渦輪網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目致力于構(gòu)建大規(guī)模在現(xiàn)實(shí)商業(yè)社會(huì)中應(yīng)用的加密貨幣，我們堅(jiān)信，真正的大規(guī)模是人人可參與挖礦，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)總成本盡量降低。因此，我們提出了一種更節(jié)能環(huán)保、低門檻參與且安全防攻擊的加密貨幣—渦輪網(wǎng)絡(luò)，能夠真正大規(guī)模在商業(yè)社會(huì)中落地應(yīng)用。

超低門檻

PoW 挖礦需要昂貴、專用的 ASIC 鉆機(jī)或 GPU，與此相比，您只需通過(guò)額外的筆記本電腦和外置 HDD 便能進(jìn)行渦輪網(wǎng)絡(luò)挖礦，只要能用一個(gè)多余桌面電腦和數(shù) TB 的磁盤空間進(jìn)入挖礦游戲，每天挖幾個(gè) VOL 基本不成問(wèn)題。由于多余的儲(chǔ)存空間很常見，硬件便宜，競(jìng)爭(zhēng)也不那么激烈，更多的人可以參與到 PoST 挖礦中，這意味著網(wǎng)絡(luò)是更加分散的。

我們認(rèn)為硬盤挖礦才能真正的降低挖礦門檻，實(shí)現(xiàn)家家戶戶有礦機(jī)，人人都參與挖礦的愿景。

當(dāng)前，普通硬盤 3T 容量的價(jià)格在 500 元人民幣左右，只需要一臺(tái)普通個(gè)人電腦，即可參與完全基于密碼共識(shí)過(guò)程的渦輪網(wǎng)絡(luò)的挖礦，這對(duì)于初次了解和進(jìn)入數(shù)字貨幣領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常低的門檻。

節(jié)能環(huán)保

硬盤天然存在耗電低，無(wú)熱量，無(wú)需散熱，低噪音，無(wú)法被 ASIC 化，購(gòu)買門檻低的優(yōu)點(diǎn)，每家部署幾十塊硬盤角落一丟就行，無(wú)需擔(dān)心巨額的電費(fèi)支出：

在渦輪網(wǎng)絡(luò)中，使用 5T 硬盤挖礦平均功耗不到 7W。而比特幣 ASIC 礦機(jī)耗電約 1350-2000W，而渦輪網(wǎng)絡(luò)所需硬盤礦機(jī)僅耗電 70- 90W。僅為比特幣 ASIC 礦機(jī)耗電量的 1/20。一臺(tái) ASIC 礦機(jī)，每年消耗電力約 17520 度，而硬盤礦機(jī)僅耗電約 700 度，硬盤礦機(jī)不僅耗電量極小，與比特幣 ASIC 礦機(jī)相比，噪音極小且?guī)缀鯖]有發(fā)熱量。

未來(lái)挖礦收益提高需要升級(jí)更大容量的硬盤，舊硬盤可以拿來(lái)存放影片、資料、做整列盤等。因此硬盤的殘余價(jià)值和保值率是非常高的。

安全防攻擊

時(shí)間證明是空間“耕作”的輔助機(jī)制。準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)，Proof of Time 是可驗(yàn)證延遲算法（Verifiable Delay Algorithm），它是一種特殊的 Proof of Work，在驗(yàn)證過(guò)程中需要花一定的時(shí)長(zhǎng)，經(jīng)歷特定次數(shù)的迭代。每次迭代過(guò)程可以加速，但不能跨迭代進(jìn)行并行運(yùn)算。同時(shí)它還需保證運(yùn)算結(jié)果可驗(yàn)證且具有權(quán)威性：任意兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，其運(yùn)算結(jié)果都是一致的，且網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)都可以對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。在此機(jī)制下，渦輪網(wǎng)絡(luò)甚至可以設(shè)置，將一個(gè)區(qū)塊 Proof of Time 的運(yùn)算結(jié)果作為下一個(gè)區(qū)塊的 Proof of Space 的運(yùn)算起點(diǎn)。

有了空間證明和時(shí)間證明，每一個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)生以空間證明為起點(diǎn)，時(shí)間證明為終點(diǎn)，保證一個(gè)區(qū)塊就是一個(gè)區(qū)塊（也就是我們所說(shuō)的 finalized），每個(gè)區(qū)塊的權(quán)值相等，那么攻擊者也就無(wú)法從孤塊入手重寫整條鏈。

