src/kernel.cpp

   1 // Copyright (c) 2012-2013 The PPCoin developers
   2 // Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
   3 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   4
   5 #include <boost/assign/list_of.hpp>
   6
   7 #include "kernel.h"
   8 #include "txdb.h"
   9
  10 extern unsigned int nStakeMaxAge;
  11 extern unsigned int nStakeTargetSpacing;
  12
  13 using namespace std;
  14
  15
  16 // Protocol switch time for fixed kernel modifier interval
  17 unsigned int nModifierSwitchTime  = 1413763200;    // Mon, 20 Oct 2014 00:00:00 GMT
  18 unsigned int nModifierTestSwitchTime = 1397520000; // Tue, 15 Apr 2014 00:00:00 GMT
  19
  20 // Note: user must upgrade before the protocol switch deadline, otherwise it's required to
  21 //   re-download the blockchain. The timestamp of upgrade is recorded in the blockchain
  22 //   database.
  23 unsigned int nModifierUpgradeTime = 0;
  24
  25 typedef std::map<int, unsigned int> MapModifierCheckpoints;
  26
  27 // Hard checkpoints of stake modifiers to ensure they are deterministic
  28 static std::map<int, unsigned int> mapStakeModifierCheckpoints =
  29     boost::assign::map_list_of
  30         ( 0, 0x0e00670bu )
  31         ( 12661, 0x5d84115du )
  32         (143990, 0x9c592c78u )
  33         (149000, 0x48f2bdc4u )
  34         (160000, 0x789df0f0u )
  35     ;
  36
  37 // Hard checkpoints of stake modifiers to ensure they are deterministic (testNet)
  38 static std::map<int, unsigned int> mapStakeModifierCheckpointsTestNet =
  39     boost::assign::map_list_of
  40         ( 0, 0x0e00670bu )
  41     ;
  42
  43 // Pregenerated entropy bits table (from genesis to #9689)
  44 //
  45 // Bits are packed into array of 256 bit integers:
  46 //
  47 // * array index calculated as nHeight / 256
  48 // * position of bit is calculated as nHeight & 0xFF.
  49 //
  50 const uint256 entropyStore[] = {
  51     uint256("0x4555b4dcc1d690ddd9b810c90c66e82b18bf4f43cc887246c418383ec120a5ab"),
  52     uint256("0xaa6d1198412fa77608addf6549c9198a22155e8afd7a9ded6179f6b7cfc66b0c"),
  53     uint256("0x9442fabfa4116fb14a9769c2eea003845a1f5c3a0260f36b497d68f3a3cd4078"),
  54     uint256("0x0e769042a9a98e42388195d699574b822d06515f7053ad884c53d7ee059f05b1"),
  55     uint256("0x7005aac20baf70251aebfe3f1b95987d83ef1e3e6963de8fed601d4dd07bf7cf"),
  56     uint256("0x58952c5c3de188f2e33c38d3f53d7bf44f9bc545a4289d266696273fa821be66"),
  57     uint256("0x50b6c2ed780c08aaec3f7665b1b6004206243e3866456fc910b83b52d07eeb63"),
  58     uint256("0x563841eefca85ba3384986c58100408ae3f1ba2ac727e1ac910ce154a06c702f"),
  59     uint256("0x79275b03938b3e27a9b01a7f7953c6c487c58355f5d4169accfbb800213ffd13"),
  60     uint256("0xd783f2538b3ed18f135af90adc687c5646d93aeaeaabc6667be94f7aa0a2d366"),
  61     uint256("0xb441d0c175c40c8e88b09d88ea008af79cbed2d28219427d2e72fda682974db8"),
  62     uint256("0x3204c43bd41f2e19628af3b0c9aca3db15bca4c8705d51056e7b17a319c04715"),
  63     uint256("0x7e80e6ab7857d8f2f261a0a49c783bd800b365b8c9b85cc0e13f73904b0dcaa9"),
  64     uint256("0xefaaee60ed82d2ad145c0e347941fdb131eb8fd289a45eef07121a93f283c5f1"),
  65     uint256("0x3efc86e4334da332c1fd4c12513c40cff689f3efdc7f9913230822adacdda4f9"),
  66     uint256("0xf0d6b8f38599a017fa35d1fbbf9ef51eca5ebc5b286aadba40c4c3e1d9bace0c"),
  67     uint256("0x286a67f27323486036a0a92d35382fc8963c0c00bad331723318b4b9fdb2b56e"),
  68     uint256("0xecbfaaa6567c54f08c4d5bd0118a2d7b58740f42cbfc73aa1536c1f5f76de87c"),
