QIP 9- 난이도 조정 알고리즘 변경

머리말

Qtum은 블록 간격이 128 초인 PoS 컨센서스 메커니즘을 사용합니다. 실제 네트워크 작동 결과에 따르면 평균 블록 간격은 약 144 초이며 블록 간격은 크게 변동합니다. 이 문제를 해결하기 위해 QIP-9는 'nPoWTargetTimespan'을 늘려 평균 블록 간격을 128 초로 줄이고 블록 간격의 변동을 크게 줄이는 새로운 난이도 조정 알고리즘을 제안합니다. 또한 기존의 네트워크 가중치 추정 알고리즘으로 인해 편차가 너무 커지고 변동이 40 %에 도달 할 수 있습니다. 사용자가보다 정확한 네트워크 가중치 데이터를 얻는 것은 어렵습니다. QIP-9는 원래 알고리즘에서 분모 값을 고정하여 계산 결과의 분산을 크게 줄이므로 추정 된 스테이 킹 수율이 더 정확 해집니다.

QIP-9 난이도 조정 알고리즘

Qtum의 난이도 조정 알고리즘 분석

참조 [1] 및 [2]의 링크를 클릭하면 QIP-9 난이도 조정 알고리즘의 주요 변경 사항을 볼 수 있습니다. 두 가지 변경 사항이 있습니다.

1. 난이도 조정 알고리즘을 선형 유형에서 지수 유형으로 변경하십시오.
2. `nPoWTargetTimespan`을 원래 960에서 4,000으로 변경하십시오.

동전 수를 가진 동전을 포함하는 UTXO의 경우, 블록이 스테이크 (광산)하는 조건은 Hash (kernel) <coins × T입니다 . 여기서 T는 마이닝 대상입니다. Qtum의 난이도 조정 알고리즘 [1]의 공식에 정의 된 다음 블록 마이닝 목표 T (N + 1) 와 현재 블록 마이닝 목표 Tn 사이의 관계와 함께 마이닝 난이도 조정 알고리즘은 다음과 같이 단순화 될 수 있습니다.

여기서 TN은 상기 현재 블록의 블록 구간이며, α = 64 ∙ (⌊nPoWTargetTimespan128⌋ + 1) 조절 인자이다. 현재 블록 간격이 128 초보다 크면 다음 블록의 마이닝 대상이 증가하고 난이도가 감소하여 블록 간격이 안정화되고 그 반대도 마찬가지입니다. 난이도 조정은 변경하여 제어 할 수 있습니다. 조정이 클수록 난이도의 변화가 커지고 블록 간격 변동도 그에 따라 더 커집니다. 계산에 의해 QIP-9 하드 포크는 512에서 2048까지의 값을 조정합니다.

블록 높이 390000 현재, Qtum 메인 넷의 모든 PoS 블록의 평균 간격은 144.22 초이며 표준 편차는 152.95 초입니다. 이상적인 상태 (블록 간격은 예상 값 128 초의 기하 분포를 따릅니다)에서 블록 간격은 128 초이며 표준 편차는 119.73 초입니다. 실제로 블록 간격의 평균 간격과 표준 편차는 설계 값보다 훨씬 크다는 것을 알 수 있습니다. 난이도 조정 매개 변수 α = 512가 너무 작기 때문입니다.

QIP-9의 난이도 조정 알고리즘 변경

난이도 조정 알고리즘 공식을 통해 증가하면 마이닝 난이도의 작은 변화와 작은 블록 간격 변동이 발생할 수 있다는 것을 배우는 것은 어렵지 않습니다. 다른 값을 취할 때 블록 간격 예상, 표준 편차 및 간격이 큰 블록 수 (10 분 이상의 블록 수)에 대한 두 알고리즘의 효과를 시뮬레이션하여 다음 데이터를 생성했습니다.

QIP-9 지수 조정 알고리즘이 선형 조정 알고리즘보다 성능이 우수함을 알 수 있습니다. QIP-9 알고리즘은 평균 블록 간격에서 128 초의 설계 값과 매우 유사하며 정확성을 반영합니다. 위 표의 데이터에 따르면,> 2000 인 경우 표시기가 매우 느리게 변경되며 블록 간격 예상 및 표준 편차가 이상적인 값과 거의 비슷합니다. 따라서 QIP-9의 알고리즘 조정은 합리적입니다.

QIP-9 네트워크 가중치 추정

네트워크 가중치 추정 알고리즘 소개

네트워크 무게는 전체 네트워크에 걸러지는 코인의 총량으로 정의됩니다. 네트워크 가중치는 분산 네트워크에서 실제 값을 알 수 없기 때문에 추정됩니다.

분모의 블록 간격을 설계된 평균 128로 바꿉니다. 다음으로 시뮬레이션을 통해 두 알고리즘의 효과를 비교합니다.

네트워크 가중치 추정 알고리즘의 비교

우리는 원본과 새로운 네트워크 가중치 추정 알고리즘을 개별적으로 시뮬레이션했습니다. 첫 번째 그림은 원래 난이도 조정 알고리즘 (선형)에 대한 시뮬레이션 결과이고, 두 번째 그림은 QIP-9 난이도 조정 알고리즘 (지수 유형)에 대한 시뮬레이션 결과입니다.

원래 난이도 조정 알고리즘 및 = 512의 경우 두 네트워크 가중치 추정 알고리즘의 시뮬레이션 결과는 거의 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 더 작지만 QIP-9에서 제안한 네트워크 가중치 추정의 편차는 원래 알고리즘보다 큽니다. QIP-9 난이도 조정 알고리즘 및 = 2048의 경우, 새로운 네트워크 가중치 추정 곡선이 더 매끄럽고 분산이 작습니다. 이는 실제 네트워크 가중치의 변동이 적은 실제 조건에서 더 나은 알고리즘입니다. 따라서 하드 포크 후에 QIP-9에서 제안한 네트워크 가중치 추정 알고리즘은 원래 알고리즘보다 낫습니다.

QIP-9 하드 포크 업그레이드의 영향

QIP-9가 가져올 가장 큰 변화는 평균 블록 간격이 144.7 초에서 128.0 초로 단축되고 하루에 생성되는 평균 블록 수가 597에서 675로 크게 증가한다는 것입니다. 또한 평균 블록 간격의 감소도 증가합니다 연간 마이닝 수율은 13 % (예 : 7 % → 7.91 %) 증가하여 마이닝 수율이 크게 증가하고 초당 트랜잭션 (TPS)은 13 % 증가합니다.

QIP-9로 인한 난이도 조정 변경이 합의 된 변경이므로 Qtum Core 월렛 사용자는 정상적인 사용을 위해 하드 포크 블록 높이 이전에 버전을 업데이트해야합니다.

참고 문헌

1. 난이도 조정 알고리즘 https://github.com/qtumproject/qtum/blob/733061a2b54d4d50365b07e9b48a9a8d455eadd6/src/pow.cpp#L109-L122
2. nPowTargetTimespanV2 https://github.com/qtumproject/qtum/blob/733061a2b54d4d50365b07e9b48a9a8d455eadd6/src/chainparams.cpp#L96

https://blog.qtum.org/qip-9-changing-the-difficulty-adjustment-algorithm-f023f7156f19