渦輪網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決方案

渦輪網(wǎng)絡(luò)采用 PoST（Proof of Space and Time，時(shí)空證明）作為共識(shí)算法基礎(chǔ)。

1. 渦輪網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在深入挖礦細(xì)節(jié)之前，先了解一下渦輪網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

挖礦節(jié)點(diǎn)可是個(gè)人電腦，或者是礦池。挖礦節(jié)點(diǎn)需要連接到渦輪網(wǎng)絡(luò)上的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)。挖礦節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)挖礦私鑰，可以在本地啟動(dòng)挖礦客戶端，也可以連接其他多個(gè)挖礦客戶端，再由客戶端連接硬盤。

2. 共識(shí)算法 - 時(shí)空證明（PoST）

PoST（時(shí)空證明）是在原來(lái)空間證明算法的基礎(chǔ)上引入了時(shí)間維度的算子，利用可延遲驗(yàn)證函數(shù)的特性，強(qiáng)制要求礦工在得出候選塊數(shù)據(jù)之后進(jìn)行一定時(shí)間強(qiáng)度的數(shù)學(xué)運(yùn)算，再結(jié)合可快速驗(yàn)證結(jié)果和候選塊數(shù)據(jù)兩方面要素進(jìn)行塊選擇，從而緩解了空間證明算法中存在的類似自私挖礦、重寫攻擊等安全方面的漏洞。

PoST 共識(shí)算法可以拆分兩部分：基于 Plot 的硬盤測(cè)繪算法和基于 VDF 的時(shí)間證明。根據(jù)不同的硬盤大小，測(cè)繪可能需要幾天甚至幾周的時(shí)間。測(cè)繪過(guò)程中，我們使用稱為Shabal 的非常慢的哈希算法。由于 Shabal 哈希算法計(jì)算過(guò)程很慢，所以我們必須預(yù)先計(jì)算它們并將它們存儲(chǔ)在硬盤上，這個(gè)過(guò)程稱為硬盤測(cè)繪。

測(cè)繪過(guò)程中會(huì)創(chuàng)建相應(yīng)的測(cè)繪文件以占據(jù)硬盤空間，測(cè)繪文件中會(huì)存儲(chǔ)大量預(yù)先計(jì)算過(guò)的Nonces。分配給測(cè)繪的硬盤空間越大，您可以存儲(chǔ)的 Nonces 就越多?？梢源鎯?chǔ)的 Nonces 越多，就越大概率挖到礦。

當(dāng)生成一個(gè) Plot 文件的時(shí)候，必須要提供一個(gè)渦輪網(wǎng)絡(luò)賬戶。因?yàn)槊總€(gè)賬戶都不一樣，即使 Nonce 的編號(hào)相同，每個(gè)礦工的 Plot 文件也都不一樣。

同時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于 VDF 的時(shí)間證明算法，其中網(wǎng)絡(luò)選擇一個(gè)礦工來(lái)創(chuàng)建新區(qū)塊的概率與當(dāng)前這個(gè)礦工存儲(chǔ)容量（S）和全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)容量（A）的關(guān)系成正比。我們?cè)O(shè)計(jì)了算法，使得礦工必須提供存儲(chǔ)并通過(guò)計(jì)算以證明數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)之后才能參與共識(shí)。

3. 關(guān)鍵技術(shù)

基于 Plot 的硬盤測(cè)繪算法

礦工首先根據(jù)自己的公鑰以及 Shabal 算法，在硬盤上生成 Plot 文件，這一過(guò)程稱為 P 盤。硬盤容量越大，Plot 文件中填充的 Hash 值數(shù)量越多，那么產(chǎn)塊的概率就越高。

基于 VDF 的時(shí)間證明算法

礦工監(jiān)聽錢包收到的交易之后，組成一個(gè) block，根據(jù)這個(gè) block 的 hash 值，在硬盤上尋找一個(gè)最匹配的 Nonce，把 Nonce 轉(zhuǎn)換為 Deadline。并要求礦工在對(duì)該 Nonce 進(jìn)行一定時(shí)間強(qiáng)度的數(shù)學(xué)運(yùn)算得出 VDF 證明，并且廣播此 block 以及 VDF 證明。

