PPCoin: Proof-of-work target spacing auto-adjusts based on proof-of-stake
[novacoin.git] / src / main.cpp
index 42198cc..b8b665b 100644 (file)
@@ -29,6 +29,7 @@ unsigned int nTransactionsUpdated = 0;
 map<COutPoint, CInPoint> mapNextTx;
 
 map<uint256, CBlockIndex*> mapBlockIndex;
+set<COutPoint> setStakeSeen;
 uint256 hashGenesisBlock("0x000000006d52486334316794cc38ffeb7ebf35a7ebd661fd39f5f46b0d001575");
 static CBigNum bnProofOfWorkLimit(~uint256(0) >> 32);
 const int nInitialBlockThreshold = 120; // Regard blocks up until N-threshold as "initial download"
@@ -44,6 +45,7 @@ CMedianFilter<int> cPeerBlockCounts(5, 0); // Amount of blocks that other nodes
 
 map<uint256, CBlock*> mapOrphanBlocks;
 multimap<uint256, CBlock*> mapOrphanBlocksByPrev;
+set<COutPoint> setStakeSeenOrphan;
 
 map<uint256, CDataStream*> mapOrphanTransactions;
 multimap<uint256, CDataStream*> mapOrphanTransactionsByPrev;
@@ -324,9 +326,11 @@ bool CTransaction::CheckTransaction() const
 
     // Check for negative or overflow output values
     int64 nValueOut = 0;
-    for (int i = (IsCoinStake()? 1 : 0); i < vout.size(); i++)
+    for (int i = 0; i < vout.size(); i++)
     {
         const CTxOut& txout = vout[i];
+        if (txout.IsEmpty() && (!IsCoinBase()) && (!IsCoinStake()))
+            return DoS(100, error("CTransaction::CheckTransaction() : txout empty for user transaction"));
         if (txout.nValue < 0)
             return DoS(100, error("CTransaction::CheckTransaction() : txout.nValue negative"));
         if (txout.nValue > MAX_MONEY)
@@ -706,10 +710,10 @@ int64 GetProofOfStakeReward(int64 nCoinAge)
     return nSubsidy;
 }
 
-static const int64 nTargetTimespan = 7 * 24 * 60 * 60; // one week
-static const int64 nTargetSpacing = 10 * 60;
-static const int64 nInterval = nTargetTimespan / nTargetSpacing;
-static const int64 nMaxClockDrift = 2 * 60 * 60; // 2 hours
+static const int64 nTargetTimespan = 7 * 24 * 60 * 60;  // one week
+static const int64 nTargetSpacingStake = 10 * 60;       // ten minutes
+static const int64 nTargetSpacingWorkMax = 2 * 60 * 60; // two hours
+static const int64 nMaxClockDrift = 2 * 60 * 60;        // two hours
 
 //
 // minimum amount of work that could possibly be required nTime after
@@ -756,7 +760,9 @@ unsigned int static GetNextTargetRequired(const CBlockIndex* pindexLast, bool fP
     // ppcoin: target change every block
     // ppcoin: retarget with exponential moving toward target spacing
     CBigNum bnNew;
-    bnNew.SetCompact(pindexLast->nBits);
+    bnNew.SetCompact(pindexPrev->nBits);
+    int64 nTargetSpacing = fProofOfStake? nTargetSpacingStake : min(nTargetSpacingWorkMax, nTargetSpacingStake * (1 + pindexLast->nHeight - pindexPrev->nHeight));
+    int64 nInterval = nTargetTimespan / nTargetSpacing;
     bnNew *= ((nInterval - 1) * nTargetSpacing + nActualSpacing + nActualSpacing);
     bnNew /= ((nInterval + 1) * nTargetSpacing);
 
@@ -1101,7 +1107,7 @@ bool CBlock::ConnectBlock(CTxDB& txdb, CBlockIndex* pindex)
 
     // ppcoin: fees are not collected by miners as in bitcoin
     // ppcoin: fees are destroyed to compensate the entire network
-    if (vtx[0].GetValueOut() > GetProofOfWorkReward(nBits))
+    if (IsProofOfWork() && vtx[0].GetValueOut() > GetProofOfWorkReward(nBits))
         return false;
     if (fDebug && GetBoolArg("-printcreation"))
         printf("ConnectBlock() : destroy=%s nFees=%"PRI64d"\n", FormatMoney(nFees).c_str(), nFees);
@@ -1283,18 +1289,24 @@ bool CBlock::SetBestChain(CTxDB& txdb, CBlockIndex* pindexNew)
 
