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 time weight
  98 int64_t GetWeight(int64_t nIntervalBeginning, int64_t nIntervalEnd)
  99 {
 100     // Kernel hash weight starts from 0 at the 30-day min age
 101     // this change increases active coins participating the hash and helps
 102     // to secure the network when proof-of-stake difficulty is low
 103     //
 104     // Maximum TimeWeight is 90 days.
 105
 106     return min(nIntervalEnd - nIntervalBeginning - nStakeMinAge, (int64_t)nStakeMaxAge);
 107 }
 108
 109 // Get the last stake modifier and its generation time from a given block
 110 static bool GetLastStakeModifier(const CBlockIndex* pindex, uint64_t& nStakeModifier, int64_t& nModifierTime)
 111 {
 112     if (!pindex)
 113         return error("GetLastStakeModifier: null pindex");
 114     while (pindex && pindex->pprev && !pindex->GeneratedStakeModifier())
 115         pindex = pindex->pprev;
 116     if (!pindex->GeneratedStakeModifier())
 117         return error("GetLastStakeModifier: no generation at genesis block");
 118     nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
 119     nModifierTime = pindex->GetBlockTime();
 120     return true;
 121 }
 122
 123 // Get selection interval section (in seconds)
 124 static int64_t GetStakeModifierSelectionIntervalSection(int nSection)
 125 {
 126     assert (nSection >= 0 && nSection < 64);
 127     return (nModifierInterval * 63 / (63 + ((63 - nSection) * (MODIFIER_INTERVAL_RATIO - 1))));
 128 }
 129
 130 // Get stake modifier selection interval (in seconds)
 131 static int64_t GetStakeModifierSelectionInterval()
 132 {
 133     int64_t nSelectionInterval = 0;
 134     for (int nSection=0; nSection<64; nSection++)
 135         nSelectionInterval += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nSection);
 136     return nSelectionInterval;
 137 }
 138
 139 // select a block from the candidate blocks in vSortedByTimestamp, excluding
 140 // already selected blocks in vSelectedBlocks, and with timestamp up to
 141 // nSelectionIntervalStop.
 142 static bool SelectBlockFromCandidates(vector<pair<int64_t, uint256> >& vSortedByTimestamp, map<uint256, const CBlockIndex*>& mapSelectedBlocks,
 143     int64_t nSelectionIntervalStop, uint64_t nStakeModifierPrev, const CBlockIndex** pindexSelected)
 144 {
 145     bool fSelected = false;
 146     uint256 hashBest = 0;
 147     *pindexSelected = (const CBlockIndex*) 0;
 148     BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(int64_t, uint256)& item, vSortedByTimestamp)
 149     {
 150         if (!mapBlockIndex.count(item.second))
 151             return error("SelectBlockFromCandidates: failed to find block index for candidate block %s", item.second.ToString().c_str());
 152         const CBlockIndex* pindex = mapBlockIndex[item.second];
 153         if (fSelected && pindex->GetBlockTime() > nSelectionIntervalStop)
 154             break;
 155         if (mapSelectedBlocks.count(pindex->GetBlockHash()) > 0)
 156             continue;
 157         // compute the selection hash by hashing its proof-hash and the
 158         // previous proof-of-stake modifier
 159         uint256 hashProof = pindex->IsProofOfStake()? pindex->hashProofOfStake : pindex->GetBlockHash();
 160         CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 161         ss << hashProof << nStakeModifierPrev;
 162         uint256 hashSelection = Hash(ss.begin(), ss.end());
 163         // the selection hash is divided by 2**32 so that proof-of-stake block
 164         // is always favored over proof-of-work block. this is to preserve
 165         // the energy efficiency property
 166         if (pindex->IsProofOfStake())
 167             hashSelection >>= 32;
 168         if (fSelected && hashSelection < hashBest)
 169         {
 170             hashBest = hashSelection;
 171             *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
 172         }
 173         else if (!fSelected)
 174         {
 175             fSelected = true;
 176             hashBest = hashSelection;
 177             *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
 178         }
 179     }
 180     if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 181         printf("SelectBlockFromCandidates: selection hash=%s\n", hashBest.ToString().c_str());
 182     return fSelected;
 183 }
 184
 185 // Stake Modifier (hash modifier of proof-of-stake):
 186 // The purpose of stake modifier is to prevent a txout (coin) owner from
 187 // computing future proof-of-stake generated by this txout at the time
 188 // of transaction confirmation. To meet kernel protocol, the txout
 189 // must hash with a future stake modifier to generate the proof.