下面我們?cè)敿?xì)介紹硬盤測(cè)繪算法、VDF 的時(shí)間證明算法的技術(shù)細(xì)節(jié)。

1）基于 Plot 的硬盤測(cè)繪算法

存儲(chǔ)在硬盤上的預(yù)選計(jì)算好的 Hash 數(shù)據(jù)，稱為 Plot 文件。P 盤就是在硬盤上生成 Plot 文件的過(guò)程。渦輪網(wǎng)絡(luò)采用的是 256 位的 Shabal 算法，Shabal 是一種計(jì)算非常耗時(shí)的 Hash函數(shù)，同時(shí)也是一種抵御 ASIC 的算法，這個(gè)算法比較適合做 PoST 共識(shí)。Plot 文件由大量 Nonce 組成。每個(gè) Nonce 的大小是 256K。每個(gè) Nonce 有個(gè)唯一的編號(hào)，從0 到 18446744073709551615。每個(gè) Nonce 分成了 4096 段。每一段稱之為 Scoop。每個(gè)Scoop 是 64 個(gè)字節(jié)，包含 2 個(gè) Hash 值。

為了創(chuàng)建 nonce，首先制作第一個(gè)起始種子，種子包含 Plotter ID 和 nonce number，完成后我們用 shabal256 函數(shù)生成第一個(gè)哈希值，作為 Scoop#4095Hash#1。

隨后把 Scoop#4095Hash#1 附加到起始種子。作為下一輪 shabal256 計(jì)算的種子。

隨后把 Scoop#4095Hash#0 和 Scoop#4095Hash#1 附加到起始種子。作為下一輪 shabal256 計(jì)算的種子。依次類推，最后再生成 FinalHash 值：

再使用 FinalHash 異或其他所有 Hash，存入 Plot 文件中。

2）基于 VDF 的時(shí)間證明算法

從最近的 24 個(gè)區(qū)塊計(jì)算 Base target。 Base target 用來(lái)調(diào)整挖礦難度。 Base target越低，挖礦越難。因?yàn)殡y度的調(diào)整，渦輪網(wǎng)絡(luò)能保證大概每 4 分鐘生成一個(gè)區(qū)塊。

加入挖礦池挖礦的話，涉及到獎(jiǎng)勵(lì)發(fā)放。 設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)發(fā)放，其實(shí)是告訴 渦輪網(wǎng)絡(luò)： 1）你的所有收益分配給礦池。 2）礦池能利用你的 Plot 文件發(fā)現(xiàn)的 Deadline，并且礦池能生成區(qū)塊簽名。

在挖礦之前，礦工需要抵押一定數(shù)量的幣，以獲得挖礦資格。礦工發(fā)送抵押幣的交易給全網(wǎng)，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)收到抵押幣的交易后，在本地區(qū)塊中記錄抵押的信息。

挖礦的第一件事情是，礦工向錢包詢問(wèn)挖礦信息：區(qū)塊打包簽名， base target，下一個(gè)區(qū)塊高度。錢包負(fù)責(zé)區(qū)塊打包簽名和下一個(gè)區(qū)塊高度，礦工利用這兩個(gè)信息，經(jīng)過(guò) Shabal256算法生成 Generation Hash。

接著，通過(guò)模運(yùn)算（4096），獲得 Scoop 數(shù)值。

從 Plot 文件中，讀取所有的編號(hào)為上述結(jié)果的 Scoop。對(duì)每個(gè) Scoop，合并上區(qū)塊簽名，再經(jīng)過(guò) Shabal256 運(yùn)算，得到 Target。 Target 再除以 Base target，獲得 8 字節(jié)的Deadline。礦工檢查得到的 Deadline 是否足夠低。如果足夠低，則作為備選的出塊數(shù)據(jù)。將 Deadline 輸入到可驗(yàn)證延遲函數(shù)（VDF）中，并在當(dāng)前時(shí)間到 Deadline 這段時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行一定時(shí)間百分比的 VDF 計(jì)算，得到至少 L 證據(jù)鏈和最終計(jì)算結(jié)果 R，其中（T、L、R）都是公開可驗(yàn)證的。

礦工根據(jù)（T、L、R）計(jì)算其是否滿足出塊要求，如果符合公式要求，且在上一個(gè)區(qū)塊挖出后的 Deadline 的時(shí)間后，如果沒有其他人在你之前挖出區(qū)塊，你就能挖出該區(qū)塊并獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

