[发明专利]一种实现Equihash算法的芯片及方法

说明书

一种实现Equihash算法的芯片及方法；所述芯片包括：pingpong结构数据存储器，包括ping存储器和pong存储器；处理模块，用于在对每个nonce进行处理的过程中，交替使用第一存储器和第二存储器存储本轮生成的中间数据和中间序号，和/或，使用上一轮存储所使用的存储器读取上一轮生成的中间数据和中间序号，并顺序写入读取的中间序号；第一存储器为ping存储器，第二存储器为pong存储器；或第一存储器为pong存储器，第二存储器为ping存储器；本申请实施例可以使得Equihash算法按照流水线方式实现，提高了Equihash算法的处理效率。

技术领域

本文涉及加密算法与芯片设计领域，尤其涉及一种实现Equihash算法的芯片及方法。

背景技术

区块链作为一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”、“全程留痕”、“可以追溯”、“公开透明”、“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。Equihash算法是由卢森堡大学的安全、可靠性和信任跨学科中心（SnT）开发的一种以内存为导向的应用于区块链中的工作证明算法，其理论依据是一个著名的计算法科学及密码学问题：广义生日悖论问题；Equihash算法的实现过程是先构造输入条件，即区块链中当前最后一个区块的区块头和各项参数，然后将输入条件转化成广义生日悖论问题的一般形式，解析该问题并对获得的解进行难度判断，同时满足算法条件和难度条件则判定求解成功，完成工作证明，生成新的区块；否则调整参数重新运算。

Equihash(n，k)算法具有其鲜明特点：它一方面是记忆性的，另一方面很容易验证。广义生日悖论就是在N个n比特的数据样本中找到2^k个碰撞的数据样本，数据样本数目N＝2^n/(k+1)+1，数据样本X_{1 ..N}由区块头block header和nonce产生；其中nonce是一个只被使用一次的任意或非重复的随机数值。

在一个示例中，block header包括4个字节的区块版本号nVersion，它指示遵从哪个区块验证规则；32字节的hashPrevBlock，它表示前一区块的区块头block header；32字节的 hashMerkleRoot，该字段允许调整，通过对包含进区块的交易进行增删，或改变顺序，或者修改Coinbase交易的输入字段而产生变化；32字节的hashReserved，这是保留字段；4个字节的nTime，一般取机器开始哈希header时候的Unix时间戳；4个字节的nBits，它由全网算力决定，每产生一个新块都调整一次难度；32个字节的nNonce，提供2²⁵⁶种可能取值，通过改变nNonce来改变block header以最终产生一个小于或等于目标target的哈希。所以hashMerkleRoot和nNonce是发挥自由度的两个字段。

一个有效的Equihash解应该满足下列条件： A：广义生日悖论条件即2^k个样本异或结果为0；B：对于第r轮(0rk)2^k个数据样本按字典顺序排列后每2^r个样本数据异或后有rn/(k +1)个导0(leading zeros)。

为了找到有效的Equihash解，一般采用Wagner算法：在产生N个X_i后，对X_i进行排序，找到所有第一个n/(k+1)比特碰撞的X_i、X_j，然后保存他们之间的异或结果X_ij；接着对所有X_ij排序，找到下一个n/(k+1)碰撞的X_ij、X_mn；重复上述过程共k-1轮，直到只有2n/(k+1)比特没有碰撞。最后一步，找到最后2n/(k+1)比特碰撞的结果X，即最终Equihash的解。