[发明专利]一种Equihash算法数据的排序装置和排序方法

说明书

本发明公开了一种Equihash算法数据的排序装置，包括：地址累加器，用于地址累加，输出排序数据的地址；数据存储器，根据地址累加器的输出存储排序数据；地址簿，其至少包含用于表示地址行是否有效的有效标志位、第一链尾EOP标志位，每行代表一个链表，每行存储链表的链头，以排序数据的特定比特作为地址簿的写地址，将写地址对应地址行的内容更新为地址累加器的输出；链表，链表至少包含用于表示链表行对应链是否是链尾的第二链尾EOP标志位，链表的行与数据存储器的行一一对应，用于存储上个排序数据在数据存储器的地址。还公开了一种Equihash算法数据的排序方法，以极大地提升Equihash算法数据排序效率。

技术领域

本发明属于数据计算领域，具体涉及一种Equihash算法数据的排序装置和排序方法。

背景技术

Equihash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是一种便携式算法，不限于特定的数字货币。目前采用Equihash为工作证明(POW)的虚拟货币有Zcash,Bitcoin Gold等。Equihash在所有挖掘算法中都是独一无二的：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X_1..N中找到2^k个碰撞的样本，Equihash算法由n、k两个参数确定，数据样本数目N＝2^n/(k+1)+1，X_1..N由区块头block header和nonce产生。

Zcash的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，本字段允许调整，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，被忽略；4个字节的nTime，基本取机器开始哈希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2^256种可能取值，通过改变nNonce来改变block header来最终产生一个小于或等于目标target的哈希。所以hashMerkleRoot和nNonce是发挥挖矿自由度的地方

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。

为了找到所有的某n/(k+1)比特碰撞的Xi、Xj，目前软件算法基本都需要排序，然后分析判断样本之间是否n/(k+1)比特碰撞。样本数量为N，对数据进行严格排序时间N(N-1)/2；当样本的数量N变大的时候，如n＝200,k＝9的Equihash算法中的样本数量为2M个，排序的工作量就非常巨大，而且需要就行k轮排序。怎么快速的排序成为高效的得到Equihash算法解的关键。

发明内容