HashCore: Fungsi Bukti Kerja untuk Pemproses Tujuan Am

3.1. Penanda Aras Terbalik

Inovasi utama ialah penanda aras terbalik. Daripada menanda aras perkakasan terhadap beban kerja tetap, HashCore memodelkan beban kerjanya berdasarkan penanda aras yang GPP direka bentuk dan dioptimumkan secara eksplisit untuk dilaksanakan dengan cekap. Contoh utama ialah suite penanda aras SPEC CPU 2017 untuk pemproses x86. Pereka cip secara efektif mencipta ASIC untuk penanda aras ini. Dengan mencontohi ciri-cirinya, HashCore memastikan GPP ialah ASIC optimum untuk PoW-nya.

3.2. Seni Bina Berasaskan Widget

Fungsi ini bukan satu hash statik tunggal, tetapi komposisi dinamik widget. Setiap widget mewakili tugas pengiraan kecil dan berdikari yang meniru beban kerja GPP dunia sebenar (contohnya, operasi integer, pengiraan titik terapung, corak akses memori). Urutan dan parameter widget ini ditentukan secara pseudo-rawak berdasarkan input pengepala blok, menghalang pra-pengiraan dan memastikan beban kerja kekal umum.

4.1. Bukti Rintangan Pelanggaran

Kertas kerja ini memberikan bukti formal bahawa HashCore adalah rintang pelanggaran tanpa mengira pelaksanaan widget. Hujah ini bergantung pada pembinaan fungsi hash keseluruhan daripada widget. Jika primitif asas dan kaedah menggabungkan output widget (contohnya, menggunakan struktur Merkle-Damgård atau pembinaan span) adalah kukuh dari segi kriptografi, maka mencari dua input berbeza yang menghasilkan output HashCore akhir yang sama masih mustahil secara pengiraan.

4.2. Formulasi Matematik

PoW boleh dikonsepsikan sebagai mencari nonce $n$ supaya: $$\text{HashCore}(\text{BlockHeader}, n) < \text{Target}$$ Di mana $\text{HashCore}(M)$ untuk mesej $M$ dikira sebagai: $$H_{\text{final}} = C(W_1(M), W_2(M), ..., W_k(M))$$ Di sini, $W_i$ ialah widget yang dipilih secara pseudo-rawak, dan $C$ ialah fungsi gabungan rintang pelanggaran (contohnya, hash standard seperti SHA-3). Kekrawakan untuk memilih dan mengparameterkan $W_i$ diperoleh daripada $M$, memastikan keunikan beban kerja bagi setiap percubaan hash.

5. Prestasi Dijangka & Keputusan

Walaupun PDF tidak mengandungi carta prestasi khusus, keputusan yang dijangka diterangkan secara kualitatif:

• Kesamaan Prestasi: CPU pengguna berprestasi tinggi (contohnya, Intel Core i9, AMD Ryzen 9) sepatutnya mencapai kadar hash yang setanding dengan ASIC hipotesis yang dibina untuk HashCore, kerana CPU sudah menjadi platform yang dioptimumkan untuk beban kerja seperti penanda aras.
• Ketidakcekapan ASIC: ASIC tersuai yang direka untuk HashCore akan menghadapi pulangan yang berkurangan. Kerumitan dan kebolehubahan beban kerja berasaskan widget menjadikan reka bentuk ASIC fungsi tetap terlalu mahal dan hanya sedikit lebih pantas daripada GPP, memusnahkan kelebihan ekonominya.
• Ciri-Ciri Terikat Memori: Widget direka untuk menekan bukan sahaja ALU tetapi juga subsistem cache dan memori, taktik yang digunakan oleh algoritma lain yang rintang ASIC seperti Ethash. Ini meningkatkan kos dan kerumitan mana-mana ASIC yang berpotensi.

