Как получается рассчитать время формирования блока в 10 минут?

Question

[Анастасия]

Здравствуйте. С одной стороны говорят, что на дешифровку хеша, учитывая сегодняшние мощности, потребуется миллионы лет, а с другой стороны говорят: среднее время формирования блока равно 10 минут.

spoiler

Я вижу блоки, которые формировались 2 минуты, но всё равно это не такая разница. По моей логике мы должны видеть блоки, которые формировались лет 5, а не вот эти 2-10 минут...
Если хеш такой уж и рандом, то как они получили время формирования?
Вот, смотрите, задача: Машина едет из точки А в точку Б. Скорость машины: 100 км/ч. Найдите время, за которое машина доберётся до точки Б, учитывая, что точка Б находится в черт его знает каком месте.
Правильный ответ: примерно 10 минут. И мне вот интересно, почему так?
Почему для получения определённого хеша им требуется около 10 минут, а для дешефровки хеша - миллионы лет?

Answer 1

[Александр Талалаев]

Сам хеш вычисляется быстро. Проблема в том, что нужно его подобрать согласно условиям. У биткоина это условие задаётся тн сложностью. Это условие меняется примерно раз в две недели так, чтобы скорость вычисления хеша и создания нового блока была примерно постоянная(10 минут). Таким образом поддерживается жизнеспособность сети, не будет перекосов если много мощности(грубо говоря защита от захвата, да и не только), но и не будет супер долгих ожиданий нового хеша если все майнеры уйдут, сложность вычисления снизится и единицы смогут снова искать новые хеши. а значит это станет выгодно и майнеры вернуться.
При этом одновременно снижается периодически и вознаграждение за вычисление хеша для блока, что снова таки не проблема, тк система перестраивается на работу через комиссии.

Comments

[Анастасия]

Вы мне вырезку из википедии достали, которую я и так знаю. Это не ответ на вопрос.

"Сложность" невозможна из-за того, что мы работаем со случайностью. В моей задаче, если учесть, что это сравнение с криптой: как только мы узнаём, где находится точка Б, то сразу же эта точка оказывается возле нас, поэтому и время затраченное на "доезд" до этой точки будет равно меньше секунды, а не какие-то мифические 10 минут

[Александр Талалаев]

Анастасия, ну ок. Тогда просто это точка Б, если до неё все доезжают слишком быстро и среднее время чаще целевых 10 минут, будет появляться и дальше случайно, только разброс случайность увеличиться. Ну и да, иногда будет 10 секунд, но обычно будет 10 минут.
Ну а насчёт дешифровки, так это специально созданные функции, в одну сторону решаются быстро, а в обратную условно бесконечно. Ну и для SHA-256 большая проблема тн коллизии(одинаковый результат при разных вводных), чем дешифровка. Ну как минимум сегодня.
А чтобы понять принцип в упрощенном виде, то можно представить смешивание красок, когда смешать легко, а вот узнать что смешали сложнее(где-то на ютубе есть красивое видео про эти принципы шифрования с открытым ключом, в любом случае базовый принцип тот же, умные люди математики придумывают функцию, которая легко и предсказуемо случайно решается, а вот найти из решения конкретные изначальные переменные нереально тяжело, даже зная алгоритм. В целом, тк эта тема на самом деле ещё не закрыто, то все эти односторонние функции они условны, грубо говоря мы не знаем доказательство обратного + у нас пока что не хватает вычислительной мощности для обратного просчёта.
Поэтому пока работает, пользуются этим способом. Что будет дальше(ну к примеру после активного и повсеместного внедрения квантовых компьютеров и вычислений), пока не известно, ну часть алгоритмов отпадёт, придут, наверное, другие.

[Анастасия]

И это я тоже всё знаю.Ты мне скажи, за счёт чего увеличивается сложность?

формирование блока - это функция, в которой результат - это заранее известная часть строки. К примеру: 000000000000ипеременная. Поэтому дешифровка хеша и получение строки, с требуемыми данными - почти одно и тоже, за исключением того, что во втором случае - достаточно получить лишь часть строки, а не всю строку. Здесь же и про краски: оба действия - это получение исходного цвета, только почему-то во втором случае, цвет находится за 10 минут. не кажется тебе это странным?

Ты мне говоришь про вероятность, но не учитываешь мою фразу, в которой мы можем получить вероятность времени нахождения этой строки равной 5 годам. Где такой блок?