  69     uint256("0xf9a4de1c5c46520de5aaf10d3796cf0e27ddce98b3398357f5726a949664e308"),
  70     uint256("0xd75e6c4dc4be08401e3478d2467d9ab96a62af4f255c04a82c41af0de0a487bb"),
  71     uint256("0x1a82c3bc6ad6047294c16571b5e2b7316c97bf8813e7da15798b9820d67e39f2"),
  72     uint256("0xb49be0080de564e01829ded7e7971979565a741c5975dc9978dcc020192d396c"),
  73     uint256("0x0d8eed113be67663b5a15a0625a9b49792b5ea59c005c4f405914877acab7000"),
  74     uint256("0x8f9d46e2bc05a218ffa942965b747056197d393b097085523640cd59e07fe7c7"),
  75     uint256("0x7a63ab40bc7f40ac2ebe9ede438d97b45fa6ed6f8419016da8d5f7a670111dda"),
  76     uint256("0x63fbcc080448c43d6cf915c958314feff7a95a52ba43a68c05fc281d3a522d25"),
  77     uint256("0xf834cf824c326d3ea861ea1e85dc3289265e37045981e28208e7344a7f8081d7"),
  78     uint256("0xb4edc22ec98cc49b2f5af5bae3f52f5e6058280f74f2c432c2dd89ae49acceb8"),
  79     uint256("0x0fe596037dcf81bf5c64f39755261c404ed088af5c8c31dd7549b6657ee92365"),
  80     uint256("0xbbad51a0aeba254b01d18c328de9e932b9b859b61e622c325d64e2211b5e413d"),
  81     uint256("0xabf0194cc787be938bc51c7fdf1cae4ec79e65ebab8fa8b8f40541c44ef384b0"),
  82     uint256("0x83bc12d6fdbd3e854cb91c4ca7dfba3c38e8714121af88c8a8abdb33e5002438"),
  83     uint256("0x71a2513026cabaedcbe55aeb6dc8049e5b763a3f54f10c33dd333624f764b38c"),
  84     uint256("0xee6725632ff5c025dff6a18cd059875dcae20f399b03bccba13d9d5fcf6d9d9a"),
  85     uint256("0xa168a2741d1e7e50cc74b79f695c25ffd3576e6bd61353c2a20e569fd63b2dac"),
  86     uint256("0x6e462d2a87bfde9398b6747f94a8ed6a01e4d96c5b4372df5c910c106c48bd13"),
  87     uint256("0x8eeb696181957c4b22434028990f49cb30006827c73860e77e2eecf5c38be99d"),
  88     uint256("0x3188aaa65877b166f05cdc48f55b1f77a7d6fb221c395596d990ae5647e9ba96")
  89 };
  90
  91 // Whether the given block is subject to new modifier protocol
  92 bool IsFixedModifierInterval(unsigned int nTimeBlock)
  93 {
  94     return (nTimeBlock >= (fTestNet? nModifierTestSwitchTime : nModifierSwitchTime));
  95 }
  96
  97 // Get the last stake modifier and its generation time from a given block
  98 static bool GetLastStakeModifier(const CBlockIndex* pindex, uint64_t& nStakeModifier, int64_t& nModifierTime)
  99 {
 100     if (!pindex)
 101         return error("GetLastStakeModifier: null pindex");
 102     while (pindex && pindex->pprev && !pindex->GeneratedStakeModifier())
 103         pindex = pindex->pprev;
 104     if (!pindex->GeneratedStakeModifier())
 105         return error("GetLastStakeModifier: no generation at genesis block");
 106     nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
 107     nModifierTime = pindex->GetBlockTime();
 108     return true;
 109 }
 110
 111 // Get selection interval section (in seconds)
 112 static int64_t GetStakeModifierSelectionIntervalSection(int nSection)
 113 {
 114     assert (nSection >= 0 && nSection < 64);
 115     return (nModifierInterval * 63 / (63 + ((63 - nSection) * (MODIFIER_INTERVAL_RATIO - 1))));
 116 }
 117
 118 // Get stake modifier selection interval (in seconds)
 119 static int64_t GetStakeModifierSelectionInterval()
 120 {
 121     int64_t nSelectionInterval = 0;
 122     for (int nSection=0; nSection<64; nSection++)
 123         nSelectionInterval += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nSection);
 124     return nSelectionInterval;
 125 }
 126
 127 // select a block from the candidate blocks in vSortedByTimestamp, excluding
 128 // already selected blocks in vSelectedBlocks, and with timestamp up to
 129 // nSelectionIntervalStop.