Konsep Gambar Rajah: Carta bar teori akan menunjukkan nisbah "Kadar Hash / Kos", dengan HashCore pada GPP mempunyai nisbah yang jauh lebih tinggi daripada PoW tradisional (SHA-256) pada GPP, dan hampir sama dengan HashCore pada ASIC teori.

6. Rangka Kerja Analisis & Kajian Kes

Rangka Kerja untuk Menilai Kerintangan ASIC PoW:

1. Kebolehubahan Beban Kerja: Adakah algoritma berubah mengikut masa atau setiap pengiraan? (HashCore: Tinggi - widget rawak).
2. Penggunaan Perkakasan: Adakah ia menggunakan pelbagai bahagian GPP yang berbeza (ALU, FPU, cache, pengawal memori)? (HashCore: Tinggi).
3. Kekerasan Memori: Adakah prestasi dihadkan oleh lebar jalur/kependaman memori dan bukannya pengiraan tulen? (HashCore: Direka untuk menjadi).
4. Pengoptimuman Sedia Ada: Adakah beban kerja serupa dengan penanda aras yang penting secara komersial? (HashCore: Tinggi - SPEC CPU).

7. Aplikasi & Pembangunan Masa Depan

• Kriptowang Baharu: HashCore adalah calon utama untuk mekanisme konsensus rantaian blok baharu yang mengutamakan penyahpusatan dan perlombongan egalitarian.
• Sistem Hibrid PoW/PoS: Boleh digunakan dalam model peralihan atau hibrid, seperti peralihan Ethereum kepada Bukti Kepentingan (PoS), di mana PoW mengamankan rangkaian pada mulanya sebelum peralihan penuh.
• Pasaran Pengiraan Terdesentralisasi: "Kerja berguna" yang dilakukan oleh widget boleh, secara teori, diorientasikan ke arah pengiraan dunia sebenar yang boleh disahkan (contohnya, lipatan protein, simulasi cuaca), bergerak ke arah "Bukti Kerja Berguna". Ini menghadapi cabaran besar dalam pengesahan dan keadilan tetapi kekal sebagai visi jangka panjang.
• Adaptasi kepada Seni Bina Lain: Prinsip ini boleh diperluaskan dengan mencipta varian HashCore yang dimodelkan berdasarkan penanda aras untuk ARM (mudah alih/pelayan), RISC-V, atau penanda aras pengiraan GPU (seperti Luxor untuk perlombongan GPU).

8. Pandangan Teras & Perspektif Penganalisis

Pandangan Teras: HashCore bukan sekadar satu lagi algoritma rintang ASIC; ia adalah penggodaman ekonomi strategik. Ia mengakui bahawa "ASIC" muktamad untuk sebarang tugas ialah perkakasan yang pasaran telah belanjakan modal paling banyak untuk mengoptimumkannya. Dengan menyelaraskan PoW dengan matlamat prestasi industri CPU tujuan am bernilai berbilion dolar, ia menjadikan pemusatan tidak menarik dari segi ekonomi. Ini adalah pandangan yang lebih mendalam daripada sekadar meningkatkan keperluan memori, seperti yang dilihat dalam Ethash atau keluarga CryptoNight.

Aliran Logik: Hujahnya elegan: 1) ASIC memusatkan perlombongan. 2) ASIC cekap kerana ia dioptimumkan untuk satu tugas. 3) Pembuat CPU/GPU mengoptimumkan cip mereka untuk penanda aras standard (SPEC, dll.) untuk memenangi bahagian pasaran. 4) Oleh itu, mereka bentuk PoW yang mencontohi penanda aras tersebut. 5) Sekarang, "ASIC perlombongan" terbaik ialah CPU yang anda sudah miliki, dan Intel/AMD adalah pembangun ASIC anda tanpa disedari. Lompatan logik daripada pengoptimuman teknikal kepada dinamik pasaran adalah di mana HashCore bersinar.