[Александр Талалаев]

Анастасия, это регулируется через правила приёма результатов.
Когда много ищущих, окошко прикрывают, и шансы конкретно одному человеку попасть со своим хешем в это окно меньше. Когда ищущих хеш мало, то окошко становится шире, больше шансов попасть со своим хешем под условия. Вот и всё. Там принцип максимально простой и одновременно в среднем дающий предсказуемые в среднем результаты по времени.

[Анастасия]

Александр Талалаев, ты опять про рандом забыл. в полностью открытую фрамугу слона не пропихнуть.

напомню, что точка Б находится в черт его знает каком месте, а как только мы узнаём место, то оно становится возле нас.

[Александр Талалаев]

Анастасия, ничего я не забыл. Но возможно мы просто о разных вещах разговариваем 0_о
Если всё упростить то:
1. Есть функция вычисления хеша, она одно сторонняя вычислить изначальные параметры зная результат мы не можем(пока что?).
2. Я вычислил хеш, далее оно переводится в числовой вид и если оно входит в установленные текущие рамки, то ура я в дамках, если нет, снова считается.
3. Выходит я постоянно считаю этот хеш пока не попаду с числовым значением в рамки установленные на этот раз. Если рамки узкие, я реже в них попадаю, если широкие то чаще. Таким образом и регулируется среднее время вычисления.
Конечно же, даже при широких рамках, время вычисления может случится коротким в какой-то конкретный момент. Но в среднем, оно все равно будет примерно целевым - 10 минут.
И снова таки, да, я могу знать, что вот такой хеш, гарантирует моё попадание в рамки, но проблема в том, что функция односторонняя и нереально тяжело подобрать входящие параметры(без которых ничего не выйдет), поэтому читерить у меня не выйдет(пока алгоритм хеширования считается надёжным)

[Анастасия]

1. Есть функция вычисления хеша, она одно сторонняя вычислить изначальные параметры зная результат мы не можем(пока что?).

и

2. Я вычислил хеш, далее оно переводится в числовой вид и если оно входит в установленные текущие рамки, то ура я в дамках, если нет, снова считается.
3. Выходит я постоянно считаю этот хеш пока не попаду с числовым значением в рамки установленные на этот раз. Если рамки узкие, я реже в них попадаю, если широкие то чаще. Таким образом и регулируется среднее время вычисления.

- одно и тоже

С тем же успехом можно пытаться расшифровать md5 (как собственно сейчас и делают) - шифруют какой-то текст и сравнивают с хешем. Сошлось? Значит в md5 была эта фраза зашифрована (но не факт из-за коллизий).

Ещё раз: шифровать какой-то текст и получать результат - это тоже самое что и шифровать какой-то текст и получать 0000...0000xxxxx.

Если я тебе скажу: а расшифруйка мне 0000000000000000000000abcde - ты мне ответишь: "Ты что?! я буду делать это вечно!!!!11!!!!"
А если я тебе скажу: найди ка мне исходные данные, хеш который в итоге будет 0000000000000000000000abcde - ты ответишь: "Ок, 10 минут жди"

не кажется странным?

[shurshur]

Анастасия, предложение с точкой Б, которая якобы всегда находится от нас в 10 минутах - неправильно. Точка находится в 10 минутах не от нас лично, а от кого-то из участников этого стохастического вычислительного процесса.

Скорее следует говорить о том, что это аналог сервиса такси, где в среднем в 10 минутах от нужной точки есть машина такси, а если машин такси становится так много, что в среднем они начинают приезжать быстрее, то мы корректируем максимальную скорость движения автомобилей в ПДД, чтобы вновь в среднем до точки требовалось 10 минут.

[Анастасия]

shurshur, как получить сложность, когда перед нами условия рандома?

в примере с такси: ты можешь хоть тысячу таксистов добавить. какой в этом прок, если ты находишься в тайге и ближайший таксист до тебя доедет через 2 недели?

вот что для меня ваш биткоин, когда вы говорите, что на подбор хеша требуется много лет:

function bitcoin($val) {
	for ($result = 0; $result != $val; sleep(1)) {
		$result = rand(000000000000000000000, 99999999999999999999);
	}
        echo "успех";
}

bitcoin(000000000000000000001);

сделаешь за 10 минут? или может скажешь как упростить, чтобы результат получить через 10 минут?

[shurshur]

Анастасия, любая аналогия - всегда условна. В данном примере самая глухая тайга неотличима от центра Москвы - таксистов везде одинаковое количество.