 
 // ppcoin: coinstake must meet hash target according to the protocol:
-// at least one input must meet the formula
-//     hash(nBits + txPrev.block.nTime + txPrev.nTime + nTime) < bnTarget * nCoinDay
+// input 0 must meet the formula
+//     hash(nBits + txPrev.block.nTime + txPrev.offset + txPrev.nTime + txPrev.vout.n + nTime) < bnTarget * nCoinDay
 // this ensures that the chance of getting a coinstake is proportional to the
 // amount of coin age one owns.
 // The reason this hash is chosen is the following:
-//   nBits: encodes all past block timestamps, prevents computing hash in advance
-//   txPrev.block.nTime: prevent nodes from guessing a good timestamp to generate
-//       transaction for future advantage
-//   txPrev.nTime: prevent nodes from meeting target simultaneously
-//   block/tx hash should not be used here as they can be generated in vast quatities
-//       so as to generate blocks faster, degrading the system back into a proof-of-work
-//       situation.
+//   nBits: encodes all past block timestamps, making computing hash in advance
+//          more difficult
+//   txPrev.block.nTime: prevent nodes from guessing a good timestamp to
+//                       generate transaction for future advantage
+//   txPrev.offset: offset of txPrev inside block, to reduce the chance of 
+//                  nodes generating coinstake at the same time
+//   txPrev.nTime: reduce the chance of nodes generating coinstake at the same
+//                 time
+//   txPrev.vout.n: output number of txPrev, to reduce the chance of nodes
+//                  generating coinstake at the same time
+//   block/tx hash should not be used here as they can be generated in vast
+//   quantities so as to generate blocks faster, degrading the system back into
+//   a proof-of-work situation.
 //
 bool CTransaction::CheckProofOfStake(CTxDB& txdb, unsigned int nBits) const
 {
@@ -1304,33 +1316,33 @@ bool CTransaction::CheckProofOfStake(CTxDB& txdb, unsigned int nBits) const
     if (!IsCoinStake())
         return true;
 
-    BOOST_FOREACH(const CTxIn& txin, vin)
-    {
-        // First try finding the previous transaction in database
-        CTransaction txPrev;
-        CTxIndex txindex;
-        if (!txPrev.ReadFromDisk(txdb, txin.prevout, txindex))
-            continue;  // previous transaction not in main chain
-        if (nTime < txPrev.nTime)
-            return false;  // Transaction timestamp violation
+    // Input 0 must match the stake hash target per coin age (nBits)
+    const CTxIn& txin = vin[0];
 
-        // Read block header
-        CBlock block;
-        if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
-            return false; // unable to read block of previous transaction
-        if (block.GetBlockTime() + AUTO_CHECKPOINT_TRUST_SPAN > nTime)
-            continue; // only count coins from at least one week ago
-
-        int64 nValueIn = txPrev.vout[txin.prevout.n].nValue;
-        CBigNum bnCoinDay = CBigNum(nValueIn) * (nTime-txPrev.nTime) / COIN / (24 * 60 * 60);
-        // Calculate hash
-        CDataStream ss(SER_GETHASH, VERSION);
-        ss << nBits << block.nTime << txPrev.nTime << nTime;
-        if (CBigNum(Hash(ss.begin(), ss.end())) <= bnCoinDay * bnTargetPerCoinDay)
-            return true;
-    }
+    // First try finding the previous transaction in database
+    CTransaction txPrev;
+    CTxIndex txindex;
+    if (!txPrev.ReadFromDisk(txdb, txin.prevout, txindex))
+        return false;  // previous transaction not in main chain
+    if (nTime < txPrev.nTime)
+        return false;  // Transaction timestamp violation
 