 190 // Stake modifier consists of bits each of which is contributed from a
 191 // selected block of a given block group in the past.
 192 // The selection of a block is based on a hash of the block's proof-hash and
 193 // the previous stake modifier.
 194 // Stake modifier is recomputed at a fixed time interval instead of every
 195 // block. This is to make it difficult for an attacker to gain control of
 196 // additional bits in the stake modifier, even after generating a chain of
 197 // blocks.
 198 bool ComputeNextStakeModifier(const CBlockIndex* pindexCurrent, uint64_t& nStakeModifier, bool& fGeneratedStakeModifier)
 199 {
 200     nStakeModifier = 0;
 201     fGeneratedStakeModifier = false;
 202     const CBlockIndex* pindexPrev = pindexCurrent->pprev;
 203     if (!pindexPrev)
 204     {
 205         fGeneratedStakeModifier = true;
 206         return true;  // genesis block's modifier is 0
 207     }
 208
 209     // First find current stake modifier and its generation block time
 210     // if it's not old enough, return the same stake modifier
 211     int64_t nModifierTime = 0;
 212     if (!GetLastStakeModifier(pindexPrev, nStakeModifier, nModifierTime))
 213         return error("ComputeNextStakeModifier: unable to get last modifier");
 214     if (fDebug)
 215     {
 216         printf("ComputeNextStakeModifier: prev modifier=0x%016" PRIx64 " time=%s epoch=%u\n", nStakeModifier, DateTimeStrFormat(nModifierTime).c_str(), (unsigned int)nModifierTime);
 217     }
 218     if (nModifierTime / nModifierInterval >= pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval)
 219     {
 220         if (fDebug)
 221         {
 222             printf("ComputeNextStakeModifier: no new interval keep current modifier: pindexPrev nHeight=%d nTime=%u\n", pindexPrev->nHeight, (unsigned int)pindexPrev->GetBlockTime());
 223         }
 224         return true;
 225     }
 226     if (nModifierTime / nModifierInterval >= pindexCurrent->GetBlockTime() / nModifierInterval)
 227     {
 228         // fixed interval protocol requires current block timestamp also be in a different modifier interval
 229         if (IsFixedModifierInterval(pindexCurrent->nTime))
 230         {
 231             if (fDebug)
 232             {
 233                 printf("ComputeNextStakeModifier: no new interval keep current modifier: pindexCurrent nHeight=%d nTime=%u\n", pindexCurrent->nHeight, (unsigned int)pindexCurrent->GetBlockTime());
 234             }
 235             return true;
 236         }
 237         else
 238         {
 239             if (fDebug)
 240             {
 241                 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());
 242             }
 243         }
 244     }
 245
 246     // Sort candidate blocks by timestamp
 247     vector<pair<int64_t, uint256> > vSortedByTimestamp;
 248     vSortedByTimestamp.reserve(64 * nModifierInterval / nStakeTargetSpacing);
 249     int64_t nSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
 250     int64_t nSelectionIntervalStart = (pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval) * nModifierInterval - nSelectionInterval;
 251     const CBlockIndex* pindex = pindexPrev;
 252     while (pindex && pindex->GetBlockTime() >= nSelectionIntervalStart)
 253     {
 254         vSortedByTimestamp.push_back(make_pair(pindex->GetBlockTime(), pindex->GetBlockHash()));
 255         pindex = pindex->pprev;
 256     }
 257     int nHeightFirstCandidate = pindex ? (pindex->nHeight + 1) : 0;
 258     reverse(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
 259     sort(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
 260
 261     // Select 64 blocks from candidate blocks to generate stake modifier
 262     uint64_t nStakeModifierNew = 0;
 263     int64_t nSelectionIntervalStop = nSelectionIntervalStart;
 264     map<uint256, const CBlockIndex*> mapSelectedBlocks;
 265     for (int nRound=0; nRound<min(64, (int)vSortedByTimestamp.size()); nRound++)
 266     {
 267         // add an interval section to the current selection round
 268         nSelectionIntervalStop += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nRound);
 269         // select a block from the candidates of current round
 270         if (!SelectBlockFromCandidates(vSortedByTimestamp, mapSelectedBlocks, nSelectionIntervalStop, nStakeModifier, &pindex))
 271             return error("ComputeNextStakeModifier: unable to select block at round %d", nRound);
 272         // write the entropy bit of the selected block
 273         nStakeModifierNew |= (((uint64_t)pindex->GetStakeEntropyBit()) << nRound);
 274         // add the selected block from candidates to selected list