Ты просто упорно пытаешься найти противоречие там, где его нет.

[Анастасия]

shurshur, у нас в условии, что мы можем появиться в ЛЮБОМ месте на земле. Поэтому у меня и вопрос: а почему мы каждый раз появляемся в 10 минутах от такси и ни разу не появлялись в тайге или ещё хуже: на полюсе?

[shurshur]

Анастасия, потому что планета Земля обладает сложным рельефом и разнообразными климатическими условиями, плюс сложные социально-исторические процессы, что и привело к неравномерному расселению людей. А планета хешей одинакова в любой точке и равномерно заполнена "жителями" повсеместно. Не нужно бредить фантазиями о какой-то там несуществуйющей "тайге" на этой планете.

[Анастасия]

shurshur, рассчитать время функции возможно только при таких условиях:

function bitcoin($val) {
  for ($result = 0, i=0; $result != $val; sleep(1), ++$i) {
    $result = $i;
  }
        echo "успех";
}

bitcoin(600); // 600 секунд

В ОСТАЛЬНЫХ ДРУГИХ УСЛОВИЯХ ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БУДЕТ РАВНО МЕЖДУ 1 СЕКУНДЫ ДО БЕСКОНЕЧНОСТИ, НО НИКАК НЕ ОКОЛО 10 МИНУТ

[shurshur]

Анастасия, капслок не поможет бессвязному набору слов стать более осмысленным.

[Анастасия]

shurshur, зачем что-то тогда отвечать в теме, в которой ты не разбираешься

[Александр Талалаев]

Анастасия,

Если я тебе скажу: а расшифруйка мне 0000000000000000000000abcde - ты мне ответишь: "Ты что?! я буду делать это вечно!!!!11!!!!"
А если я тебе скажу: найди ка мне исходные данные, хеш который в итоге будет 0000000000000000000000abcde - ты ответишь: "Ок, 10 минут жди"

Здесь вы ошиблись. Если вы меня попросите найти исходные данные, по известному хешу, который в итоге будет 0000000000000000000000abcde - я так же скажу что это не возможно.
10 минут - это среднее время нахождения хеша числовое значение которого попадает в установленные рамки.
Давай упростим задачу.
Вот я ищу и нахожу хеши и первожу их в число. У меняя выходят следущие числа: 1, 200030320, 45, 38778968, 99999911182, 13.
А теперь мы знаем что есть рамки, число должно быть не больше или равно 10. Из моих хешей подходит только тот, кто дал 1. Остальные отбрасываются. При этом сделать обратную операцию(из хеша, который при переводе в число даёт 10 или меньше) сделать пока невозможно.
Таким образом, если я один и имею разброс чисел, который считается случайным, в определенном диапазоне, то расширяя границы возможныъ допустимых значений, я смогу регулировать и время.
И выходит(числа условные):
Я один генерирую 1 хеш в минуту. За 10 минут 10 хешей. Если мы знаем что примерно каждый десятый попадает в значение от 1 до 10, то ставим это ограничение.
Если пришел ещё один человек, Алиса, со мной генерирует. Временно может уменьшится время ожидания нового блока, но тк система постоянно корректируется, то со временем появится новое ограничение, такое, чтобы мы двое тоже попадали в него примерно раз в 10 минут(да это может случится и чаще) но в среднем выйдет примерно раз в 10 минут.
Это очень упрощенно.

[shurshur]

Анастасия,

зачем что-то тогда отвечать в теме, в которой ты не разбираешься

Всё с точностью наоборот, ты сама и не разбираешься, вот и пришла задавать вопросы. Тебе уже несколько человек ответили одно и то же.

Твоя проблема в том, что ты не понимаешь смысл того, что такое "в среднем за 10 минут", ты воспринимаешь это как некоторую гарантированную величину, которая достанется любому участнику сети. Это не так.

Пусть, например, участники сети генерируют миллион хешей в секунду. Тогда через 10 минут они нагенерят 600 миллионов хешей. Если сложность задана такой, что только 1 из 600 миллионов хешей будет верным, то в среднем через 10 минут один из участников сети. Но только один. Остальным - шиш с маслом. Причём ещё через 10 минут кто-то может и нагенерит ещё один "правильный" хеш, но что толку, если в сети уже успел распространиться первый? Второй участники сети уже не примут.

А если число участников увеличится в полтора раза, то потребуется сложность 1 к 900 миллионов. Так это и работает.

