1. Utangulizi

Uthibitishaji wa Kazi (PoW) ndio utaratibu wa msingi wa makubaliano kwa fedha kuu za kidijitali kama Bitcoin na Ethereum, unaolinda mnyororo wa vitalu (blockchain) kwa kuhitaji juhudi za kikokotoo kuthibitisha manunuzi na kuunda vitalu vipya. Hata hivyo, malipo makubwa kutokana na uchimbaji yamesababisha mashindano makali katika vifaa maalumu, hasa Mzunguko Maalumu wa Ujumuishaji (ASIC). Hii imesababisha mkusaniko wa uchimbaji, ambapo chache wenye uwezo wa kununua na kutumia ASIC za gharama kubwa wanadhibiti sehemu kubwa isiyolingana ya nguvu ya hashi ya mtandao, na hivyo kudhoofisha kanuni ya usambazaji wa teknolojia ya mnyororo wa vitalu. HashCore inapendekeza mabadiliko makubwa: badala ya kufanya PoW isiweze kufanywa vizuri na ASIC, inafanya kichakataji cha matumizi mbalimbali (GPP) kiwe ASIC halisi.

2. Tatizo la Mkusaniko wa ASIC

Tatizo kuu ni la kiuchumi na upatikanaji. Uundaji wa ASIC unahitaji mtaji mkubwa, muda mrefu, na mara nyingi hufanyika kwa siri na wazalishaji wachache. Hii inajenga vikwazo vikubwa vya kuingia, na kusababisha nguvu ya uchimbaji ikusanyike kwa wachache na kuongeza hatari ya mashambulio ya 51%. Kwa watumiaji wengi, kununua na kuendesha ASIC zenye ushindani sio jambo la kiuchumi, na kusababisha tofauti kati ya idadi kubwa ya watumiaji wa fedha za kidijitali na idadi ndogo ya wachimbaji halisi. Ule mkusaniko unaweka hatari kwenye usalama na usambazaji wa mtandao.

Vipimo Muhimu vya Tatizo

Kizuizi cha Kuingia: Gharama kubwa ya mtaji kwa ASIC zenye ushindani.

Uwiano wa Wachimbaji-kwa-Watumiaji: Idadi ndogo isiyolingana ya wachimbaji.

Hatari ya Usalama: Kuongezeka kwa uwezekano wa mashambulio yaliyopangwa.

3. Falsafa ya Ubunifu wa HashCore

HashCore inageuza tatizo la kawaida. Badala ya kubuni kazi ya PoW na kisha wengine wakajenga ASIC kwa ajili yake, HashCore imebuniwa kwa namna ambayo vifaa ambavyo kila mtu tayari anavyo—kichakataji cha matumizi mbalimbali (k.m., CPU za x86, ARM)—ndivyo vifaa bora zaidi vya ufanisi kwa kazi hiyo.

3.1. Upimaji Ulio Geuzwa

Huu ndio dhana ya msingi. Wabunifu wa chip kama Intel na AMD hutumia mabilioni kurekebisha CPU zao zifanye vizuri kwenye vifurushi vya kawaida vya upimaji (k.m., SPEC CPU 2017), ambavyo vinawakilisha seti mbalimbali za kazi halisi za kikokotoo. HashCore inatumia hili kwa kuunda kazi yake ya PoW kutoka kwa "widget" zilizozalishwa kwa nasibu ambazo higa kazi hizo za upimaji. Kwa hivyo, CPU iliyorekebishwa kwa ajili ya SPEC, kwa muundo, imerekebishwa kwa ajili ya HashCore.

3.2. Usanifu wa Msingi wa Widget

Kazi ya HashCore sio hash tuli kama SHA-256. Ni mlolongo unaokusanywa kwa nguvu wa "widget" za kikokotoo wakati wa utendaji. Kila widget inatekeleza mlolongo wa maagizo ya kichakataji cha matumizi mbalimbali yaliyobuniwa kusisitiza rasilimali muhimu za kikokotoo (ALU, FPU, kache, upana wa bendi ya kumbukumbu). Mchanganyiko maalum na mpangilio wa widget hubainishwa kwa nasibu kulingana na pembejeo ya kichwa cha kizuizi, na kuhakikisha kazi hiyo haziwezi kutekelezwa mapema au kurekebishwa kwa urahisi katika vifaa.

