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比特池塘 区块链前沿 正文
一、起源
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$ R. C. a, B4 P! \    众所周知,比特币挖矿运用的是SHA-256哈希算法,这种算法十分简单快捷,但性能与CPU的处理速度,也就是算力,有着极大的关联。为了能够挖到更多的比特币,GPU矿机、FPGA矿机以及ASIC矿机这样的专业矿机相继被制造出来。拥有条件入手这些矿机的人,凭借着高算力挖到更多的比特币,变得更加富有。6 o4 @( `5 u+ E, O3 s  d
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    随着矿机制造业的崛起,比特币逐渐被几大矿池垄断,所谓的去中心化也开始变得越来越远,莱特币的创始人认为比特币的算法对其他挖矿的人来说并不公平,且影响区块链的去中心化,所以在莱特币中使用了Scrypt算法,以阻止这类专业矿机挖矿而造成算力竞争。+ `8 c( X: K. O, O  B  d2 M: a3 M

2 U5 L' o, Z4 m' C) R7 v- l8 |    Scrypt算法由知名的FreeBSD黑客,同时也是一名密码学家的ColinPercival在2009年提出,他开发这一算法的初衷是为其备份服务Tarsnap降低CPU负荷,减少对于CPU计算的依赖,同时防止网络攻击。虽然Scrypt算法的性能与算力相关不大,但却很依赖内存。, V8 a, ]" [: G- A3 h" Y9 g
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    由于Scrypt算法对内存非常依赖的设计非常适合用于对抗专业矿机,所以后来有很多区块链挖矿项目都使用这一算法,如狗狗币,来使得数字货币的分发更加分散。
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    二、原理
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! Q% q+ _' M8 X- J9 |! g, U, B$ }    那么Scrypt算法具体是如何对抗ASIC矿机的呢?& I8 w% g0 x/ [

7 C- |( Q4 W" D1 j+ a# m  I7 T    一开始,Scrypt算法被开发出来时,是为了减少对CPU的依赖,所以这一算法其实是利用了CPU的闲置时间进行计算。Scrypt算法不仅计算所需的时间长,而且需要的内存也很大。因为Scrypt算法计算时会产生一个具有若干个块元素(blockelement)的数组,对其中的每个块元素,都必须先进行一系列运算生成哈希值,再对整个数组进行运算得到最终的结果。7 v! s* ]( Q. r( D: m$ _" w
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    其中,每个块元素都必须被储存在内存中,才能保证最后得到正确的结果,故而Scrypt算法需要极大的内存空间,本身运算的成本很大。大量内存的硬件成本会很高,矿池就无法进行低成本挖矿了。5 d4 B  @/ [1 O% N9 ?( N

! C9 }; b( R' @( i; K2 k    这样导致的一个结果就是,算力难以集中,很难形成大型矿池,从而减少51%攻击的可能。3 i7 G9 n* E: W4 k
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    同时,Scrypt算法这一特性会使得并行计算多个摘要异常困难,因此利用rainbowtable(彩虹表攻击,为破解密码的散列值而预先计算好的表)进行暴力攻击的难度增加。因为Scrypt算法属于一种密钥导出(KDF)算法,这种算法非常适用于生成密钥,可以避免黑客低成本地生成大量密钥去试探密码,因此可以为备份服务提供高度安全的网络环境。9 H" {* l7 x# h1 M. U
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    正是看到了它的这些原理,莱特币才采用了此算法。
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    三、优缺点7 N  P$ v  H6 [; g: ~5 Q* Y/ S
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    以莱特币为例,使用以Scrypt算法为核心的PoW共识机制,有效抵制了专业矿机的使用,避免了算力中心化的趋向;同时令更多人能够通过家用电脑来参与挖矿,莱特币的分发将变得更加分散。总的而言,这一算法能够更好地保证区块链的去中心化特征。  O: V* l/ Y- g
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    由于持币更加分散,区块链网络面临51%攻击的概率也大大降低了。而Scrypt本身具有的密钥导出性能,能够有效阻止黑客对密码进行破解和攻击。9 z- e' |4 U5 _3 y$ s
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    简言之,Scrypt算法使得加密币网络更加安全和去中心化,所以一经莱特币的使用,它就得到了广大山寨币的青睐,有很多人甚至认为这是最适合数字货币的算法。
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: N# @5 F& G( `    但是,随着Scrypt算法的广泛使用,专用于这一算法的矿机也被生产出来,后来诞生的FPGA矿机也可以在运用这算法时进行大规模挖矿。
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    不过,Scrypt算法在区块链上的使用开启了人们对于算力去中心化的思考,现今它的最大影响,与其说这一算法的具体运用遏制了中心化,不如说是其带来的思考促进了人们对算力去中心化的支持与探索。
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