revision of this document: R2
- I. Introduction 簡(jiǎn)介
- II. Concept 概念
- III. Specifications (RFC) 規(guī)范(RFC)
- IV. Real world scenario 真實(shí)場(chǎng)景
- V. Planned improvements 增強(qiáng)計(jì)劃
- VI. Contact 聯(lián)系方式
I. 簡(jiǎn)介
以太坊沒(méi)有正式的stratum協(xié)議。它只支持GetWork，這是一個(gè)非常耗資源的問(wèn)題，因?yàn)榈V工需要不斷的投票來(lái)獲得可能的新工作。因此，GetWork會(huì)影響到礦工和礦池的性能。由于需要更專業(yè)的以太坊挖礦，出現(xiàn)了幾個(gè)專為以太坊的“stratum”版本。這些“stratums”利用了服務(wù)器端(礦池端)的GetWork來(lái)獲取工作，如果創(chuàng)建此類協(xié)議時(shí)采取仔細(xì)考慮因素和預(yù)防措施，這將是很好的。但這并沒(méi)有完成。這些協(xié)議有以下問(wèn)題:
- 每個(gè)礦工/工人都沒(méi)有唯一的數(shù)據(jù)。Extranonce被忽略(但仍然被發(fā)送)。每一個(gè)礦工都獲取seedhash(每30k塊都是相同的)和headerhash(每個(gè)塊都改變)。然后礦工使用這兩個(gè)值和自己的Nonce來(lái)生成哈希。礦工可能在做重復(fù)的工作(如果他們選擇了相同的Nonce)。
- 難度冗余。難度在mining.notify消息中作為已命名目標(biāo)的第三個(gè)參數(shù)被發(fā)送。這是不需要的，因?yàn)榈V工們可以通過(guò)自己的困難來(lái)計(jì)算目標(biāo)哈希。
- 整體數(shù)據(jù)冗余。有幾個(gè)字段不需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。首先, 如果未使用extranonce，則不必發(fā)送。其次,每隔30k個(gè)塊更換一次seedhash，就沒(méi)有必要每次挖礦都發(fā)送。第三,正如在第2條中指出的 - 當(dāng)使用set_difficulty時(shí), 在mining.notify中的目標(biāo)是多余的。第四,mining.submit實(shí)際上只需要發(fā)送一次。礦池需要驗(yàn)證Nonce的有效性，并將計(jì)算哈希和混合哈希(mixhash)。如果刪除所有提及的冗余，可以很容易地減少50%以上的帶寬使用。
- 與原有slush的stratum規(guī)范相比，有一些不一致的地方。其中一個(gè)是ids。Ids應(yīng)該增加，以便礦池能夠跟蹤接收到的數(shù)據(jù)。另一件事是HEX標(biāo)記'0x'從每個(gè)字符串字段開(kāi)始。這也是多余的，如果不使用的話，我們將節(jié)省一些帶寬。
- 沒(méi)有規(guī)范，只有有實(shí)現(xiàn)的解決方案項(xiàng)目。這通常會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)類似的協(xié)議版本;到底發(fā)生了什么。
我們的目標(biāo)是建立一個(gè)可靠的、無(wú)冗余的、刀槍不入的以太坊stratum挖礦協(xié)議, 它沒(méi)有前面指出的這些問(wèn)題。
II. 概念
以太坊的GetWork給我們3個(gè)值:
{ ... "result":[
"0x645cf20198c2f3861e947d4f67e3ab63b7b2e24dcc9095bd9123e7b33371f6cc",
"0xabad8f99f3918bf903c6a909d9bbc0fdfa5a2f4b9cb1196175ec825c6610126c",
"0x0000000394427b08175efa9a9eb59b9123e2969bf19bf272b20787ed022fbe6c"
]}
第一個(gè)值是headerhash,第二個(gè)是seedhash, 第三個(gè)是目標(biāo)。 Seedhash用于識(shí)別DAG文件, headerhash和64為Nonce由我們的礦機(jī)給我們的哈希選擇出, 如果低于提供的目標(biāo)，則提供塊/共享。
由于Nonce的寬度為64位(8字節(jié))，并且考慮到非常糟糕的可能情況，以太坊在5分鐘內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一個(gè)塊，8個(gè)字節(jié)的Nonce能夠提升礦機(jī)的速度到:
(2^64 / 300) / 1G ~ 61,489,147 GH/s
這是一個(gè)非常大的數(shù)字，所以我們可以很容易地考慮為我們的stratum協(xié)議拿走一些字節(jié)。
---------------------------------------
| Bytes | Max supported hashing speed |
| 8 | ~61,489,147.000 GH/s |
| 7 | ~240,192.000 GH/s |
| 6 | ~938.000 GH/s |
| 5 | ~3.665 GH/s |