Uelewa wa Msingi

  • Usambazaji: Inabadilisha vifaa vya watumiaji vilivyopo kuwa vifaa vya uchimbaji vinavyoshindana.
  • Urekebishaji Uliojikwamua: Inatumia faida ya mabilioni ya dola ya Utafiti na Uendelezaji wa CPU.
  • Ulinzi Unaobadilika: Uzalishaji wa widget wakati wa utendaji huzuia urekebishaji wa vifaa tuli.

4. Utekelezaji wa Kiufundi na Usalama

4.1. Uthibitisho wa Upinzani wa Mgongano

Karatasi hiyo inatoa uthibitisho rasmi kwamba HashCore ina upinzani wa mgongano bila kujali utekelezaji wa widget, mradi msingi unaounganisha matokeo ya widget yenyewe una upinzani wa mgongano. Usalama hupunguzwa kwa usalama wa msingi huu wa kriptografia (k.m., ujenzi wa Merkle-Damgård). Uzalishaji wa widget kwa nasibu huhakikisha matokeo ya kazi yote hayatabiriki na ni salama.

4.2. Msingi wa Kihisabati

PoW inaweza kufasiriwa kama kutafuta nambari ya mara moja $n$ ambayo: $$\text{HashCore}(\text{KichwaChaKizuizi}, n) < \text{Lengo}$$ Ambapo $\text{HashCore}(H, n)$ inakokotolewa kama: $$F( W_1( H || n || s_1), W_2( H || n || s_2), ..., W_k( H || n || s_k) )$$ Hapa, $H$ ndio kichwa cha kizuizi, $n$ ndio nambari ya mara moja, $s_i$ ni mbegu zinazotokana kwa nasibu kutoka $H$ na $n$, $W_i$ ni kazi za widget, na $F$ ni kazi ya kuunganisha yenye upinzani wa mgongano (kama hash). Mlolongo wa widget na vigezo hubainishwa na kazi ya kizalishi $G(H, n)$.

5. Uchambuzi na Athari

Mtazamo wa Mchambuzi wa Sekta

5.1. Uelewa wa Msingi

HashCore sio tu algorithm nyingine "isiyoweza kufanywa vizuri na ASIC"; ni ushirikishaji wa kimkakati wa mfumo uliopo wa vifaa. Uzuri halisi ni kutambua kwamba sekta ya trilioni ya dola ya semiconductor tayari imejenga "ASIC" kamili kwa aina fulani ya matatizo—CPU. Miradi kama Ethash ya Ethereum ililenga ugumu wa kumbukumbu ili kuzuia ASIC, lakini kama inavyoonekana kutokana na uundaji wa baadaye wa ASIC za Ethash, hii ni mbinu ya kuchelewesha. Njia ya HashCore ni ya msingi zaidi: inalinganisha motisha za kiuchumi za PoW na ukweli wa kiuchumi wa utengenezaji wa vifaa duniani. Inafanya usambazaji uwe sifa ya kawaida, sio lengo dhaifu la kulindwa.

5.2. Mtiririko wa Mantiki

Mantiki ni rahisi na ya kulazimisha: 1) Tambua tatizo (mkusaniko unaoendeshwa na ASIC). 2) Chunguza sababu ya msingi (kazi za PoW hazifanani na kazi za kawaida za CPU). 3) Geuza nafasi ya suluhisho: ikiwa huwezi kuwashinda watengenezaji wa ASIC, fanya wakufanyie kazi. Kwa kufafanua PoW kama "chochote CPU tayari zinafanya vizuri," unatumia uwekezaji unaoendelea, mkubwa wa Utafiti na Uendelezaji kutoka Intel, AMD, na ARM. Hii inajenga lengo linalobadilika kwa utaalam; wakati mtu anapobuni mzunguko tuli kwa mchanganyiko wa widget wa leo, uzalishaji wa nasibu wa kizuizi kinachofuata unaweza kusisitiza mfumo mwingine wa CPU. Ugumu huu unaobadilika unafanana na dhana katika nyanja zingine, kama usanifu ulio nasibu katika mbinu fulani za kukata mtandao wa neva ili kuzuia kurekebishwa kupita kiasi kwa vifaa maalumu.

