13、区块链技术在挖矿与数据隐私保护中的应用

区块链技术在挖矿与数据隐私保护中的应用

1. 多阶段工作量证明（PoW）挖矿分析

1.1 公平多阶段PoW挖矿设计需求

在真正去中心化的多阶段PoW区块链中，需要对公平的多阶段PoW挖矿设计进行进一步研究。目前对于该领域的探索还不够完善，为了实现更加公平和高效的挖矿机制，需要深入研究相关的设计方案。

1.2 个体挖矿与矿池挖矿

• 当 $k = 1$ 时，无论矿工的对手是相互竞争还是在矿池中合作，该矿工的挖矿概率始终相同。这是因为在这两种情况下，矿工所拥有的全局哈希率的比例是相同的。
• 当 $k > 1$ 时，上述等价关系不成立。以下通过一个示例来说明：
  • 设 $M = 3$，$d_0 = 28$，$d_1 = 212$，$h_{1,0} = h_{2,0} = h_{3,0} = 100$ hash/s，$h_{1,1} = h_{2,1} = h_{3,1} = 50$ hash/s。在这种情况下，第一个矿工的全局哈希率比例和他的挖矿概率都为 $\frac{1}{3}$。
  • 若第二个和第三个矿工在矿池 $p’$ 中合作，使得 $h_{p’,0} = 200$ hash/s，$h_{p’,1} = 100$ hash/s，那么第一个矿工的挖矿概率变为 $\frac{1073}{3315} < \frac{1}{3}$。

1.3 挖矿概率与哈希率关系结论

对于由 $k \geq 1$ 个连续哈希谜题组成工作量证明（PoW）的区块链，在区块链文献中常用的假设下，可以得到挖