 130 static bool SelectBlockFromCandidates(vector<pair<int64_t, uint256> >& vSortedByTimestamp, map<uint256, const CBlockIndex*>& mapSelectedBlocks,
 131     int64_t nSelectionIntervalStop, uint64_t nStakeModifierPrev, const CBlockIndex** pindexSelected)
 132 {
 133     bool fSelected = false;
 134     uint256 hashBest = 0;
 135     *pindexSelected = (const CBlockIndex*) 0;
 136     BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(int64_t, uint256)& item, vSortedByTimestamp)
 137     {
 138         if (!mapBlockIndex.count(item.second))
 139             return error("SelectBlockFromCandidates: failed to find block index for candidate block %s", item.second.ToString().c_str());
 140         const CBlockIndex* pindex = mapBlockIndex[item.second];
 141         if (fSelected && pindex->GetBlockTime() > nSelectionIntervalStop)
 142             break;
 143         if (mapSelectedBlocks.count(pindex->GetBlockHash()) > 0)
 144             continue;
 145         // compute the selection hash by hashing its proof-hash and the
 146         // previous proof-of-stake modifier
 147         uint256 hashProof = pindex->IsProofOfStake()? pindex->hashProofOfStake : pindex->GetBlockHash();
 148         CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 149         ss << hashProof << nStakeModifierPrev;
 150         uint256 hashSelection = Hash(ss.begin(), ss.end());
 151         // the selection hash is divided by 2**32 so that proof-of-stake block
 152         // is always favored over proof-of-work block. this is to preserve
 153         // the energy efficiency property
 154         if (pindex->IsProofOfStake())
 155             hashSelection >>= 32;
 156         if (fSelected && hashSelection < hashBest)
 157         {
 158             hashBest = hashSelection;
 159             *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
 160         }
 161         else if (!fSelected)
 162         {
 163             fSelected = true;
 164             hashBest = hashSelection;
 165             *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
 166         }
 167     }
 168     if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 169         printf("SelectBlockFromCandidates: selection hash=%s\n", hashBest.ToString().c_str());
 170     return fSelected;
 171 }
 172
 173 // Stake Modifier (hash modifier of proof-of-stake):
 174 // The purpose of stake modifier is to prevent a txout (coin) owner from
 175 // computing future proof-of-stake generated by this txout at the time
 176 // of transaction confirmation. To meet kernel protocol, the txout
 177 // must hash with a future stake modifier to generate the proof.
 178 // Stake modifier consists of bits each of which is contributed from a
 179 // selected block of a given block group in the past.
 180 // The selection of a block is based on a hash of the block's proof-hash and
 181 // the previous stake modifier.
 182 // Stake modifier is recomputed at a fixed time interval instead of every
 183 // block. This is to make it difficult for an attacker to gain control of
 184 // additional bits in the stake modifier, even after generating a chain of
 185 // blocks.
