空間證明的 ASIC 抵抗

最近對 SEACOIN的空間和時間共識算法證明的經濟性進行了很多推測。

讓我們討論一下這樣的斷言:存儲技術的優化允許創建專門的奇亞籽農業硬件,其成本比商品磁盤低一個數量級。

即使有可能製造出如此有利的專用硬件,僅出於農業目的購買存儲也可能無利可圖。每年售出 1,400 億美元的存儲容量,其中很大一部分未被使用,可以輕鬆用於XSEA的種植。由於 SEACOIN 農業獎勵將遠低於該存儲的重置成本,因此工作難度調整將使每天每字節的獎勵大大低於新存儲的攤銷價格。但即使所有奇亞籽種植硬件都是專門為此用途購買的,我們相信專業和非專業硬件之間的差距將在 2 倍以內,並將在下面解釋原因。

(我們現在先把時間證明放在一邊,因為這是一個不同的問題,具有不同的動態,我們並不是說不能有專門的硬件來實現這一點。)

一些基本規則:存儲介質的特徵是:

尋求時間,
讀取率,
寫入速率
每 TB 的價格。
文件系統的高層功能(例如索引節點和索引)位於底層硬件之上。所有存儲介質都可以訪問原始分區,但應用程序很少這樣做,因為現代海量存儲是如此巨大,以至於此類功能增加的開銷不會對性能產生重大影響。

優化大容量存儲應用(包括 Chia Farm)的存儲技術主要取決於每 TB 的價格。任何能夠比商用硬盤做得更好的技術都已經佔據主導地位。任何做得更好的新創新都將成功佔領整個存儲市場,而不僅僅是奇亞籽農業。

網絡處理下一個區塊的時間至少為一分鐘,平均為五分鐘。只要不到一分鐘,找到空間證明的速度並不重要,但如果需要超過一分鐘,很快就會使農業變得不值得做。即使硬盤驅動器上“緩慢”的查找和“緩慢”的讀取時間仍然比保持在一分鐘以內所需的時間要好得多。

一些數學插曲來證明這一說法的合理性:

磁盤上空間證明的格式化方式是一系列 8 個查找表。實際數量可能比 8 稍大或稍小。我們尚未最終確定細節,但它將是一個固定值。當挑戰到來時,農民必須進行 8 次連續的搜索,以找出他們對該挑戰的響應有多好,如果是這樣,他們會執行完整的 2⁸ (256) 組查找來生成完整的空間證明,然後將其發佈到網絡。對於大多數導致未獲勝響應的查找,即使每次查找 20 毫秒,在驅動器性能方面也很難注意到 8 次查找,而罕見的 256 次查找將在大約 5 秒內完成,遠低於分鐘預算。

另一方面,磁帶驅動器的尋道時間太長,無法有效使用。LTO-8 是當前業界最快的磁帶標準,支持 360 MB/s 的未壓縮讀取速度。空間證明是隨機的,不太可壓縮。因此,為了保持在分鐘閾值以下,每個磁帶讀取頭每分鐘只能讀取約 21 GB 的數據來查找每盤磁帶上的空間證明。LTO-8 驅動器的價格似乎高於每個驅動器 2500 美元,而 LTO-8 數據磁帶盒的 12TB 磁帶價格約為 180 美元。LTO-10 可能會將總讀取速度提高 3 倍多一點至 1.1 GB/s,但仍然只能達到每分鐘 66 GB 左右,而且該標準看起來還有很長的路要走。我們提出了一種“frankentape”的想法,即在 LTO-8 標準下使用多個大小約為 20GB 的無限磁帶捲軸,但零售磁帶驅動器的成本表明,去掉讀取頭和電機仍將是一個很大的問題。相當昂貴,因為您必須擁有相當於約 49 個讀取頭和電機對才能在一分鐘內讀取 1 TB。您可能還需要一名全職磁帶維修人員。

在與硬盤驅動器製造商交談時,他們指出的最大優化是可能取消冷卻風扇。空間證明幾乎使用了通用存儲的所有其他核心要求。您可以使用較舊且較慢的尋道時間或總線技術,但為了獲得所需的讀取密度,您必須使用最先進的讀寫頭。核心問題是,對更便宜的大容量存儲(幾乎是熱存儲,但速度稍慢)的需求已經非常高。隨著大型存儲購買者甚至台式電腦都使用旋轉磁盤來幫助擴展 SSD,旋轉磁盤已成為這種解決方案。

對於存儲成本來說,有兩個重要的價格點。在線存儲 1 TB 的最佳價格是 Wasabi ,價格為 5 美元/Tb/月。2018 年 6 月 4 日,我們在亞馬遜能找到的最便宜的硬盤價格為每 TB 22.00 美元, 希捷 4TB 硬盤 不含稅和運費(如果有的話 — 感謝 Prime!),由於芥末在大約 18 週後變得更加昂貴,很明顯,該硬盤的所有權Spinning Drive 將成為目前最便宜的農業平台。

我們見過的最有趣的替代策略是一次性寫入藍光光盤機器人。僅限於一次寫入的存儲介質對於通用用途的阻礙比您想像的要小,因為這是所有商業存儲的很大一部分的使用模式,並且可以添加更高層的邏輯以使這樣的事情看起來像一個普通的文件系統,當您刪除內容時,它不會釋放空間,並且即使在覆蓋時也會繼續丟失空白空間。一些前 Facebook 員工利用他們在 Facebook 創建的近乎熱門的存儲資源創辦了一家 藍光機器人存儲公司 索尼最終收購了。然而,索尼似乎在收購該業務後不久就擱置了該業務,這對該技術來說不是一個好兆頭。這是一個潛在的優化方向,可以在空間證明上進行快速查找、寫入一次優化。但它正在用旋轉磁盤的大眾市場規模來換取新型光盤機器人的新市場。他們必須在您必須找到最佳空間證明的那一刻快速瀏覽您想要閱讀的所有光盤。

SEACOIN 的大規模成功可以鼓勵存儲創新的普遍說法有一定道理。問題在於(目前)還沒有更好的方法來存儲信息。這使得技術推測進入了純科學發現的領域。對於 2018 年預計銷售的 5.85 億個硬盤和 SSD 的買家來說,我們很難想出一個巨大的存儲創新,它的價值不等同於或更有價值 。

鑑於 SEACOIN 的成功,我們可能會在存儲技術中看到一些優化。讓一個場在 RAID 下共存,而該場原本用於其他有價值的目的,可以釋放大量未使用的存儲空間,特別是當該場位於 RAID 冗餘下時。我們確實希望看到定制 ASIC 添加到某些驅動器(也許是所有驅動器)中,以便輕鬆播種農場。但這些技術可以讓現有存儲的閒置容量更方便地用於農業,而不僅僅是用於農業。還需要注意的是, 每 TB 價格下降的速度已經減緩了整個存儲行業的速度。

對空間證明的主要攻擊是算法攻擊,它使用額外的計算資源從固定的空間量中獲得更多的獎勵。抵禦此類攻擊是我們的主要發展重點,也是我們 的主題 ,此後我們對此進行了進一步改進。在我們發布規範後,我們還將在未來舉辦一場最佳實施競賽。我們相信,這樣的努力將很快導致適度計算量的回報達到穩定水平,並且任何更好的權衡都將需要不可行的成本過高的計算資源。

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