 275         mapSelectedBlocks.insert(make_pair(pindex->GetBlockHash(), pindex));
 276         if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 277             printf("ComputeNextStakeModifier: selected round %d stop=%s height=%d bit=%d\n", nRound, DateTimeStrFormat(nSelectionIntervalStop).c_str(), pindex->nHeight, pindex->GetStakeEntropyBit());
 278     }
 279
 280     // Print selection map for visualization of the selected blocks
 281     if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
 282     {
 283         string strSelectionMap = "";
 284         // '-' indicates proof-of-work blocks not selected
 285         strSelectionMap.insert(0, pindexPrev->nHeight - nHeightFirstCandidate + 1, '-');
 286         pindex = pindexPrev;
 287         while (pindex && pindex->nHeight >= nHeightFirstCandidate)
 288         {
 289             // '=' indicates proof-of-stake blocks not selected
 290             if (pindex->IsProofOfStake())
 291                 strSelectionMap.replace(pindex->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, "=");
 292             pindex = pindex->pprev;
 293         }
 294         BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(uint256, const CBlockIndex*)& item, mapSelectedBlocks)
 295         {
 296             // 'S' indicates selected proof-of-stake blocks
 297             // 'W' indicates selected proof-of-work blocks
 298             strSelectionMap.replace(item.second->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, item.second->IsProofOfStake()? "S" : "W");
 299         }
 300         printf("ComputeNextStakeModifier: selection height [%d, %d] map %s\n", nHeightFirstCandidate, pindexPrev->nHeight, strSelectionMap.c_str());
 301     }
 302     if (fDebug)
 303     {
 304         printf("ComputeNextStakeModifier: new modifier=0x%016" PRIx64 " time=%s\n", nStakeModifierNew, DateTimeStrFormat(pindexPrev->GetBlockTime()).c_str());
 305     }
 306
 307     nStakeModifier = nStakeModifierNew;
 308     fGeneratedStakeModifier = true;
 309     return true;
 310 }
 311
 312 // The stake modifier used to hash for a stake kernel is chosen as the stake
 313 // modifier about a selection interval later than the coin generating the kernel
 314 static bool GetKernelStakeModifier(uint256 hashBlockFrom, uint64_t& nStakeModifier, int& nStakeModifierHeight, int64_t& nStakeModifierTime, bool fPrintProofOfStake)
 315 {
 316     nStakeModifier = 0;
 317     if (!mapBlockIndex.count(hashBlockFrom))
 318         return error("GetKernelStakeModifier() : block not indexed");
 319     const CBlockIndex* pindexFrom = mapBlockIndex[hashBlockFrom];
 320     nStakeModifierHeight = pindexFrom->nHeight;
 321     nStakeModifierTime = pindexFrom->GetBlockTime();
 322     int64_t nStakeModifierSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
 323     const CBlockIndex* pindex = pindexFrom;
 324     // loop to find the stake modifier later by a selection interval
 325     while (nStakeModifierTime < pindexFrom->GetBlockTime() + nStakeModifierSelectionInterval)
 326     {
 327         if (!pindex->pnext)
 328         {   // reached best block; may happen if node is behind on block chain
 329             if (fPrintProofOfStake || (pindex->GetBlockTime() + nStakeMinAge - nStakeModifierSelectionInterval > GetAdjustedTime()))
 330                 return error("GetKernelStakeModifier() : reached best block %s at height %d from block %s",
 331                     pindex->GetBlockHash().ToString().c_str(), pindex->nHeight, hashBlockFrom.ToString().c_str());
 332             else
 333                 return false;
 334         }
 335         pindex = pindex->pnext;
 336         if (pindex->GeneratedStakeModifier())
 337         {
 338             nStakeModifierHeight = pindex->nHeight;
 339             nStakeModifierTime = pindex->GetBlockTime();
 340         }
 341     }
 342     nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
 343     return true;
 344 }
 345
 346 bool GetKernelStakeModifier(uint256 hashBlockFrom, uint64_t& nStakeModifier)
 347 {
 348     int nStakeModifierHeight;
 349     int64_t nStakeModifierTime;
 350
 351     return GetKernelStakeModifier(hashBlockFrom, nStakeModifier, nStakeModifierHeight, nStakeModifierTime, false);
 352 }
 353
 354
 355 // ppcoin kernel protocol
 356 // coinstake must meet hash target according to the protocol:
 357 // kernel (input 0) must meet the formula
 358 //     hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.offset + txPrev.nTime + txPrev.vout.n + nTime) < bnTarget * nCoinDayWeight
 359 // this ensures that the chance of getting a coinstake is proportional to the
 360 // amount of coin age one owns.