 186 bool ComputeNextStakeModifier(const CBlockIndex* pindexCurrent, uint64_t& nStakeModifier, bool& fGeneratedStakeModifier)
 187 {
 188     nStakeModifier = 0;
 189     fGeneratedStakeModifier = false;
 190     const CBlockIndex* pindexPrev = pindexCurrent->pprev;
 191     if (!pindexPrev)
 192     {
 193         fGeneratedStakeModifier = true;
 194         return true;  // genesis block's modifier is 0
 195     }
 196
 197     // First find current stake modifier and its generation block time
 198     // if it's not old enough, return the same stake modifier
 199     int64_t nModifierTime = 0;
 200     if (!GetLastStakeModifier(pindexPrev, nStakeModifier, nModifierTime))
 201         return error("ComputeNextStakeModifier: unable to get last modifier");
 202     if (fDebug)
 203     {
 204         printf("ComputeNextStakeModifier: prev modifier=0x%016" PRIx64 " time=%s epoch=%u\n", nStakeModifier, DateTimeStrFormat(nModifierTime).c_str(), (unsigned int)nModifierTime);
 205     }
 206     if (nModifierTime / nModifierInterval >= pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval)
 207     {
 208         if (fDebug)
 209         {
 210             printf("ComputeNextStakeModifier: no new interval keep current modifier: pindexPrev nHeight=%d nTime=%u\n", pindexPrev->nHeight, (unsigned int)pindexPrev->GetBlockTime());
 211         }
 212         return true;
 213     }
 214     if (nModifierTime / nModifierInterval >= pindexCurrent->GetBlockTime() / nModifierInterval)
 215     {
 216         // fixed interval protocol requires current block timestamp also be in a different modifier interval
 217         if (IsFixedModifierInterval(pindexCurrent->nTime))
 218         {
 219             if (fDebug)
 220             {
 221                 printf("ComputeNextStakeModifier: no new interval keep current modifier: pindexCurrent nHeight=%d nTime=%u\n", pindexCurrent->nHeight, (unsigned int)pindexCurrent->GetBlockTime());
 222             }
 223             return true;
 224         }
 225         else
 226         {
 227             if (fDebug)
 228             {
 229                 printf("ComputeNextStakeModifier: old modifier at block %s not meeting fixed modifier interval: pindexCurrent nHeight=%d nTime=%u\n", pindexCurrent->GetBlockHash().ToString().c_str(), pindexCurrent->nHeight, (unsigned int)pindexCurrent->GetBlockTime());
 230             }
 231         }
 232     }
 233
 234     // Sort candidate blocks by timestamp
 235     vector<pair<int64_t, uint256> > vSortedByTimestamp;
 236     vSortedByTimestamp.reserve(64 * nModifierInterval / nStakeTargetSpacing);
 237     int64_t nSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
 238     int64_t nSelectionIntervalStart = (pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval) * nModifierInterval - nSelectionInterval;
 239     const CBlockIndex* pindex = pindexPrev;
 240     while (pindex && pindex->GetBlockTime() >= nSelectionIntervalStart)
 241     {
 242         vSortedByTimestamp.push_back(make_pair(pindex->GetBlockTime(), pindex->GetBlockHash()));
 243         pindex = pindex->pprev;
 244     }
 245     int nHeightFirstCandidate = pindex ? (pindex->nHeight + 1) : 0;
 246     reverse(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
 247     sort(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
 248
 249     // Select 64 blocks from candidate blocks to generate stake modifier
 250     uint64_t nStakeModifierNew = 0;
 251     int64_t nSelectionIntervalStop = nSelectionIntervalStart;
 252     map<uint256, const CBlockIndex*> mapSelectedBlocks;
 253     for (int nRound=0; nRound<min(64, (int)vSortedByTimestamp.size()); nRound++)
 254     {
 255         // add an interval section to the current selection round
 256         nSelectionIntervalStop += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nRound);
 257         // select a block from the candidates of current round
 258         if (!SelectBlockFromCandidates(vSortedByTimestamp, mapSelectedBlocks, nSelectionIntervalStop, nStakeModifier, &pindex))
 259             return error("ComputeNextStakeModifier: unable to select block at round %d", nRound);
 260         // write the entropy bit of the selected block
 261         nStakeModifierNew |= (((uint64_t)pindex->GetStakeEntropyBit()) << nRound);
 262         // add the selected block from candidates to selected list
 263         mapSelectedBlocks.insert(make_pair(pindex->GetBlockHash(), pindex));