-    return false;
+    // Read block header
+    CBlock block;
+    if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
+        return false; // unable to read block of previous transaction
+    if (block.GetBlockTime() + AUTO_CHECKPOINT_TRUST_SPAN > nTime)
+        return false; // only count coins from at least one week ago
+
+    int64 nValueIn = txPrev.vout[txin.prevout.n].nValue;
+    CBigNum bnCoinDay = CBigNum(nValueIn) * (nTime-txPrev.nTime) / COIN / (24 * 60 * 60);
+    // Calculate hash
+    CDataStream ss(SER_GETHASH, VERSION);
+    ss << nBits << block.nTime << (txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos) << txPrev.nTime << txin.prevout.n << nTime;
+    if (CBigNum(Hash(ss.begin(), ss.end())) <= bnCoinDay * bnTargetPerCoinDay)
+        return true;
+    else
+        return false;
 }
 
 // ppcoin: total coin age spent in transaction, in the unit of coin-days.
@@ -1414,6 +1426,8 @@ bool CBlock::AddToBlockIndex(unsigned int nFile, unsigned int nBlockPos)
     if (!pindexNew)
         return error("AddToBlockIndex() : new CBlockIndex failed");
     map<uint256, CBlockIndex*>::iterator mi = mapBlockIndex.insert(make_pair(hash, pindexNew)).first;
+    if (pindexNew->fProofOfStake) 
+        setStakeSeen.insert(pindexNew->prevoutStake);
 
     pindexNew->phashBlock = &((*mi).first);
     map<uint256, CBlockIndex*>::iterator miPrev = mapBlockIndex.find(hashPrevBlock);
@@ -1490,6 +1504,10 @@ bool CBlock::CheckBlock() const
         if (vtx[i].IsCoinStake())
             return DoS(100, error("CheckBlock() : coinstake in wrong position"));
 
+    // ppcoin: coinbase output should be empty if proof-of-stake block
+    if (IsProofOfStake() && !vtx[0].vout[0].IsEmpty())
+        return error("CheckBlock() : coinbase output not empty for proof-of-stake block");
+
     // Check coinbase timestamp
     if (GetBlockTime() > (int64)vtx[0].nTime + nMaxClockDrift)
         return DoS(50, error("CheckBlock() : coinbase timestamp is too early"));
@@ -1512,14 +1530,7 @@ bool CBlock::CheckBlock() const
     if (hashMerkleRoot != BuildMerkleTree())
         return DoS(100, error("CheckBlock() : hashMerkleRoot mismatch"));
 
-    // Coin base vout[0] scriptPubKey must be the same as coin stake vout[1]
-    // scriptPubKey
-    if (vtx.size() > 1 && vtx[1].IsCoinStake() &&
-        vtx[0].vout[0].scriptPubKey != vtx[1].vout[1].scriptPubKey)
-        return DoS(100, error("CheckBlock() : block key mismatch"));
-        
-
-    // Check block signature
+    // ppcoin: check block signature
     if (!CheckBlockSignature())
         return DoS(100, error("CheckBlock() : bad block signature"));
 
@@ -1599,6 +1610,12 @@ bool ProcessBlock(CNode* pfrom, CBlock* pblock)
     if (mapOrphanBlocks.count(hash))
         return error("ProcessBlock() : already have block (orphan) %s", hash.ToString().substr(0,20).c_str());
 
+    // ppcoin: check proof-of-stake
+    // Limited duplicity on stake: prevents block flood attack
+    // Duplicate stake allowed only when there is orphan child block
+    if (pblock->IsProofOfStake() && setStakeSeen.count(pblock->GetProofOfStake()) && !mapOrphanBlocksByPrev.count(hash))
+        return error("ProcessBlock() : duplicate proof-of-stake (%s) for block %s", pblock->GetProofOfStake().ToString().c_str(), hash.ToString().c_str());
+
     // Preliminary checks
     if (!pblock->CheckBlock())
         return error("ProcessBlock() : CheckBlock FAILED");
@@ -1630,6 +1647,16 @@ bool ProcessBlock(CNode* pfrom, CBlock* pblock)
     {
         printf("ProcessBlock: ORPHAN BLOCK, prev=%s\n", pblock->hashPrevBlock.ToString().substr(0,20).c_str());
         CBlock* pblock2 = new CBlock(*pblock);
+        // ppcoin: check proof-of-stake
+        if (pblock2->IsProofOfStake())
+        {
+            // Limited duplicity on stake: prevents block flood attack
+            // Duplicate stake allowed only when there is orphan child block
+            if (setStakeSeenOrphan.count(pblock2->GetProofOfStake()) && !mapOrphanBlocksByPrev.count(hash))
+                return error("ProcessBlock() : duplicate proof-of-stake (%s) for orphan block %s", pblock2->GetProofOfStake().ToString().c_str(), hash.ToString().c_str());
+            else
+                setStakeSeenOrphan.insert(pblock2->GetProofOfStake());
+        }
         mapOrphanBlocks.insert(make_pair(hash, pblock2));
         mapOrphanBlocksByPrev.insert(make_pair(pblock2->hashPrevBlock, pblock2));
 
