[发明专利]比特币工作量证明哈希计算芯片优化的方法、装置和电路

说明书

技术领域

本发明涉及密码计算、计算机网络和集成电路技术领域，特别是涉及一种比特币工作量证明哈希计算芯片优化的方法、装置和电路。

背景技术

数字加密货币比特币挖矿的运算方式参见图1，运算时通过穷举随机值1nonce1，随机值2nonce2，随机值nonce使得一系列哈希hash运算的最后结果小于当前运算难度对应的值，则成功找到一个符合协议的比特币区块。其中由随机值1nocne1，随机值2nonce2和相关数据通过进行符合协议的相关哈希运算得到交易哈希merkle_hash后，交易哈希merkle_hash的高32bit和32bitnonce，以及32bit变量网络难度nbit，时间ntime还有其他常数组成sha256运算需要的512bit消息数据。而低224bit数据和32bit变量协议版本号ver组成sha256运算需要的256bit状态。而一般的专用电路接受任务只计算最后的两次哈希运算。

其中，Sha256运算分为对扩展电路单元和压缩电路单元两个部分，扩展是用消息的16个4字节数据生成64个4字节数据(w0～w63)64轮压缩电路单元运算使用。结合图2的计算流程一般的运算过程是改变随机值1nocne1，随机值2nonce2，计算交易根merkle_root，交易根merkle_root和交易树进行计算获得交易哈希merkle_hash，计算出一个交易哈希merkle_hash(中间结果)后每次都改变随机数nonce的值(遍历32bitnonce的值)来寻找符合难度要求的数据。第一次哈希运算的扩展和压缩过程都需要每次变化。扩展电路单元部分由于随机数nonce的改变会不停变化，同时因为压缩电路单元的外部输入第一输入量midstate不变，但是由于扩展电路单元部分输入到压缩电路单元部分的w0～w63会不停变化，会导致压缩电路单元部分运算不停变化。

当前的实现方法中，穷举计算的第一次哈希运算的输入：

1)得到一个新的midstate的值；

2)不停改变随机数nonce的值，来搜索符合条件的nonce；

3)回到第1)步，运算量多功耗大，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效措施，满足实际应用的更多需求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种比特币工作量证明哈希计算芯片优化的方法、装置和电路，极大地降低电路的功耗。

为了解决上述问题，本发明公开了一种比特币工作量证明哈希计算芯片优化的方法，包括：

周期性地保持哈希计算芯片的第二输入量不变；当第二输入量不变时，关闭与第二输入量对应的计算电路；

改变哈希计算芯片初始的第一输入量，并获取对应的新的第一输入量；

分别将各第一输入量与其对应的第二输入量以及随机数进行哈希运算，以寻找满足要求的工作量证明；所述各第一输入量包括所述初始的第一输入量和所述新的第一输入量。

进一步的，运算第一输入量的控制参数包括版本号、前一个块的哈希值、交易哈希、时间、网络难度以及填充位；其中，交易哈希的控制参数包括第一个交易的打款地址、矿池提供的签名、未确认交易所形成的哈希树、随机值1以及随机值2。

进一步的，组合第二输入量的控制参数包括交易哈希的后4个字节、时间和网络难度。

进一步的，所述改变哈希计算芯片初始的第一输入量的实现方法包括：改变版本号。

进一步的，所述改变哈希计算芯片初始的第一输入量的实现方法包括：改变第一个交易的打款地址、矿池提供的签名、随机值1和/或随机值2，使得第一输入量中交易哈希的后4个字节相同。

进一步的，所述关闭与第二输入量对应的计算电路的实现方法包括：关闭与所述对应的计算电路相关的时钟电路。

本发明还公布了一种比特币工作量证明哈希计算芯片优化的装置，包括：

第一处理模块，用于周期性地保持哈希计算芯片的第二输入量不变；当第二输入量不变时，关闭与第二输入量对应的计算电路；

第二处理模块，用于改变哈希计算芯片初始的第一输入量，并获取对应的新的第一输入量；

第三处理模块，用于分别将各第一输入量与其对应的第二输入量以及随机数进行哈希运算，以寻找满足要求的工作量证明；所述各第一输入量包括所述初始的第一输入量和所述新的第一输入量。