 264         if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 265             printf("ComputeNextStakeModifier: selected round %d stop=%s height=%d bit=%d\n", nRound, DateTimeStrFormat(nSelectionIntervalStop).c_str(), pindex->nHeight, pindex->GetStakeEntropyBit());
 266     }
 267
 268     // Print selection map for visualization of the selected blocks
 269     if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 270     {
 271         string strSelectionMap = "";
 272         // '-' indicates proof-of-work blocks not selected
 273         strSelectionMap.insert(0, pindexPrev->nHeight - nHeightFirstCandidate + 1, '-');
 274         pindex = pindexPrev;
 275         while (pindex && pindex->nHeight >= nHeightFirstCandidate)
 276         {
 277             // '=' indicates proof-of-stake blocks not selected
 278             if (pindex->IsProofOfStake())
 279                 strSelectionMap.replace(pindex->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, "=");
 280             pindex = pindex->pprev;
 281         }
 282         BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(uint256, const CBlockIndex*)& item, mapSelectedBlocks)
 283         {
 284             // 'S' indicates selected proof-of-stake blocks
 285             // 'W' indicates selected proof-of-work blocks
 286             strSelectionMap.replace(item.second->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, item.second->IsProofOfStake()? "S" : "W");
 287         }
 288         printf("ComputeNextStakeModifier: selection height [%d, %d] map %s\n", nHeightFirstCandidate, pindexPrev->nHeight, strSelectionMap.c_str());
 289     }
 290     if (fDebug)
 291     {
 292         printf("ComputeNextStakeModifier: new modifier=0x%016" PRIx64 " time=%s\n", nStakeModifierNew, DateTimeStrFormat(pindexPrev->GetBlockTime()).c_str());
 293     }
 294
 295     nStakeModifier = nStakeModifierNew;
 296     fGeneratedStakeModifier = true;
 297     return true;
 298 }
 299
 300 // The stake modifier used to hash for a stake kernel is chosen as the stake
 301 // modifier about a selection interval later than the coin generating the kernel
 302 static bool GetKernelStakeModifier(uint256 hashBlockFrom, uint64_t& nStakeModifier, int& nStakeModifierHeight, int64_t& nStakeModifierTime, bool fPrintProofOfStake)
 303 {
 304     nStakeModifier = 0;
 305     if (!mapBlockIndex.count(hashBlockFrom))
 306         return error("GetKernelStakeModifier() : block not indexed");
 307     const CBlockIndex* pindexFrom = mapBlockIndex[hashBlockFrom];
 308     nStakeModifierHeight = pindexFrom->nHeight;
 309     nStakeModifierTime = pindexFrom->GetBlockTime();
 310     int64_t nStakeModifierSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
 311     const CBlockIndex* pindex = pindexFrom;
 312     // loop to find the stake modifier later by a selection interval
 313     while (nStakeModifierTime < pindexFrom->GetBlockTime() + nStakeModifierSelectionInterval)
 314     {
 315         if (!pindex->pnext)
 316         {   // reached best block; may happen if node is behind on block chain
 317             if (fPrintProofOfStake || (pindex->GetBlockTime() + nStakeMinAge - nStakeModifierSelectionInterval > GetAdjustedTime()))
 318                 return error("GetKernelStakeModifier() : reached best block %s at height %d from block %s",
 319                     pindex->GetBlockHash().ToString().c_str(), pindex->nHeight, hashBlockFrom.ToString().c_str());
 320             else
 321                 return false;
 322         }
 323         pindex = pindex->pnext;
 324         if (pindex->GeneratedStakeModifier())
 325         {
 326             nStakeModifierHeight = pindex->nHeight;
 327             nStakeModifierTime = pindex->GetBlockTime();
 328         }
 329     }
 330     nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
 331     return true;
 332 }
 333
 334 bool GetKernelStakeModifier(uint256 hashBlockFrom, uint64_t& nStakeModifier)
 335 {
 336     int nStakeModifierHeight;
 337     int64_t nStakeModifierTime;
 338
 339     return GetKernelStakeModifier(hashBlockFrom, nStakeModifier, nStakeModifierHeight, nStakeModifierTime, false);
 340 }
 341
 342
 343 // ppcoin kernel protocol
 344 // coinstake must meet hash target according to the protocol:
 345 // kernel (input 0) must meet the formula
 346 //     hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.offset + txPrev.nTime + txPrev.vout.n + nTime) < bnTarget * nCoinDayWeight
 347 // this ensures that the chance of getting a coinstake is proportional to the
 348 // amount of coin age one owns.
