DAG中的部分數據。

選取這個算法的結果使得，挖礦計算性能的瓶頸在于內存大小和內存帶寬，而和哈希計算能力關系不大。比如NVIDIA GTX1070執行Ethash時，內存在達到88.3%的利用時，作為顯卡計算核心的SM（streaming multiprocessor）只有27.7%的利用率。

金色財經訊:10月24日，第二屆中國區塊鏈技術創新應用大賽北京初賽在清華大學信息技術研究院成功舉行。來自全國各地的40多個團隊攜帶各自創新項目參加了角逐，來自中國科學院、清華大學、啟迪數字集團、世紀互聯集團等40多家企業的近50位全國區塊鏈領域頂尖的技術、業務和投資專家參加了項目審查和評議。[2017/11/6]

同時使得通過大規模部署共享內存的ASIC礦機并不能帶來在挖礦效率上同比例線性增長。

Ethash算法的一般流程如下：

1、首先根據塊信息計算一個種子；

2、使用這個種子，計算出一個16MB的cache數據。

3、通過cache，計算出一個1GB(初始大小)的數據集(DAG)，DAG可以理解為是一個完整的搜索空間，全客戶端和礦工需要存儲完整的DAG，

4、挖礦：需要從DAG中重復隨機抽取64次數據拿去和其他數據計算mixhash（如下圖）

在早期Ethereum和Solidity智能合約代碼中，Keccak和SHA3是同義詞。在2015年8月NIST標準化SHA3后，標準的SHA3和Keccak算法有所區別。為了避免和NIST標準的SHA3混淆，現在的代碼直接使用Keccak作為函數名。

每次Ethash從DAG中隨機取64128 bit=8192 Bytes數據。以GTX 1070顯卡為例，帶寬為256GB/s，那么每秒能承受256*1024*1024*1024/8192=33554432次Ethash運算，即33MH/s算力。

針對Ethash的專用ASIC

可以根據需要執行的命令量身定制專用硬件來解決，比如在Ethash開始和結束時調用的哈希函數Keccak在ASIC上可以更有效執行。

針對Ethash，專用ASIC大致可以采用三個專用功能來提高計算性能：

一個從DAG導入數據的高帶寬內存接口（一般來說是GDDR6或者HBM2）

一個用于Keccak哈希計算的keccak引擎；

一個用于執行內部循環FNV和地址模運算的小型計算核心；

由此專門定制的ASIC將比現有GPU體積更小且能耗更低。高配置（GDDR6或者HBM2）的以太坊ASIC礦機可以達到GPU礦機挖礦性能的2倍。

事實上，大礦機商都曾推出過以太坊ASIC礦機。2018年4月比特大陸推出以太坊ASIC礦機E3，芯動科技2018年7月發布以太坊ASIC礦機A10。但因為以太坊社區抵制，威脅可能會修改算法，同時還有部分技術原因，比如比特大陸的E3因為采用的是DDR3內存，ASIC礦機相比GPU并沒有多少算力優勢。因此，以太坊ASIC礦機并沒有得到大規模采用。

ProgPoW做了哪些改變

ProgPoW，是Programmatic Proof-of-Work的縮寫。正如IfDefElse所說，為匹配現行主流GPU的硬件特征，ProgPoW算法主要做了如下改進：

1、把keccak_f1600（64字節的字）改成keccak_f800（32字節的字）。32字節是目前主流GPU一次操作處理的實際位數。

2、在主循環環節增加了數學隨機序列。目前GPU計算核心內有著大量暫存器，可為高吞吐量可編程數學單元提供信號。Ethash的內部循環先是DAG載入，然后用FNV將數據合并為小的混合狀態。ProgPoW添加了一系列隨機數學指令和隨機緩存讀取，進而合并為更大的混合狀態。

3、DAG數據讀取大小從128 byte增加到256 byte。當前主流GPU DRAM均為32位（32*8=256 byte），這樣ProgPoW可以在當前DRAM設備上更有效率地執行；

4、GPU具有少量高速暫存器內存，允許快速處理訪問隨機地址，ProgPoW也利用了GPU這一特性。

其中迭代運算次數即訪問DAG次數保持不變，與Ethash一樣仍是64次。

經過優化后，ProgPoW能大幅提高GPU計算能力。Nvidia GTX1070運行ProgPoW測試結果表明，在內存利用率達到87.55%時，GPU計算核心的SM（streaming multiprocessor）利用率能達到87.95%。

ProgPoW大幅縮小了ASIC和GPU間的性能差距

理論上，還是可以制造出專門用于執行ProgPoW的ASIC的。但這種ASIC不僅需要高帶寬內存接口和小型Keccak+KISS99引擎；還需要具有大型寄存器、大量隨機數學能力的計算核心；高吞吐量、低延遲、大存儲的緩存。

造成的實際后果是這種專用ASIC會和與現有GPU的性能非常相似。經過優化后的ASIC計算性能將只有目前GPU的1.1-1.2倍，大幅縮小ASIC和GPU之間的性能差距。

考慮到研發ASIC的巨額成本以及以太坊社區的抵制，研發以太坊ASIC極低的性價比也會讓礦機商主動遠離以太坊。

事實上，要不要抵制ASIC本身也存在爭議。因為在有些人眼里，GPU也是某種形式的ASIC。

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