| 4 | ~0.014 GH/s |
---------------------------------------
只有4個(gè)字節(jié)的Nonce不是一個(gè)選項(xiàng)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)有了能夠達(dá)到14 MH/s以上的礦工。5個(gè)字節(jié)的Nonce寬度允許最大速度為3.665 GH/s，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是足夠的，即使ASICs到達(dá)。
礦工需要在礦池中得到seedhash、headerhash、難度和部分nonce(被稱為extranonce)。礦工選擇了它自己的第二部分(稱為minernonce)。Extranonce與minernonce連接，它提供64位的Ethereum nonce。
III. 規(guī)范(RFC)
在礦工到礦池建立TCP連接之后，就會(huì)發(fā)生握手。礦工首先發(fā)送數(shù)據(jù):
{
"id": 1,
"method": "mining.subscribe",
"params": [
"MinerName/1.0.0", "EthereumStratum/1.0.0"
]
}
第一個(gè)參數(shù)是礦工名稱和版本(正如標(biāo)準(zhǔn)stratum協(xié)議)。第二個(gè)參數(shù)必須是“Ethereum Stratum/Version”，版本是根據(jù)該文檔的版本使用的EthereumStratum礦工的版本。如果礦池不支持此版本，它可以終止連接或返回錯(cuò)誤。
注意，礦工可以迭代ids，可以從任何數(shù)字開(kāi)始。從礦工到礦池的每條消息都需要有唯一的id給礦工以正確讀取響應(yīng)，因?yàn)榈V池可能不以FIFO方式處理礦工的消息。
服務(wù)器回復(fù):
{
"id": 1,
"result": [
[
"mining.notify",
"ae6812eb4cd7735a302a8a9dd95cf71f",
"EthereumStratum/1.0.0"
],
"080c"
],
"error": null
}
響應(yīng)幾乎與標(biāo)準(zhǔn)stratum協(xié)議具有以下差異;結(jié)果數(shù)組的第一個(gè)參數(shù)的第三個(gè)參數(shù)為“EthereumStratum/Version”;如果礦池沒(méi)有報(bào)告此參數(shù)或版本與礦工支持的不同，礦工可以預(yù)期兼容性問(wèn)題，并終止連接。結(jié)果數(shù)組的第二個(gè)參數(shù)是由礦池設(shè)置的extranonce(在十六進(jìn)制中)。沒(méi)有第三個(gè)參數(shù)，因?yàn)闆](méi)有extranonce2(正如標(biāo)準(zhǔn)stratum)。Extranonce可能最大3字節(jié)。
礦工應(yīng)在初次握手時(shí)授權(quán);這與標(biāo)準(zhǔn)stratum協(xié)議相同，在這里將不會(huì)詳細(xì)解釋。
在第一份任務(wù)(工作)提供之前，礦池必須通過(guò)發(fā)送設(shè)置難度:
{
"id": null,
"method": "mining.set_difficulty",
"params": [
0.5
]
}
參數(shù)數(shù)組的第一項(xiàng)是雙重?cái)?shù)據(jù)類型的難度。難度和目標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換與比特幣一樣;難度1轉(zhuǎn)化為HEX的目標(biāo):
00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000
如果礦池在第一份工作之前沒(méi)有設(shè)置難度，那么礦工就可以假定難度是1。
當(dāng)難度發(fā)生變化時(shí)，礦工們開(kāi)始為每一份到達(dá)的NEXT任務(wù)使用新的難度。
如果礦工已經(jīng)訂閱extranonce通知(詳細(xì)解釋在這里:https://www.nicehash.com/?p=software#devs),然后礦池可能會(huì)改變礦工的extranonce通過(guò)發(fā)送:
{
"id": null,
"method": "mining.set_extranonce",
"params": [
"af4c"
]
}
新的extranonce對(duì)于所有在礦池中發(fā)送的NEXT任務(wù)都有效。
礦池通過(guò)發(fā)送以下數(shù)據(jù)通知礦工工作(工作):
{
"id": null,
"method": "mining.notify",
"params": [
"bf0488aa",
"abad8f99f3918bf903c6a909d9bbc0fdfa5a2f4b9cb1196175ec825c6610126c",
"645cf20198c2f3861e947d4f67e3ab63b7b2e24dcc9095bd9123e7b33371f6cc",
true
]
}