 349 // The reason this hash is chosen is the following:
 350 //   nStakeModifier: scrambles computation to make it very difficult to precompute
 351 //                  future proof-of-stake at the time of the coin's confirmation
 352 //   txPrev.block.nTime: prevent nodes from guessing a good timestamp to
 353 //                       generate transaction for future advantage
 354 //   txPrev.offset: offset of txPrev inside block, to reduce the chance of
 355 //                  nodes generating coinstake at the same time
 356 //   txPrev.nTime: reduce the chance of nodes generating coinstake at the same
 357 //                 time
 358 //   txPrev.vout.n: output number of txPrev, to reduce the chance of nodes
 359 //                  generating coinstake at the same time
 360 //   block/tx hash should not be used here as they can be generated in vast
 361 //   quantities so as to generate blocks faster, degrading the system back into
 362 //   a proof-of-work situation.
 363 //
 364 bool CheckStakeKernelHash(uint32_t nBits, const CBlock& blockFrom, uint32_t nTxPrevOffset, const CTransaction& txPrev, const COutPoint& prevout, uint32_t nTimeTx, uint256& hashProofOfStake, uint256& targetProofOfStake, bool fPrintProofOfStake)
 365 {
 366     if (nTimeTx < txPrev.nTime)  // Transaction timestamp violation
 367         return error("CheckStakeKernelHash() : nTime violation");
 368
 369     uint32_t nTimeBlockFrom = blockFrom.GetBlockTime();
 370     if (nTimeBlockFrom + nStakeMinAge > nTimeTx) // Min age requirement
 371         return error("CheckStakeKernelHash() : min age violation");
 372
 373     CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 374     bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 375     int64_t nValueIn = txPrev.vout[prevout.n].nValue;
 376
 377     uint256 hashBlockFrom = blockFrom.GetHash();
 378
 379     CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)txPrev.nTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 380     targetProofOfStake = (bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay).getuint256();
 381
 382     // Calculate hash
 383     CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 384     uint64_t nStakeModifier = 0;
 385     int nStakeModifierHeight = 0;
 386     int64_t nStakeModifierTime = 0;
 387
 388     if (!GetKernelStakeModifier(hashBlockFrom, nStakeModifier, nStakeModifierHeight, nStakeModifierTime, fPrintProofOfStake))
 389         return false;
 390     ss << nStakeModifier;
 391
 392     ss << nTimeBlockFrom << nTxPrevOffset << txPrev.nTime << prevout.n << nTimeTx;
 393     hashProofOfStake = Hash(ss.begin(), ss.end());
 394     if (fPrintProofOfStake)
 395     {
 396         printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016" PRIx64 " at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
 397             nStakeModifier, nStakeModifierHeight,
 398             DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
 399             mapBlockIndex[hashBlockFrom]->nHeight,
 400             DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
 401         printf("CheckStakeKernelHash() : check modifier=0x%016" PRIx64 " nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashTarget=%s hashProof=%s\n",
 402             nStakeModifier,
 403             nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
 404             targetProofOfStake.ToString().c_str(), hashProofOfStake.ToString().c_str());
 405     }
 406
 407     // Now check if proof-of-stake hash meets target protocol
 408     if (CBigNum(hashProofOfStake) > bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay)
 409         return false;
 410     if (fDebug && !fPrintProofOfStake)
 411     {
 412         printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016" PRIx64 " at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
 413             nStakeModifier, nStakeModifierHeight,
 414             DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
 415             mapBlockIndex[hashBlockFrom]->nHeight,
 416             DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