@@ -1657,6 +1684,7 @@ bool ProcessBlock(CNode* pfrom, CBlock* pblock)
             if (pblockOrphan->AcceptBlock())
                 vWorkQueue.push_back(pblockOrphan->GetHash());
             mapOrphanBlocks.erase(pblockOrphan->GetHash());
+            setStakeSeenOrphan.erase(pblockOrphan->GetProofOfStake());
             delete pblockOrphan;
         }
         mapOrphanBlocksByPrev.erase(hashPrev);
@@ -1860,11 +1888,12 @@ void PrintBlockTree()
         // print item
         CBlock block;
         block.ReadFromDisk(pindex);
-        printf("%d (%u,%u) %s  %s  tx %d",
+        printf("%d (%u,%u) %s  %08lx  %s  tx %d",
             pindex->nHeight,
             pindex->nFile,
             pindex->nBlockPos,
             block.GetHash().ToString().substr(0,20).c_str(),
+            block.nBits,
             DateTimeStrFormat("%x %H:%M:%S", block.GetBlockTime()).c_str(),
             block.vtx.size());
 
@@ -2973,7 +3002,6 @@ public:
 
 CBlock* CreateNewBlock(CWallet* pwallet)
 {
-    CBlockIndex* pindexPrev = pindexBest;
     CReserveKey reservekey(pwallet);
 
     // Create new block
@@ -2993,9 +3021,11 @@ CBlock* CreateNewBlock(CWallet* pwallet)
 
     // ppcoin: if coinstake available add coinstake tx
     static unsigned int nLastCoinStakeCheckTime = GetAdjustedTime() - nMaxClockDrift;  // only initialized at startup
-    pblock->nBits = GetNextTargetRequired(pindexPrev, true);
+    CBlockIndex* pindexPrev = pindexBest;
     while (nLastCoinStakeCheckTime < GetAdjustedTime())
     {
+        pindexPrev = pindexBest;  // get best block again to avoid getting stale
+        pblock->nBits = GetNextTargetRequired(pindexPrev, true);
         static CCriticalSection cs;
         CTransaction txCoinStake;
         CRITICAL_BLOCK(cs)
@@ -3003,14 +3033,15 @@ CBlock* CreateNewBlock(CWallet* pwallet)
             nLastCoinStakeCheckTime++;
             txCoinStake.nTime = nLastCoinStakeCheckTime;
         }
-        if (pwallet->CreateCoinStake(txNew.vout[0].scriptPubKey, pblock->nBits, txCoinStake))
+        if (pwallet->CreateCoinStake(pblock->nBits, txCoinStake))
         {
             pblock->vtx.push_back(txCoinStake);
+            pblock->vtx[0].vout[0].SetEmpty();
             break;
         }
     }
-    if (pblock->IsProofOfWork())
-        pblock->nBits = GetNextTargetRequired(pindexPrev, false);
+
+    pblock->nBits = GetNextTargetRequired(pindexPrev, pblock->IsProofOfStake());
 
     // Collect memory pool transactions into the block
     int64 nFees = 0;
@@ -3131,7 +3162,8 @@ CBlock* CreateNewBlock(CWallet* pwallet)
             }
         }
     }
-    pblock->vtx[0].vout[0].nValue = GetProofOfWorkReward(pblock->nBits);
+    if (pblock->IsProofOfWork())
+        pblock->vtx[0].vout[0].nValue = GetProofOfWorkReward(pblock->nBits);
 
     // Fill in header
     pblock->hashPrevBlock  = pindexPrev->GetBlockHash();