參數(shù)數(shù)組的第一個(gè)參數(shù)是任務(wù)ID(必須是任意大小的十六進(jìn)制數(shù))。第二個(gè)參數(shù)是seedhash。每一個(gè)任務(wù)都發(fā)送一個(gè)seedhash來(lái)支持盡可能多的礦池，這可能會(huì)很快地在貨幣之間交換。第三個(gè)參數(shù)是headerhash。最后一個(gè)參數(shù)是boolean cleanjobs。如果設(shè)為true，那么礦工需要清理任務(wù)隊(duì)列，并立即開(kāi)始從事新提供的任務(wù)，因?yàn)樗信f的任務(wù)分享都將導(dǎo)致陳舊的分享錯(cuò)誤。
礦工使用seedhash識(shí)別DAG，然后試著帶著headerhash,extranonce和自己的minernonce尋找低于目標(biāo)的分享(這是由提供的難度而產(chǎn)生的)。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)低于目標(biāo)的分享時(shí)，礦工將其提交給礦池:
{
"id": 244,
"method": "mining.submit",
"params": [
"username",
"bf0488aa",
"6a909d9bbc0f"
]
}
參數(shù)數(shù)組的第二個(gè)參數(shù)是任務(wù)ID，第三個(gè)參數(shù)是minernonce。注意在上面的例子中，minernonce是6個(gè)字節(jié)，因?yàn)樘峁┑膃xtranonce是2個(gè)字節(jié)。如果礦池提供3字節(jié)的extranonce，那么minernonce必須是5字節(jié)。
對(duì)于每一個(gè)提交的工作，礦池需要返回標(biāo)準(zhǔn)stratum響應(yīng):
{
"id": 244,
"result": true,
"error": null
}
或者如果分享不被接受(標(biāo)準(zhǔn)stratum響應(yīng)):
{
"id": 244,
"result": false,
"error": [
-1,
"Job not found",
NULL
]
}
IV. 真實(shí)場(chǎng)景
礦工連接礦池并發(fā)送:
{
"id": 1,
"method": "mining.subscribe",
"params": [
"EthereumMiner/1.0.0", "EthereumStratum/1.0.0"
]
}
礦池響應(yīng):
{
"id": 1,
"result": [
[
"mining.notify",
"ae6812eb4cd7735a302a8a9dd95cf71f",
"EthereumStratum/1.0.0"
],
"a2eea0"
],
"error": null
}
礦工然后認(rèn)證:
{
"id": 2,
"method": "mining.authorize",
"params": [
"test",
"password"
]
}
礦池確認(rèn):
{
"id": 2,
"result": true,
"error": null
}\n
礦池發(fā)送難度:
{
"id": null,
"method": "mining.set_difficulty",
"params": [
1.0
]
}\n
然后任務(wù):
{
"id": null,
"method": "mining.notify",
"params": [
"bf0488aa",
"abad8f99f3918bf903c6a909d9bbc0fdfa5a2f4b9cb1196175ec825c6610126c",
"fc12eb20c58158071c956316cdcd12a22dd8bf126ac4aee559f0ffe4df11f279",
true
]
}\n
過(guò)了一段時(shí)間，礦工找到了分享并提交:
{
"id": 3,
"method": "mining.submit",
"params": [
"test",
"bf0488aa",
"cfae7df760"
]
}\n
礦池響應(yīng):
{
"id": 3,
"result": true,
"error": null
}\n
分享是有效考慮數(shù)據(jù):
seedhash=abad8f99f3918bf903c6a909d9bbc0fdfa5a2f4b9cb1196175ec825c6610126c
headerhash=fc12eb20c58158071c956316cdcd12a22dd8bf126ac4aee559f0ffe4df11f279
nonce=a2eea0cfae7df760
結(jié)果是難度的1.863, 大于1.0.
V. 增強(qiáng)計(jì)劃
以太坊有RPC方法eth_getBlockByNumber，它可以返回一些尚未被挖掘的下塊數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中有下一個(gè)塊號(hào)(塊高度)。這個(gè)數(shù)字可以代替seedhash;然后，每個(gè)礦工都將計(jì)算自己的seedhash，因此帶寬的使用將會(huì)減少更多。
有一些改造eth_getBlockTemplate方法的計(jì)劃。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，這種stratum協(xié)議可能與標(biāo)準(zhǔn)stratum非常相似。