5.3. Nguvu na Kasoro

Nguvu:

  • Upatikanaji wa Kweli: Inapunguza kizuizi cha uchimbaji hadi kwa gharama ya laptop au kompyuta ya kawaida, na kwa uwezekano kuwezesha mabilioni ya vifaa kushiriki kwa maana.
  • Usambazaji Endelevu: Inalinganisha usambazaji wa uchimbaji na usambazaji wa umiliki wa vifaa.
  • Kuandaa Baadaye: Inafaidika moja kwa moja kutokana na maboresho ya muundo wa CPU ya miaka ijayo (cores zaidi, maagizo mapya, kache bora).
  • Mwelekeo wa Nishati: Inaweza kutumia mizunguko ya kikokotoo iliyopo tayari katika vituo vya data na vifaa vya kibinafsi kwa ufanisi zaidi kuliko mashamba makubwa ya ASIC.
Kasoro Muhimu:
  • Tofauti ya Utendaji: GPP itakuwa daima chini ya ufanisi kabisa kuliko ASIC iliyojengwa kwa madhumuni maalum kwa kazi tuli. Swali ni kama ushindani wa utendaji-kwa-dola na upatikanaji unastahili. Viwango vya awali vya hashi vitakuwa chini kwa kadiri kubwa kuliko mitandao ya sasa ya ASIC, na kuhitaji ushirikisho mkubwa wa jamii na muundo mpya wa kiuchumi kwa usalama.
  • Vekta Mpya za Mkusaniko: Hatari inabadilika kutoka umiliki wa ASIC hadi udhibiti wa rasilimali za kompyuta wingu (AWS, Google Cloud). Mtu mbaya anaweza kukodisha mashamba makubwa ya CPU kwa bei nafuu kwa shambulio la muda mfupi, tatizo ambalo halina uwezekano mkubwa kwa ASIC zenye gharama kubwa ya mtaji.
  • Ugumu wa Utekelezaji na Uthibitishaji: Kazi ngumu, inayozalishwa kwa nguvu, ni ngumu kutekeleza kwa usahihi na kuthibitisha kwenye nodi tofauti bila kuanzisha udhaifu au makosa ya makubaliano. Linganisha hii na unyenyekevu mzuri wa SHA-256.
  • Huzingatia Vifaa Vingine: GPU, ambazo pia zimeenea na zina nguvu, sio lengo kuu. Toleo la HashCore lililorekebishwa kwa kazi za GPU linaweza kutokea, na kuanzisha tena mzunguko wa utaalam.

5.4. Uelewa Unaoweza Kutekelezwa

Kwa wabunifu wa mnyororo wa vitalu na wachumi wa kripto, HashCore ni jaribio la mawazo la lazima. Inalazimisha tathmini upya ya maana halisi ya "usalama kupitia kazi". Je, ni kuhusu hashi ghafi, kabisa, kwa sekunde, au ni kuhusu usambazaji wa nguvu hiyo ya hashi? Ya pili inaweza kusemwa kuwa ni muhimu zaidi kwa upinzani wa ukandamizaji.

Mapendekezo:

  1. Njia Mseto: Mnyororo mpya wa vitalu unapaswa kuzingatia kwa uzito PoW inayofanana na HashCore wakati wa kuzindua, ili kuanzisha msingi wa wachimbaji uliosambazwa kwa kiwango cha juu, na kwa uwezekano kuhamia au kuchanganya na utaratibu mwingine (k.m., Uthibitishaji wa Hisa, PoS) baadaye.
  2. Punguza Hatari ya Wingu: Miundo ya itifaki lazima ijumuishe vizuizi vya mashambulio ya ukodishaji wa muda mfupi, kama vipindi virefu vya wakati au mahitaji ya dhamana, kujifunza kutokana na tatizo la "hakuna-kitu-kwenye-hatari" katika mifumo ya awali ya PoS.
  3. Sanifu na Hakiki: Jamii ya kripto inapaswa kuchukulia maktaba ya widget na kazi ya kizalishi kama vipengele muhimu vya usalama, na kuzifanya zikaguliwe kwa ukali sawa na msingi wa kriptografia.
  4. Uundaji wa Kiuchumi: Miundo mipya ya kiuchumi ya tokeni inahitajika ambapo usalama unatokana na msingi uliosambazwa wa wachimbaji wenye nguvu ndogo badala ya mtaji uliokusanyika. Hii inaweza kuhusisha kufikiria upya malipo ya kizuizi na usambazaji wa ada za manunuzi.
Kimsingi, HashCore si badala ya moja kwa moja ya SHA-256 bali ni falsafa ya msingi kwa kizazi kijacho cha mitandao isiyo na ruhusa, iliyosambazwa kwa kweli. Mafanikio yake hayategemei tu uzuri wa kiufundi, bali pia uwezo wake wa kukuza mfumo wa uchimbaji wenye nguvu na usawa zaidi.