[Анастасия]

shurshur,

Всё с точностью наоборот, ты сама и не разбираешься, вот и пришла задавать вопросы. Тебе уже несколько человек ответили одно и то же.

ты, да и остальные в этой ветке, знают не больше меня, скидывая сюда лишь вырезки из статей которые я давно прочла.

Александр Талалаев,

Вот я ищу и нахожу хеши и первожу их в число. У меняя выходят следущие числа: 1, 200030320, 45, 38778968, 99999911182, 13.

никто хеши в число не переводит. сам же говоришь, что это вечно.

ловят хеш, который имеет вид: 0000000000000000000000abcde

я беру свои слова обратно: вы знаете не больше меня, а напротив - меньше, потому что если знали бы столько же, то таких тупых ответов не было бы.

хеширование - невозвратная функция, в которой изменение одного лишь символа повлечёт изменение ВСЕГО хеша. Поэтому невозможно рассчитать время, тем более 10 минут.

Ваши слова про сложность - бред. Вы мне пример приведите с хешем, математическую функцию, где есть временная градация. А так как никто из вас не может привести пример, то и смысла с вами разговаривать нет .

[Александр Талалаев]

Анастасия, я же написал что упростил для понимания, с ноликами это уже конкретный пример в биткоине, я дал упрощённый абстрактный. И главное, почему слова бред если всё работает.
Ещё раз, возможно мы спорим о разных вещах, возможно не совсем понятен вопрос или проблема которую нужно раскрыть. Но конкретно момент с изменяемой сложностью в зависимости от "мощности" сети не самая сложная часть биткоина. Там всё настолько просто, насколько технически можно было придумать при заданных условиях.
Не понятнов чем проблема то?
Давай по пунктам, которые конкретно не понятны:
1. Из-за особенностей алгоритма(+текущие знания математики и мощности компьюетра) вычисление хеша - даёт случайный результат. Подобрать входные параметры под этот результат сейчас невозможно, можно только проверить что твои входящие параметры дают этот результат.
2. Сложность - грубо говоря просто ограничение, число задающее рамки в которых принимают результат. Чем меньше число, тем меньше рамки, а значит реже результат вычисления хеша будет попадаать в них.
ВЫВОД: генерация хеша - лотерея. Выиграть может любой. Даже тот кто пытается искать на обычном процессоре. Каждая генерация хеша - как покупка лотерейного билета. Чем больше генерируешь, тем выше шанс что выиграешь именно ты. Когда количество игроков и покупки билетов меняется(меняется мощность сети биткоин, что генерирует хеши) ведущий меняет целевое ограничение таким образом, чтобы победитель был раз в 10 минут. Стало меньше хешей в минуту считаться, ок, увеличим окно и число с которым сравниваем хеш, таким образом повысим шансы конкретного хеша стать выигрышным.
Если здесь всё ясно, то можно уже перейти к конкретной реализации в биткоине. Но там тоже всё просто. Любой хеш это всё же число, от 0 до очень большого(отбросим условности 2 в степени 256).
Да мы приняли что будем брать особые хеши, с ноликами. Сложность регулируется числом, которому должен быть равен или меньше хеш. И если хеш вышел больше этого числа, то он не принимается. Вот так и работает. Больше это целевое число - больше шансов что хеш примут. Никакой магии нет. Есть обычная вероятность в течении двух недель(проимерно, на самом деле раз в определенное количество блоков)

[Анастасия]

Александр Талалаев, ну давай сложным языком, раз простым - это одна тавтология.
мы должны получить из хеша последнего блока + адреса нашего кошелька + переменной = число, которое начинается на 20 нулей. Мы перебираем переменные. Учитывая всё это, вполне возможно, что в переменной, которая удовлетворила бы наши потребности будет слово в слово Гамлет Шекспира. Вот он нам и вернёт число, которое начинается на 20 нулей. Из-за коллизий будут ещё переменные, но их длинна будет равной или больше, чем это произведение. И что дальше? Через сколько миллионов лет в переменной окажется Шекспир? Мы не можем заведомо узнать, что за текст должен быть в переменной, потому что как только узнаем - мы его можем сразу указать. Мы даже не знаем диапазон слов, потому что каждый символ полностью меняет хеш.
Просто сейчас в битке это выглядит, как я уже писала выше, вот так:

function bitcoin($val) {
  for ($result = 0, i=0; $result != $val; sleep(1), ++$i) {
    $result = $i;
  }
    echo "успех";
}

bitcoin(600); // 600 секунд

будто заранее известно, что будет в конце. Давай объективно: напиши функцию, в которой нужно словить хотя бы 4 первые нуля. У тебя на перебор может уйти год потому что в переменной может быть повторю: любое число или слово. Возможно даже "говно" будет верным. А у этих уходит 10 минут на ловлю числа где первых 40 цифр - нули. И не нужно говорить про мощности. Если у вас такие мощности, то почему вы дешефровку хешей не делаете? Миллионы лет говорите? А как дело касается нулей так сразу 10 минут?