 361 // The reason this hash is chosen is the following:
 362 //   nStakeModifier: scrambles computation to make it very difficult to precompute
 363 //                  future proof-of-stake at the time of the coin's confirmation
 364 //   txPrev.block.nTime: prevent nodes from guessing a good timestamp to
 365 //                       generate transaction for future advantage
 366 //   txPrev.offset: offset of txPrev inside block, to reduce the chance of
 367 //                  nodes generating coinstake at the same time
 368 //   txPrev.nTime: reduce the chance of nodes generating coinstake at the same
 369 //                 time
 370 //   txPrev.vout.n: output number of txPrev, to reduce the chance of nodes
 371 //                  generating coinstake at the same time
 372 //   block/tx hash should not be used here as they can be generated in vast
 373 //   quantities so as to generate blocks faster, degrading the system back into
 374 //   a proof-of-work situation.
 375 //
 376 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)
 377 {
 378     if (nTimeTx < txPrev.nTime)  // Transaction timestamp violation
 379         return error("CheckStakeKernelHash() : nTime violation");
 380
 381     uint32_t nTimeBlockFrom = blockFrom.GetBlockTime();
 382     if (nTimeBlockFrom + nStakeMinAge > nTimeTx) // Min age requirement
 383         return error("CheckStakeKernelHash() : min age violation");
 384
 385     CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 386     bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 387     int64_t nValueIn = txPrev.vout[prevout.n].nValue;
 388
 389     uint256 hashBlockFrom = blockFrom.GetHash();
 390
 391     CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)txPrev.nTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 392     targetProofOfStake = (bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay).getuint256();
 393
 394     // Calculate hash
 395     CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 396     uint64_t nStakeModifier = 0;
 397     int nStakeModifierHeight = 0;
 398     int64_t nStakeModifierTime = 0;
 399
 400     if (!GetKernelStakeModifier(hashBlockFrom, nStakeModifier, nStakeModifierHeight, nStakeModifierTime, fPrintProofOfStake))
 401         return false;
 402     ss << nStakeModifier;
 403
 404     ss << nTimeBlockFrom << nTxPrevOffset << txPrev.nTime << prevout.n << nTimeTx;
 405     hashProofOfStake = Hash(ss.begin(), ss.end());
 406     if (fPrintProofOfStake)
 407     {
 408         printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016" PRIx64 " at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
 409             nStakeModifier, nStakeModifierHeight,
 410             DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
 411             mapBlockIndex[hashBlockFrom]->nHeight,
 412             DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
 413         printf("CheckStakeKernelHash() : check modifier=0x%016" PRIx64 " nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashProof=%s\n",
 414             nStakeModifier,
 415             nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
 416             hashProofOfStake.ToString().c_str());
 417     }
 418
 419     // Now check if proof-of-stake hash meets target protocol
 420     if (CBigNum(hashProofOfStake) > bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay)
 421         return false;
 422     if (fDebug && !fPrintProofOfStake)
 423     {
 424         printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016" PRIx64 " at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
 425             nStakeModifier, nStakeModifierHeight,
 426             DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
 427             mapBlockIndex[hashBlockFrom]->nHeight,
 428             DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
 429         printf("CheckStakeKernelHash() : pass modifier=0x%016" PRIx64 " nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashProof=%s\n",
 430             nStakeModifier,
 431             nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
 432             hashProofOfStake.ToString().c_str());
 433     }
 434     return true;
 435 }
 436
 437 // Scan given coins set for kernel solution
 438 bool ScanForStakeKernelHash(MetaMap &mapMeta, uint32_t nBits, uint32_t nTime, uint32_t nSearchInterval, CoinsSet::value_type &kernelcoin, uint32_t &nTimeTx, uint32_t &nBlockTime, uint64_t &nKernelsTried, uint64_t &nCoinDaysTried)
 439 {
