什么是杜鹃循环算法？

杜鹃循环算法是一种工作证明（POW）共识机制，旨在与传统的POW算法（如Bitcoin使用的SHA-256）相比，具有更节能和耐药性。由约翰·特罗姆普（John Tromp）开发的杜鹃周期旨在通过使他们使用通用用途硬件（例如GPU）而不是专业的ASIC，以使矿工的竞争环境为矿工提供水平。

杜鹃周期如何工作？

杜鹃循环算法基于杜鹃图的概念，杜鹃图是一种两部分图，其中添加边缘以模拟杜鹃鸟在其他鸟巢中产卵的行为的方式。在算法的上下文中，目标是在此图中找到特定长度的周期。

• 图形结构：该算法从构造杜鹃图开始。该图由两组节点组成，通常称为u和v，边缘在这些集合之间连接节点。边缘由将nonCE作为输入的哈希函数确定，并输出两个节点索引，一个来自u，一个来自V。

• 循环发现：下一步是找到图表内预定长度的循环。该周期称为杜鹃周期。周期的长度通常设置为2的功率，例如42或64，以使问题在计算上具有挑战性但可解决。

• 验证：找到周期后，可以通过检查周期中的边缘是否根据用于构造图的哈希函数有效来轻松验证。此验证过程比周期调查过程快得多，使其适用于POW共识机制。

杜鹃周期的优势

杜鹃循环算法比传统的POW算法具有多个优点，尤其是在能源效率和ASIC抵抗方面。

• 能源效率：通过使用基于图的方法，杜鹃循环算法可以比SHA-256等算法更节能。寻找杜鹃周期的计算复杂性较少依赖于蛮力哈希，这会导致能源消耗较低。

• ASIC抵抗力：杜鹃周期的主要目标之一是对ASIC具有抵抗力。由于该算法涉及在图中找到周期，因此设计专门的硬件更具挑战性，该硬件可以大大优于GPU（例如GPU）的通用硬件。这有助于维持一个更加分散的采矿生态系统。

• 内存硬度：杜鹃周期的设计为内存，这意味着它需要大量的内存才能有效地解决。这进一步增强了其对ASIC的阻力，因为内存更难在专业硬件中优化。

加密货币实施

几种加密货币已采用杜鹃循环算法作为其POW共识机制。一个值得注意的例子是Grin ，这是一种以隐私为中心的加密货币，它使用杜鹃周期来实现其采矿目标。

• 咧嘴笑：Grin使用杜鹃周期的周期长度为42。与其他加密货币相比，Grin对杜鹃周期的使用有助于维持更加分散的采矿网络。

• MimbleWimble ：笑基于笑容的Mimblewimble协议也支持杜鹃周期的使用。该协议侧重于隐私和可扩展性，杜鹃周期有助于确保广泛的参与者仍然可以使用采矿。

挑战和考虑因素

虽然《杜鹃周期算法》提供了一些好处，但它还带来了自己的一系列挑战和考虑因素。

• 可伸缩性：随着杜鹃图的大小增加，查找周期的计算复杂性可能会变得过于刺激。这可能会影响算法的可扩展性，尤其是随着网络的增长。

• 实施复杂性：杜鹃周期比传统的POW算法更为复杂。这可能对开发人员构成挑战，如果未正确实施，可能会导致潜在的漏洞。

• 循环长度：循环长度的选择对于算法的安全性和效率至关重要。较长的周期长度增加了寻找周期的困难，但也增加了所需的计算资源。

实例：杜鹃周期采矿

为了说明杜鹃周期在实践中的采矿方式工作，让我们考虑使用笑容的加密货币的逐步示例。

• 安装采矿软件：首先，您需要安装支持杜鹃循环算法的采矿软件。对于Grin，您可以使用Grin-Miner或Grin-Goldilocks之类的软件。

• 配置矿工：安装软件后，您需要将其配置为连接到Grin网络。这通常涉及指定采矿池地址和您的钱包地址。

• 开始挖掘：配置后，您可以开始挖掘过程。该软件将开始构建杜鹃图并搜索长度42的周期。

• 监视性能：随着矿工的运行，您可以监视其性能，以查看发现多少周期以及收入的笑容。这可以帮助您优化采矿设置。

• 验证周期：如果找到有效的周期，采矿软件将其提交给网络以进行验证。如果验证了周期，您将获得笑容的奖励。

常见问题

问：我可以使用CPU使用杜鹃循环算法挖掘加密货币吗？

答：虽然在技术上可以使用杜鹃循环算法使用CPU挖掘，但通常不建议使用较低的哈希速率和相对于GPU的高能消耗。 GPU对于杜鹃周期的开采效率要高得多。

问：杜鹃循环算法与其他抗Ashash等其他抗ASIC算法相比如何？

答：杜鹃循环和Ethash都旨在抗ASIC，但他们采用了不同的方法。杜鹃循环使用基于图的方法，而Ethash使用基于DAG（有向无环图）的内存硬性算法。两者都有其优势和缺点，但由于其记忆力，杜鹃周期通常被认为对ASIC的抵抗力更具抵抗力。

问：除了加密货币采矿以外，杜鹃周期算法是否在其他应用中使用？

答：虽然杜鹃循环算法的主要应用是在加密货币挖掘中，但也在计算机科学的其他领域（例如图理论和密码学）进行了探索。但是，它在加密货币开采之外的使用仍然相对有限。

问：如何验证矿工发现的杜鹃周期的有效性？

答：要验证杜鹃周期的有效性，您需要根据构造图形的哈希函数检查周期中的边缘是否有效。这涉及在周期中重新计算每个边缘的哈希函数，并确保所得的节点索引与周期的路径匹配。大多数采矿软件和区块链网络都提供了自动化此验证过程的工具。