从Plot文件看PoC硬盘挖矿算法的细节

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本文参考文献来源：Burstcoin.org、百度文库、hpool矿池。

前几篇文章，我们大概介绍了PoC挖矿的一些基础知识，如决定硬盘挖矿收益的2个重要公式，以及硬盘挖矿的选择等。本篇文章主要内讲解PoC硬盘挖矿的算法细节。

一、Plot文件

硬盘挖矿中，经常会出现一个Plot的名词，这个Plot就是指矿工存储在硬盘中的数据（文件），Plot由大量的hash值组成，这其中，Plot有包含了几个概念：

1、Shabal256：这是burst挖矿所采用的hash算法，相较于BTC的sha256，shabal256需要更长时间的计算和工作量。Shabal256的好处是挖矿期间矿工无需进行hash计算,因此验证的过程会相对较快，同时shabal256也能防止作弊（即防止矿工在每个出块阶段临时计算需要的Hash值而非存储中的Hash值）；

2、Nonce：这是Plot文件的基本单元，它是矿工参与挖矿过程的基础逻辑单元，拥有固定的编号，由256kb大小的数据构成；

3、Scoop：每4096个Scoop文件能够组成一个Nonce文件，Scoop与Nonce一样，都具有编号（Scoop的编号为0~4095）。每个Scoop中包含着2个hash值，即一个Nonce文件包含8192个hash值。

二、Nonce文件

1、Nonce文件由Account id与Nonce id组成（Account id是指Burst或者其他POC币种的用户id或者地址，Nonce id则是nonce编号），经过第一次Hash，生成Hash #8191，即Non中的编号为8191的Hash值。

2、#8190Hash值由之前一个#8191Hash值与Account id，Nonce id 生成。

3、#8189Hash值由之前两个#8191Hash，#8190Hash值与Account id，NonceId 生成，依次类推，每下个Hash值，都有其之前计算的所有Hash值与AccountId，Nonce id 生成。如果过程中超过了4096个bytes，则取最近生成的4096bytes作为下一次的Hash函数输入参数。

4、最终Hash的生成，由Hash#0-8191与Account id，Nonce id共同生成，之后对8192个Hash值都分别对其进行异或操作，作为每个Hash最终的值。

5.得到了8192个Hash值后，Scoop文件的结构如下图所示:

这便是一个完成的Nonce文件生成过程，一个Nonce文件大小为256KB，包含8192个hash值。这就是为何硬盘挖矿的门槛相对较低的原因，只要用户的硬盘空间能够存储一个Nonce文件，就能够参与挖矿。

当前Burst全网容量约为400PB，4PB容量则占据全网算力的1/100,那么4PB大概需要多少个Nonce才能装满呢？

由前文可知，一个Nonce文件大小为256kb，4PB≈4.4万亿KB，那么4.4万亿KB/256kb≈171亿nonce。

一般家用电脑的硬盘容量为500GB，大约能存200万个Nonce文件。因此，小算力只能以吃大锅饭（矿池）的形式参与硬盘挖矿。

三、硬盘挖矿流程

下图是一张硬盘挖矿的出块流程：

在图中我们可以看到出块一共需要9个流程：

1、1-2，GenHash的生成：GenHash类似于BTC中BlockHash的概念，用于形成前后相继的区块链结构。

在Burst网络中，由于Genhash会同时参与公示过程中参数的建立，故将其概念分为两个：GenSig由上一个区块中的GenSig与上个区块的出块者做Hash得出，GenHash由GenSig与快高信息做Hash得出。

通过这样两次Hash计算，即将当前区块前的所有区块形成了不可修改历史区块的链式结构，同时也得出了PoC共识中的重要参数GenHash。

2、3-4，Scoop Number的计算：钱包生成GenHash后，将此值发送给矿工，矿工由此计算本次出块需要的Scoop Number。GenHash Modulo 4096 即是Scoop Number的值。

该Scoop Number用来定义本次出块中，全网的所有矿工应当查询自己拥有的所有Nonce中的Scoop的数据。也即其拥有的某个Scoop中两个Hash的值。

3、5，计算target，deadline：首先，矿工需要遍历磁盘，找到自己拥有的所有nonce中对应于上一步计算出的Scoop Number的两个hash，记为scoopdata，使表达式target=Hash(scoopdata, GenSig)的值最小。

之后利用该最小值targer，计算target/BaseTarget得出deadline。target类似bitcoin中的difficulty_target参数，控制全网挖矿难度，而deadline则决定矿工是否能成功的得到区块的铸造权。

第5步中出现的名词详解：

①、deadline：是一个整数类型数值，一个拥有特定deadline的区块，在全网中需要等待对应于该deadline所指定的时间之后，才可以被作为一个合法的区块。

举个例子，假设deadline数值为60，就代表上一个区块出块后的一分钟，这个块可以允许添加到主网作为合法区块。由此我们可知，计算出的deadline数值越小，得到区块铸造权的概率就越大。

Deadlin的计算过程是矿工遍历自己硬盘空间存储的Nonce值计算得出，即矿工存储的Nonce数量越多，硬盘占用空间越大，计算出更低数值的deadline概率就越大，从而得到区块铸造权的概率就越大。

②、BaseTarget：都知道Burst的出块时间约为4分钟/块，全网的容量是波动的，那么如何在算力波动的情况下来控制出块时间呢？BaseTarget就是挖矿难度，数值越小，挖矿难度越大。

在Burst网络中，最小的target需要除BaseTarget得到deadline。所以动态的调整BaseTarget就能控制出块的时间。

3、6-9，打包交易，铸造区块，广播区块。这个过程是所有区块链系统都存在的。不过值得注意的是，Burst的区块负载大小限制为176KB，即能够成爱19k个左右的交易，则能算出Burst的理论tps值约为80左右。这与BTC等POW区块系统的性能量级相似。

来源：硬盘狗挖矿

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编译者/作者：Kcoin社区

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