 417         printf("CheckStakeKernelHash() : pass modifier=0x%016" PRIx64 " nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashTarget=%s hashProof=%s\n",
 418             nStakeModifier,
 419             nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
 420             targetProofOfStake.ToString().c_str(), hashProofOfStake.ToString().c_str());
 421     }
 422     return true;
 423 }
 424
 425 // Precompute hashing state for static part of kernel
 426 void GetKernelMidstate(uint64_t nStakeModifier, uint32_t nBlockTime, uint32_t nTxOffset, uint32_t nInputTxTime, uint32_t nOut, SHA256_CTX &ctx)
 427 {
 428     // Build static part of kernel
 429     CDataStream ssKernel(SER_GETHASH, 0);
 430     ssKernel << nStakeModifier;
 431     ssKernel << nBlockTime << nTxOffset << nInputTxTime << nOut;
 432     CDataStream::const_iterator it = ssKernel.begin();
 433
 434     // Init sha256 context and update it
 435     //   with first 24 bytes of kernel
 436     SHA256_Init(&ctx);
 437     SHA256_Update(&ctx, (unsigned char*)&it[0], 8 + 16);
 438 }
 439
 440 // Scan given midstate for solution
 441 bool ScanMidstateForward(SHA256_CTX &ctx, uint32_t nBits, uint32_t nInputTxTime, int64_t nValueIn, std::pair<uint32_t, uint32_t> &SearchInterval, std::pair<uint256, uint32_t> &solution)
 442 {
 443     CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 444     bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 445
 446     // Get maximum possible target to filter out the majority of obviously insufficient hashes
 447     CBigNum bnMaxTargetPerCoinDay = bnTargetPerCoinDay * CBigNum(nValueIn) * nStakeMaxAge / COIN / (24 * 60 * 60);
 448     uint256 maxTarget = bnMaxTargetPerCoinDay.getuint256();
 449
 450     SHA256_CTX ctxCopy = ctx;
 451
 452     // Search forward in time from the given timestamp
 453     // Stopping search in case of shutting down
 454     for (uint32_t nTimeTx=SearchInterval.first; nTimeTx<SearchInterval.second && !fShutdown; nTimeTx++)
 455     {
 456         // Complete first hashing iteration
 457         uint256 hash1;
 458         SHA256_Update(&ctxCopy, (unsigned char*)&nTimeTx, 4);
 459         SHA256_Final((unsigned char*)&hash1, &ctxCopy);
 460
 461         // Restore context
 462         ctxCopy = ctx;
 463
 464         // Finally, calculate kernel hash
 465         uint256 hashProofOfStake;
 466         SHA256((unsigned char*)&hash1, sizeof(hashProofOfStake), (unsigned char*)&hashProofOfStake);
 467
 468         // Skip if hash doesn't satisfy the maximum target
 469         if (hashProofOfStake > maxTarget)
 470             continue;
 471
 472         CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)nInputTxTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 473         CBigNum bnTargetProofOfStake = bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay;
 474
 475         if (bnTargetProofOfStake >= CBigNum(hashProofOfStake))
 476         {
 477             solution.first = hashProofOfStake;
 478             solution.second = nTimeTx;
 479
 480             return true;
 481         }
 482     }
 483
 484     return false;
 485 }
 486
 487 // Scan given midstate for solution
 488 bool ScanMidstateBackward(SHA256_CTX &ctx, uint32_t nBits, uint32_t nInputTxTime, int64_t nValueIn, std::pair<uint32_t, uint32_t> &SearchInterval, std::pair<uint256, uint32_t> &solution)
 489 {
 490     CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 491     bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 492
 493     // Get maximum possible target to filter out the majority of obviously insufficient hashes
 494     CBigNum bnMaxTargetPerCoinDay = bnTargetPerCoinDay * CBigNum(nValueIn) * nStakeMaxAge / COIN / (24 * 60 * 60);
 495     uint256 maxTarget = bnMaxTargetPerCoinDay.getuint256();
 496
 497     SHA256_CTX ctxCopy = ctx;
 498
 499     // Search backward in time from the given timestamp
 500     // Stopping search in case of shutting down
 501     for (uint32_t nTimeTx=SearchInterval.first; nTimeTx>SearchInterval.second && !fShutdown; nTimeTx--)
 502     {
 503         // Complete first hashing iteration