Kekuatan & Kelemahan:
Kekuatan: Premis ekonomi teras adalah kukuh. Penggunaan penggabung kriptografi mapan ($C$) untuk widget menyediakan laluan jelas untuk membuktikan keselamatan asas. Ia secara langsung menangani punca pemusatan—asimetri ekonomi dalam akses perkakasan.
Kelemahan & Risiko: Iblis terletak pada butiran widget. Mereka bentuk widget yang benar-benar pelbagai, tidak boleh diramal, dan menekankan semua subsistem CPU yang relevan secara sama rata adalah cabaran kejuruteraan yang besar. Set yang direka bentuk dengan buruk boleh mempunyai bias yang boleh dieksploitasi oleh litar khusus yang pintar. Tambahan pula, pendekatan ini tidak menghalang penyebaran besar-besaran ladang CPU standard, yang masih boleh membawa kepada pemusatan dalam bentuk yang berbeza (perlombongan awan/pusat data). Kritikan penggunaan tenaga PoW masih tidak ditangani.

Pandangan Boleh Tindak:
1. Untuk Pembangun Rantaian Blok: HashCore membentangkan pelan yang boleh dilaksanakan untuk kriptowang baharu pelancaran adil. Nilainya paling tinggi dalam projek di mana pengagihan komuniti dan penyahpusatan perlombongan adalah paling penting.
2. Untuk Pelabur: Berhati-hati dengan sebarang tuntutan "rintang ASIC". Periksa mekanismenya. Rasional berasaskan penanda aras HashCore lebih tahan lama daripada algoritma yang bergantung semata-mata pada saiz memori. Cari projek yang menggunakan reka bentuk PoW berasaskan ekonomi sedemikian.
3. Untuk Penyelidik: Konsep "penanda aras terbalik" adalah tanah subur. Bolehkah ia digunakan untuk mencipta PoW untuk peranti mudah alih menggunakan suite penanda aras ML? Bolehkah output widget dibuat benar-benar berguna, merapatkan jurang kepada "Bukti Kerja Berguna" seperti yang diterokai dalam projek seperti Primecoin atau penyelidikan sekitar "Kerja Berguna"?
4. Laluan Kritikal: Kejayaan HashCore bergantung sepenuhnya pada pelaksanaan sumber terbuka yang ketat dan semakan rakan sebaya yang meluas terhadap perpustakaan widgetnya. Tanpa ini, ia kekal sebagai teori yang menarik. Komuniti harus menekan untuk testnet awam dan spesifikasi terperinci untuk menguji tuntutannya.

Kesimpulannya, HashCore membingkai semula masalah penyahpusatan PoW daripada perlumbaan senjata perkakasan kepada permainan penyelarasan ekonomi. Ia adalah strategi yang bijak, walaupun belum terbukti. Ujian muktamadnya bukan dalam bukti akademik, tetapi dalam sama ada ia dapat mengekalkan pengagihan pelombong terdesentralisasi di alam nyata, menentang insentif ekonomi dunia sebenar. Seperti kegagalan banyak duit syiling "rintang ASIC" menunjukkan, itulah satu-satunya penanda aras yang penting.

9. Rujukan

1. Georghiades, Y., Flolid, S., & Vishwanath, S. (Tahun). HashCore: Proof-of-Work Functions for General Purpose Processors. [Nama Persidangan/Jurnal].
2. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
3. Back, A. (2002). Hashcash - A Denial of Service Counter-Measure.
4. Dwork, C., & Naor, M. (1993). Pricing via Processing or Combatting Junk Mail. CRYPTO '92.
5. SPEC CPU 2017. Standard Performance Evaluation Corporation. https://www.spec.org/cpu2017/
6. Buterin, V. (2013). Ethereum White Paper: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform.
7. Ball, M., Rosen, A., Sabin, M., & Vasudevan, P. N. (2017). Proofs of Useful Work. IACR Cryptology ePrint Archive, 2017, 203. https://eprint.iacr.org/2017/203
8. Teutsch, J., & Reitwießner, C. (2017). A Scalable Verification Solution for Blockchains. Ethereum Research.