6. Matumizi ya Baadaye na Mwelekeo

Kanuni nyuma ya HashCore zinaenea zaidi ya uchimbaji wa fedha za kidijitali.

  • Mitandao ya Miundombinu ya Kimwili Iliyosambazwa (DePIN): HashCore inaweza kulinda mitandao inayohimiza kushiriki rasilimali za kikokotoo za matumizi mbalimbali (k.m., kwa ajili ya kuunda picha, kompyuta ya kisayansi), ambapo kazi yenyewe ni muhimu na PoW inalinda mtandao.
  • Uthibitishaji wa Kazi Muhimu Unaobadilika: Widget zinaweza kubuniwa kutekeleza kokotozi muhimu zinazoweza kuthibitishwa (k.m., kukunja protini, kutatua matatizo ya hisabati) kama zao la ziada la kulinda mnyororo, na kuelekea kwenye dhamira ya "Uthibitishaji wa Kazi Muhimu."
  • Usaidizi wa Muundo Mwingi: Toleo la baadaye linaweza kujumuisha vifurushi vya widget vilivyorekebishwa kwa muundo tofauti ulioenea (ARM kwa simu, RISC-V kwa IoT inayoibuka), na kuunda mazingira ya uchimbaji tofauti lakini ya haki.
  • Ujumuishaji na Uthibitishaji wa Kutokujua: Hali ngumu, isiyoweza kufanywa sambamba ya baadhi ya mlolongo wa widget inaweza kutumika pamoja na zk-SNARKs kuunda uthibitisho mfupi wa kazi iliyofanywa, na kuwezesha uthibitishaji mwepesi kwa wateja wadogo.
Changamoto kuu ni kusawazisha ugumu, usalama, na uwezo wa kuthibitishwa. Baadaye yako katika kuunda maktaba zilizosanifishwa, zilizokaguliwa vizuri za widget "zinazoongozwa na upimaji" ambazo zinaweza kupitishwa kwa usalama na miradi mipya ya mnyororo wa vitalu.

7. Marejeo

  1. Georghiades, Y., Flolid, S., & Vishwanath, S. (Mwaka). HashCore: Kazi za Uthibitishaji wa Kazi kwa Vichakataji vya Matumizi Mbalimbali. [Jina la Mkutano au Jarida].
  2. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: Mfumo wa Pesa ya Elektroniki ya Mtandao wa Kushirikiana.
  3. Back, A. (2002). Hashcash - Kinga dhidi ya Kushindwa kwa Huduma.
  4. SPEC CPU 2017. Shirika la Kawaida la Tathmini ya Utendaji. https://www.spec.org/cpu2017/
  5. Buterin, V. (2013). Karatasi Nyeupe ya Ethereum: Jukwaa la Mkataba Mjanja la Kizazi Kijacho na Programu Zilizosambazwa.
  6. Dwork, C., & Naor, M. (1992). Bei kupitia Usindikaji au Kupambana na Barua Taka. CRYPTO '92.
  7. Zhu, J., et al. (2017). Tafsiri ya Picha-hadi-Picha Isiyo na Jozi kwa Kutumia Mitandao ya Kupingana Yenye Mzunguko-Thabiti. ICCV 2017. (CycleGAN kama mfano wa mfumo uliobuniwa kwa kikoa cha tatizo la jumla, kama muundo wa HashCore kwa vifaa vya jumla).