 504         uint256 hash1;
 505         SHA256_Update(&ctxCopy, (unsigned char*)&nTimeTx, 4);
 506         SHA256_Final((unsigned char*)&hash1, &ctxCopy);
 507
 508         // Restore context
 509         ctxCopy = ctx;
 510
 511         // Finally, calculate kernel hash
 512         uint256 hashProofOfStake;
 513         SHA256((unsigned char*)&hash1, sizeof(hashProofOfStake), (unsigned char*)&hashProofOfStake);
 514
 515         // Skip if hash doesn't satisfy the maximum target
 516         if (hashProofOfStake > maxTarget)
 517             continue;
 518
 519         CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)nInputTxTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 520         CBigNum bnTargetProofOfStake = bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay;
 521
 522         if (bnTargetProofOfStake >= CBigNum(hashProofOfStake))
 523         {
 524             solution.first = hashProofOfStake;
 525             solution.second = nTimeTx;
 526
 527             return true;
 528         }
 529     }
 530
 531     return false;
 532 }
 533
 534 // Check kernel hash target and coinstake signature
 535 bool CheckProofOfStake(const CTransaction& tx, unsigned int nBits, uint256& hashProofOfStake, uint256& targetProofOfStake)
 536 {
 537     if (!tx.IsCoinStake())
 538         return error("CheckProofOfStake() : called on non-coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str());
 539
 540     // Kernel (input 0) must match the stake hash target per coin age (nBits)
 541     const CTxIn& txin = tx.vin[0];
 542
 543     // First try finding the previous transaction in database
 544     CTxDB txdb("r");
 545     CTransaction txPrev;
 546     CTxIndex txindex;
 547     if (!txPrev.ReadFromDisk(txdb, txin.prevout, txindex))
 548         return tx.DoS(1, error("CheckProofOfStake() : INFO: read txPrev failed"));  // previous transaction not in main chain, may occur during initial download
 549
 550 #ifndef USE_LEVELDB
 551     txdb.Close();
 552 #endif
 553
 554     // Verify signature
 555     if (!VerifySignature(txPrev, tx, 0, MANDATORY_SCRIPT_VERIFY_FLAGS, 0))
 556         return tx.DoS(100, error("CheckProofOfStake() : VerifySignature failed on coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str()));
 557
 558     // Read block header
 559     CBlock block;
 560     if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
 561         return fDebug? error("CheckProofOfStake() : read block failed") : false; // unable to read block of previous transaction
 562
 563     if (!CheckStakeKernelHash(nBits, block, txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos, txPrev, txin.prevout, tx.nTime, hashProofOfStake, targetProofOfStake, fDebug))
 564         return tx.DoS(1, error("CheckProofOfStake() : INFO: check kernel failed on coinstake %s, hashProof=%s", tx.GetHash().ToString().c_str(), hashProofOfStake.ToString().c_str())); // may occur during initial download or if behind on block chain sync
 565
 566     return true;
 567 }
 568
 569 // Get stake modifier checksum
 570 uint32_t GetStakeModifierChecksum(const CBlockIndex* pindex)
 571 {
 572     assert (pindex->pprev || pindex->GetBlockHash() == (!fTestNet ? hashGenesisBlock : hashGenesisBlockTestNet));
 573     // Hash previous checksum with flags, hashProofOfStake and nStakeModifier
 574     CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 575     if (pindex->pprev)
 576         ss << pindex->pprev->nStakeModifierChecksum;
 577     ss << pindex->nFlags << pindex->hashProofOfStake << pindex->nStakeModifier;
 578     uint256 hashChecksum = Hash(ss.begin(), ss.end());
 579     hashChecksum >>= (256 - 32);
 580     return hashChecksum.Get64();
 581 }
 582
 583 // Check stake modifier hard checkpoints
 584 bool CheckStakeModifierCheckpoints(int nHeight, uint32_t nStakeModifierChecksum)
 585 {
 586     MapModifierCheckpoints& checkpoints = (fTestNet ? mapStakeModifierCheckpointsTestNet : mapStakeModifierCheckpoints);
 587
 588     if (checkpoints.count(nHeight))
 589         return nStakeModifierChecksum == checkpoints[nHeight];
 590     return true;
 591 }