礦工提交信息給錢包：賬戶 ID 以及 Nonce 數(shù)值。如果你是獨(dú)立礦工，你還需要提供密鑰。如果是礦池，使用礦池的密鑰。

錢包接收到礦工提交的 Deadline 相關(guān)信息后，創(chuàng)建相應(yīng)的 Nonce ，驗(yàn)證 VDF 和Deadline。如果 VDF 驗(yàn)證成功，錢包查看是否時(shí)間滿足 Deadline，如果當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間沒到Deadline，就繼續(xù)等待。如果等待過(guò)程中，有其他錢包生成了合法的滿足 Deadline 的區(qū)塊，放棄該區(qū)塊（因?yàn)樵搮^(qū)塊已經(jīng)無(wú)效）。如果有多個(gè)礦工提交 Deadline，錢包選擇最低的Deadline。當(dāng) Deadline 的時(shí)間滿足時(shí)，錢包開始生成區(qū)塊，并廣播此區(qū)塊。

對(duì)打包進(jìn)區(qū)塊的每一筆交易，錢包都需要檢查，比如說(shuō)，交易的簽名是否正確，時(shí)間是否正確等等。錢包會(huì)計(jì)算區(qū)塊的所有金額以及費(fèi)用。區(qū)塊只記錄的是交易的 ID 以及所有交易信息的 Sha256 信息。

其他節(jié)點(diǎn)錢包收到區(qū)塊后，逐一驗(yàn)證區(qū)塊的交易，并給與礦工獎(jiǎng)勵(lì)。在計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，錢包首先在本地區(qū)塊中檢索抵押信息，如果礦工抵押的幣滿足經(jīng)濟(jì)模型中定義的抵押條件，可以獲得全額獎(jiǎng)勵(lì)。

通證經(jīng)濟(jì)模型

區(qū)塊鏈平臺(tái)本質(zhì)是?個(gè)公平的價(jià)值流通市場(chǎng)，因此所有的經(jīng)濟(jì)?為的成本底層在于交易成本，VOL 幣就是交易成本的載體，站在這個(gè)?度，VOL 幣將?于以下激勵(lì)?途：

1、記賬（挖礦）獎(jiǎng)勵(lì)；

2、在共識(shí)中，VOL 的代幣持有會(huì)影響個(gè)別場(chǎng)景下（如節(jié)點(diǎn)出塊選擇）的權(quán)重；

3、渦輪網(wǎng)絡(luò)?態(tài)的參與者在底層代碼開發(fā)、周邊工具/服務(wù)提供、生態(tài)影響力宣傳、應(yīng)用場(chǎng)景落地等方面推動(dòng)生態(tài)進(jìn)展的獎(jiǎng)勵(lì)。

1. 代幣分配

Volume Network Token（VOL）：

1.供應(yīng)總量：100 億 VOL

2.區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)：4000 VOL/塊

3.預(yù)挖：預(yù)挖 3 億 VOL 進(jìn)行 IEO，其余 97 億 VOL 正常挖礦產(chǎn)生

4.礦工挖礦：區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)其中 91 億 VOL 獎(jiǎng)勵(lì)給礦工，即每個(gè)區(qū)塊 3752.5 VOL

5.生態(tài)促進(jìn)：區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)其中 6 億 VOL 給到渦輪生態(tài)，即每個(gè)區(qū)塊 247.5 VOL，將用于激勵(lì)核心代碼升級(jí)貢獻(xiàn)者、礦池服務(wù)提供商、礦機(jī)廠商、推廣團(tuán)隊(duì)

2. 礦工收入計(jì)算

依據(jù) PoST 共識(shí)機(jī)制，每個(gè)礦工的算力由其可用硬盤存儲(chǔ)空間決定，收益由出塊成功率和當(dāng)前區(qū)塊收益決定：

假設(shè) A 礦工擁有 10T 硬盤，假設(shè)此時(shí)全網(wǎng)共 10P，且 A 礦工 CPU 處于平均水平，則 A 礦工出塊成功的概率為 0.1%，區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)為 4000VOL，每 4 分鐘出 1 塊，一天 360 塊A 礦工平均收益為 360*4000*0.1%=1440 VOL/天。

3. 抵押挖礦加成

PoST 共識(shí)機(jī)制后續(xù)將加入 Staking，依據(jù)礦工抵押 VOL 幣的不同比例，給予不同的挖礦概率提升，質(zhì)押總額總體無(wú)限趨向于全網(wǎng) 100%的 VOL 發(fā)行量，隨著全網(wǎng)礦工質(zhì)押代幣逐漸增加，單位質(zhì)押量挖礦概率加成將逐步下降，單位算力質(zhì)押量與全網(wǎng)質(zhì)押量相關(guān)，計(jì)算公式如下：