 440     uint256 hashProofOfStake = 0;
 441
 442     // (txid, vout.n) => ((txindex, (tx, vout.n)), (block, modifier))
 443     for(MetaMap::const_iterator meta_item = mapMeta.begin(); meta_item != mapMeta.end(); meta_item++)
 444     {
 445         if (!fCoinsDataActual)
 446             break;
 447
 448         CTxIndex txindex = (*meta_item).second.first.first;
 449         CBlock block = (*meta_item).second.second.first;
 450         uint64_t nStakeModifier = (*meta_item).second.second.second;
 451
 452         // Get coin
 453         CoinsSet::value_type pcoin = meta_item->second.first.second;
 454
 455         static unsigned int nMaxStakeSearchInterval = 60;
 456
 457         // only count coins meeting min age requirement
 458         if (nStakeMinAge + block.nTime > nTime - nMaxStakeSearchInterval)
 459             continue;
 460
 461         // Transaction offset inside block
 462         uint32_t nTxOffset = txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos;
 463
 464         // Current timestamp scanning interval
 465         unsigned int nCurrentSearchInterval = min(nSearchInterval, nMaxStakeSearchInterval);
 466
 467         nBlockTime = block.nTime;
 468         CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 469         bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 470         int64_t nValueIn = pcoin.first->vout[pcoin.second].nValue;
 471
 472         // Search backward in time from the given timestamp
 473         // Search nSearchInterval seconds back up to nMaxStakeSearchInterval
 474         // Stopping search in case of shutting down or cache invalidation
 475         for (unsigned int n=0; n<nCurrentSearchInterval && fCoinsDataActual && !fShutdown; n++)
 476         {
 477             nTimeTx = nTime - n;
 478             CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)pcoin.first->nTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 479             CBigNum bnTargetProofOfStake = bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay;
 480
 481             // Build kernel
 482             CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 483             ss << nStakeModifier;
 484             ss << nBlockTime << nTxOffset << pcoin.first->nTime << pcoin.second << nTimeTx;
 485
 486             // Calculate kernel hash
 487             hashProofOfStake = Hash(ss.begin(), ss.end());
 488
 489             // Update statistics
 490             nKernelsTried += 1;
 491             nCoinDaysTried += bnCoinDayWeight.getuint64();
 492
 493             if (bnTargetProofOfStake >= CBigNum(hashProofOfStake))
 494             {
 495                 if (fDebug)
 496                     printf("nStakeModifier=0x%016" PRIx64 ", nBlockTime=%u nTxOffset=%u nTxPrevTime=%u nVout=%u nTimeTx=%u hashProofOfStake=%s Success=true\n",
 497                         nStakeModifier, nBlockTime, nTxOffset, pcoin.first->nTime, pcoin.second, nTimeTx, hashProofOfStake.GetHex().c_str());
 498
 499                 kernelcoin = pcoin;
 500                 return true;
 501             }
 502
 503             if (fDebug)
 504                 printf("nStakeModifier=0x%016" PRIx64 ", nBlockTime=%u nTxOffset=%u nTxPrevTime=%u nTxNumber=%u nTimeTx=%u hashProofOfStake=%s Success=false\n",
 505                     nStakeModifier, nBlockTime, nTxOffset, pcoin.first->nTime, pcoin.second, nTimeTx, hashProofOfStake.GetHex().c_str());
 506         }
 507     }
 508
 509     return false;
 510 }
 511
 512 // Scan given input for kernel solution
 513 bool ScanInputForStakeKernelHash(CTransaction &tx, uint32_t nOut, uint32_t nBits, uint32_t nSearchInterval, std::pair<uint256, uint32_t> &solution)
 514 {
 515     CTxDB txdb("r");
 516
 517     CBlock block;
 518     CTxIndex txindex;
 519
 520     // Load transaction index item
 521     if (!txdb.ReadTxIndex(tx.GetHash(), txindex))
 522         return false;
 523
 524     // Read block header
 525     if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
 526         return false;
 527
 528     uint64_t nStakeModifier = 0;
 529     if (!GetKernelStakeModifier(block.GetHash(), nStakeModifier))
 530         return false;
 531
 532     uint32_t nTime = GetTime();
 533     // Only count coins meeting min age requirement
 534     if (nStakeMinAge + block.nTime > nTime)
 535         nTime += (nStakeMinAge + block.nTime - nTime);
 536
 537     // Transaction offset inside block
 538     uint32_t nTxOffset = txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos;
