一文读懂Monero的公平挖矿算法RandomX

作者：潘致雄

来源：链闻

因为专业挖矿设备全面入侵加密货币和区块链平台，越来越多人开始担心所谓的「去中心化」岌岌可危。比如用户数量最多的比特币，已经没人使用通用 CPU 和 GPU 参与网络共识了，因为成本远超过了收益。而有些项目在尝试研发更通用的 PoW 算法让更多人可以参与进来，比如一直都处于研发抵抗 ASIC 挖矿算法前沿的门罗币 Monero 项目，刚刚进行了硬分叉升级 PoW 算法，以后仅需一颗现代化的 CPU 和至少 2GB 内存就能公平地参与挖矿了。

此次硬分叉升级在区块高度 1,978,433 激活，也就是约 12 月 1 日凌晨三点，门罗币将切换工作量证明算法为 RandomX，以取代原来的 CryptoNight 算法，削弱专用挖矿设备 ASIC 对网络算力的影响并为 CPU 挖矿进行优化。除此之外，在该版本中还包含其他更新，包括：将逐步淘汰长付款 ID，以此改善用户体验并减少对交易所的支持工作；每笔交易必须要包含至少两个输出；在协议层级将强制执行收到交易后存在 10 个区块的锁定时间（约 20 分钟）。

Monero 升级规划

去中心化是形同虚设？

现在很多基于工作量证明共识的加密货币，都会面临一个质疑，虽然这类区块链平台还是无需许可人人均可加入的，但是参与共识的挖矿设备变得越来越专用化。这将会导致普通用户无法参与网络的共识决策，这也就意味着「去中心化」概念变得形同虚设。就连比特币也无法摆脱这样的问题，可能中本聪也没想到原本适用于中央处理器 CPU 运算的 PoW 算法，在经过极客们的改造、定制和研发之后，CPU 和 GPU 都逐步被淘汰，专用 ASIC 设备占领了比特币所有的算力，如比特大陆和嘉楠科技就专注于这类芯片的研发。

比特币难度爆发式增长

所以，许多研发人员在尝试开发 ASIC 无法获得优势的 PoW 算法，或者称之为「抵抗 ASIC」的算法，让更多人使用通用的计算设备就可以参与到网络中，一旦增加了矿工的数量，去中心化程度也就增强了。门罗币在 12 月 1 日凌晨通过硬分叉升级的 RandomX 算法，就是这类尝试中值得关注的一个。

人人皆可参与挖矿的 RandomX

RandomX 开发者之一的 tevador 在文档中写到：「RandomX 是针对通用 CPU 优化的工作量证明算法。 RandomX 使用随机代码执行以及几种内存技术，以最大程度地降低专用硬件的效率优势。」RandomX 也因「随机代码执行」（random code execution）而得名。

从技术上来说，RandomX 利用虚拟机执行特定指令集中的程序，比如整数运算、浮点运算和分支预测等。这类程序可以即时转换成 CPU 的原生机器码，最后，使用哈希函数 Blake2b 将已执行程序的输出合并为一个 256 位的结果。RandomX 可以以两种模式运行，分别是需要 2GB 共享内存的快速模式或是需要 256MB 共享内存的轻模式。这两种模式可以随时切换，运行的结果也相同，但是快速模式适用于「挖矿」，轻模式更适用于验证交易。

只需要 2GB 内存和一个现代的 CPU 就可以进行挖矿，普通用户参与挖矿的入门门槛一下子就降低了很多。如果你在这两三年内新买了任何一台 PC，那内存这个条件肯定是满足了。而 CPU 的话，开发者认为 2011 年之后的 CPU 比较合适，具体的就看相关的配置了，根据现有的一些数据来看，好像 AMD 比 Intel 更有优势。如果你想运行一个全节点，只需要使用「轻模式」即可，内存要求仅需 256 MB。

一些芯片的 RandomX 算力比较

永久储存协议 Arweave 也将集成 RandomX

当然，对于这类新兴的算法来说，需要尽可能避免安全风险。所以 RandomX 算法经过了四个独立的安全研究团队的安全审计，分别是 Trail of Bits、X41 D-SEC、Kudelski Security、QuarksLab，而且这四次的审计均由「开源技术改进基金」（OSTIF）组织协调。第一次的审计资金来源于区块链永久存储协议 Arweave，他们也是 RandomX 的早期采用者，另外三次的资金来源于 Monero 的社区捐助。审计结果报告中未发现 RandomX 有任何严重缺陷，其他的一些问题已经在代码中修复。

Arweave 项目官网

Arweave 首席执行官 Sam Williams 表示，「像 RandomX 这样的具有 ASIC 抵抗能力的 PoW 算法将进一步增强我们提供的永久性、低成本和抗篡改的网络。RandomX 帮助我们确保 Arweave 网络中的去中心化内容政策，将在全球各方之间保持良好的分布。」

不仅 Monero 官方在进行这方面的探索，也开始有项目愿意尝试这些更公平化的算法。不过这类算法还是比较新，虽然已经通过了多次安全审计，但还有很多细节需要更长时间的观察。尽管如此，RandomX 依旧是一个加密货币极客们都愿意看到的试验，也可能会是矿机生产商的噩梦。