[Александр Талалаев]

Анастасия, так. забей на нули вообще. Это уже частность и не имеет общего значения никакого. Вернись к обычным цифрам(коими они и являются.), и к сути эти нули не относятся
В твоем алгоритме ошибка, никакого sleep нет вообще.
Есть функция одностороння которая возвращает число, sha256(x) - возвращает хеш от x, алгоритм и мат обоснование есть в интернете, на данный момент это одностороння функция.

//Время генерации
time = 111 
//Условно хеш предыдущего блока
prevBlock = "1"
//Цель, которая задаёт сложность
target = '50000'

//Наша угадайка
try = 0
maxTry = 999999999999999999999999
while try < maxTry {
	//Создаем заголовок
	header = time + prevBlock + try
	//Считаем хеш	
    hash = sha256(header)    
    if(hash <= target)
        echo 'Ура я нашел хеш'
        break
    try += 1
}

Вот и всё. Тут конечно слегка упрощено, но суть ясна. И вот я считаю эти хеши в цикле. Скорость просчёта зависит от мощности устройства. Чем быстрее я считаю, чем выше шанс что найду хеш согласующийся с условиями(hash <= target). Нужный хеш может попасться сразу, может и через некоторое время. Но параметр target автоматически устанавливается так, чтобы это было примерно раз в 10 минут, меняется каждые 2016 блоков. Больше никакого волшебства. Можно конечно сразу придумать нужный хеш, который входит в условия, но проблема в том, что я не смогу угадать какой там будет значение переменной try.
Больше никаких секретов, просто тупой просчёт случайного результата, который при известной мощности предсказуемо получается примерно раз в 10 минут обеспечивая стабильность задуманной архитектуры.

[shurshur]

Анастасия,

то таких тупых ответов не было бы

Ты сама глупости и говоришь. Показываешь кусок кода со sleep(600) и говоришь что это пример вычисления хеша. Разумеется, это не так. Не надо свои проблемы распространять на окружающих.

Поэтому невозможно рассчитать время, тем более 10 минут.

Никто не "расчитывает время". Участники сети просто берут и считают хеши как попало, пытаясь попасть в нужный "хороший" диапазон. Но общая вычислительная ёмкость сети достаточно стабильна - нельзя моментально ввести в неё лишний миллион вычислителей сложной функции. Поэтому вполне можно получить устойчивую оценку на ближайшую неделю того, с какой скоростью будут вычисляться хеши и каким сделать "хороший" диапазон, чтобы на этот перебор В СРЕДНЕМ требовалось 10 минут (иногда 5, иногда 15, но в среднем - 10). Если непонятно что такое "в среднем", погугли "график нормального распределения" и представь себе, что там горбик около 10 минут.

ловят хеш, который имеет вид: 0000000000000000000000abcde

Да, это хеш на 27 символов, у него 16^27 вариантов, если мы ищем хеши, у которых значащими являются только правые 5 символов, а остальные могут быть любыми (16^22 вариантов), то только один из миллиона (1/16^5) вычисленных хешей будет "хорошим". Если участников так много, что они вычисляют миллион хешей быстрее нужного времени - мы можем изменить этот расклад, изменив условие "хорошего" хеша. Но никто из нас никогда не может гарантированно попасть в этот самый хороший интервал. Разве что только при наличии солидных вычислительных мощностей, составляющих ощутимую долю в сети, можно существенно увеличить этот шанс.

А ты так и будешь гадать о том, как ЛЮБАЯ машина доберётся до ЛЮБОЙ точки за 10 минут, хотя тебе с самого начала объяснили, что это даже близко не аналогия.

Answer 2

[Developer]

Для управления временем поиска хэша есть параметр Difficulty, который постоянно меняется в зависимости от нагрузки на сеть, количестве добытых блоков... Если время поиска блока увеличивается, то сложность уменьшается и время поиска блока корректируется

Comments

[Анастасия]

прочти комментарии, которые под соседним ответом