 539     int64_t nValueIn = tx.vout[nOut].nValue;
 540
 541     CBigNum bnTargetPerCoinDay;
 542     bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
 543
 544     // Get maximum possible target to filter out the majority of obviously insufficient hashes
 545     CBigNum bnMaxTargetPerCoinDay = bnTargetPerCoinDay * CBigNum(nValueIn) * nStakeMaxAge / COIN / (24 * 60 * 60);
 546     uint256 maxTarget = bnMaxTargetPerCoinDay.getuint256();
 547
 548     // Search forward in time from the given timestamp
 549     // Stopping search in case of shutting down
 550     for (unsigned int n=0; n<nSearchInterval && !fShutdown; n++)
 551     {
 552         uint32_t nTimeTx = nTime + n;
 553
 554         // Build kernel
 555         CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 556         ss << nStakeModifier;
 557         ss << block.nTime << nTxOffset << tx.nTime << nOut << nTimeTx;
 558
 559         // Calculate kernel hash
 560         uint256 hashProofOfStake = Hash(ss.begin(), ss.end());
 561
 562         // Skip if hash doesn't satisfy the maximum target
 563         if (hashProofOfStake > maxTarget)
 564             continue;
 565
 566         CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * GetWeight((int64_t)tx.nTime, (int64_t)nTimeTx) / COIN / (24 * 60 * 60);
 567         CBigNum bnTargetProofOfStake = bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay;
 568
 569         if (bnTargetProofOfStake >= CBigNum(hashProofOfStake))
 570         {
 571             solution.first = hashProofOfStake;
 572             solution.second = nTimeTx;
 573
 574             return true;
 575         }
 576     }
 577
 578     return false;
 579 }
 580
 581 // Check kernel hash target and coinstake signature
 582 bool CheckProofOfStake(const CTransaction& tx, unsigned int nBits, uint256& hashProofOfStake, uint256& targetProofOfStake)
 583 {
 584     if (!tx.IsCoinStake())
 585         return error("CheckProofOfStake() : called on non-coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str());
 586
 587     // Kernel (input 0) must match the stake hash target per coin age (nBits)
 588     const CTxIn& txin = tx.vin[0];
 589
 590     // First try finding the previous transaction in database
 591     CTxDB txdb("r");
 592     CTransaction txPrev;
 593     CTxIndex txindex;
 594     if (!txPrev.ReadFromDisk(txdb, txin.prevout, txindex))
 595         return tx.DoS(1, error("CheckProofOfStake() : INFO: read txPrev failed"));  // previous transaction not in main chain, may occur during initial download
 596
 597 #ifndef USE_LEVELDB
 598     txdb.Close();
 599 #endif
 600
 601     // Verify signature
 602     if (!VerifySignature(txPrev, tx, 0, MANDATORY_SCRIPT_VERIFY_FLAGS, 0))
 603         return tx.DoS(100, error("CheckProofOfStake() : VerifySignature failed on coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str()));
 604
 605     // Read block header
 606     CBlock block;
 607     if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
 608         return fDebug? error("CheckProofOfStake() : read block failed") : false; // unable to read block of previous transaction
 609
 610     if (!CheckStakeKernelHash(nBits, block, txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos, txPrev, txin.prevout, tx.nTime, hashProofOfStake, targetProofOfStake, fDebug))
 611         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
 612
 613     return true;
 614 }
 615
 616 // Get stake modifier checksum
 617 uint32_t GetStakeModifierChecksum(const CBlockIndex* pindex)
 618 {
 619     assert (pindex->pprev || pindex->GetBlockHash() == (!fTestNet ? hashGenesisBlock : hashGenesisBlockTestNet));
 620     // Hash previous checksum with flags, hashProofOfStake and nStakeModifier
 621     CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
 622     if (pindex->pprev)
 623         ss << pindex->pprev->nStakeModifierChecksum;
 624     ss << pindex->nFlags << pindex->hashProofOfStake << pindex->nStakeModifier;
 625     uint256 hashChecksum = Hash(ss.begin(), ss.end());
 626     hashChecksum >>= (256 - 32);
 627     return hashChecksum.Get64();
 628 }
 629
 630 // Check stake modifier hard checkpoints
 631 bool CheckStakeModifierCheckpoints(int nHeight, uint32_t nStakeModifierChecksum)
 632 {
 633     MapModifierCheckpoints& checkpoints = (fTestNet ? mapStakeModifierCheckpointsTestNet : mapStakeModifierCheckpoints);
 634
 635     if (checkpoints.count(nHeight))
 636         return nStakeModifierChecksum == checkpoints[nHeight];
 637     return true;
 638 }