add kernel files
authoralex <alex@alex-VirtualBox.(none)>
Tue, 19 Feb 2013 21:55:57 +0000 (01:55 +0400)
committeralex <alex@alex-VirtualBox.(none)>
Tue, 19 Feb 2013 21:55:57 +0000 (01:55 +0400)
src/kernel.cpp [new file with mode: 0644]
src/kernel.h [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/kernel.cpp b/src/kernel.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5970dcf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,384 @@
+// Copyright (c) 2012-2013 The PPCoin developers
+// Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
+// file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
+
+#include <boost/assign/list_of.hpp>
+
+#include "kernel.h"
+#include "db.h"
+
+using namespace std;
+
+// Modifier interval: time to elapse before new modifier is computed
+// Set to 6-hour for production network and 20-minute for test network
+unsigned int nModifierInterval = MODIFIER_INTERVAL;
+
+// Hard checkpoints of stake modifiers to ensure they are deterministic
+static std::map<int, unsigned int> mapStakeModifierCheckpoints =
+    boost::assign::map_list_of
+    ( 0, 0x0e00670bu )
+    ( 6000, 0xb7cbc5d3u )
+    ;
+
+// Get the last stake modifier and its generation time from a given block
+static bool GetLastStakeModifier(const CBlockIndex* pindex, uint64& nStakeModifier, int64& nModifierTime)
+{
+    if (!pindex)
+        return error("GetLastStakeModifier: null pindex");
+    while (pindex && pindex->pprev && !pindex->GeneratedStakeModifier())
+        pindex = pindex->pprev;
+    if (!pindex->GeneratedStakeModifier())
+        return error("GetLastStakeModifier: no generation at genesis block");
+    nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
+    nModifierTime = pindex->GetBlockTime();
+    return true;
+}
+
+// Get selection interval section (in seconds)
+static int64 GetStakeModifierSelectionIntervalSection(int nSection)
+{
+    assert (nSection >= 0 && nSection < 64);
+    return (nModifierInterval * 63 / (63 + ((63 - nSection) * (MODIFIER_INTERVAL_RATIO - 1))));
+}
+
+// Get stake modifier selection interval (in seconds)
+static int64 GetStakeModifierSelectionInterval()
+{
+    int64 nSelectionInterval = 0;
+    for (int nSection=0; nSection<64; nSection++)
+        nSelectionInterval += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nSection);
+    return nSelectionInterval;
+}
+
+// select a block from the candidate blocks in vSortedByTimestamp, excluding
+// already selected blocks in vSelectedBlocks, and with timestamp up to
+// nSelectionIntervalStop.
+static bool SelectBlockFromCandidates(
+    vector<pair<int64, uint256> >& vSortedByTimestamp,
+    map<uint256, const CBlockIndex*>& mapSelectedBlocks,
+    int64 nSelectionIntervalStop, uint64 nStakeModifierPrev,
+    const CBlockIndex** pindexSelected)
+{
+    bool fSelected = false;
+    uint256 hashBest = 0;
+    *pindexSelected = (const CBlockIndex*) 0;
+    BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(int64, uint256)& item, vSortedByTimestamp)
+    {
+        if (!mapBlockIndex.count(item.second))
+            return error("SelectBlockFromCandidates: failed to find block index for candidate block %s", item.second.ToString().c_str());
+        const CBlockIndex* pindex = mapBlockIndex[item.second];
+        if (fSelected && pindex->GetBlockTime() > nSelectionIntervalStop)
+            break;
+        if (mapSelectedBlocks.count(pindex->GetBlockHash()) > 0)
+            continue;
+        // compute the selection hash by hashing its proof-hash and the
+        // previous proof-of-stake modifier
+        uint256 hashProof = pindex->IsProofOfStake()? pindex->hashProofOfStake : pindex->GetBlockHash();
+        CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
+        ss << hashProof << nStakeModifierPrev;
+        uint256 hashSelection = Hash(ss.begin(), ss.end());
+        // the selection hash is divided by 2**32 so that proof-of-stake block
+        // is always favored over proof-of-work block. this is to preserve
+        // the energy efficiency property
+        if (pindex->IsProofOfStake())
+            hashSelection >>= 32;
+        if (fSelected && hashSelection < hashBest)
+        {
+            hashBest = hashSelection;
+            *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
+        }
+        else if (!fSelected)
+        {
+            fSelected = true;
+            hashBest = hashSelection;
+            *pindexSelected = (const CBlockIndex*) pindex;
+        }
+    }
+    if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
+        printf("SelectBlockFromCandidates: selection hash=%s\n", hashBest.ToString().c_str());
+    return fSelected;
+}
+
+// Stake Modifier (hash modifier of proof-of-stake):
+// The purpose of stake modifier is to prevent a txout (coin) owner from
+// computing future proof-of-stake generated by this txout at the time
+// of transaction confirmation. To meet kernel protocol, the txout
+// must hash with a future stake modifier to generate the proof.
+// Stake modifier consists of bits each of which is contributed from a
+// selected block of a given block group in the past.
+// The selection of a block is based on a hash of the block's proof-hash and
+// the previous stake modifier.
+// Stake modifier is recomputed at a fixed time interval instead of every 
+// block. This is to make it difficult for an attacker to gain control of
+// additional bits in the stake modifier, even after generating a chain of
+// blocks.
+bool ComputeNextStakeModifier(const CBlockIndex* pindexPrev, uint64& nStakeModifier, bool& fGeneratedStakeModifier)
+{
+    nStakeModifier = 0;
+    fGeneratedStakeModifier = false;
+    if (!pindexPrev)
+    {
+        fGeneratedStakeModifier = true;
+        return true;  // genesis block's modifier is 0
+    }
+    // First find current stake modifier and its generation block time
+    // if it's not old enough, return the same stake modifier
+    int64 nModifierTime = 0;
+    if (!GetLastStakeModifier(pindexPrev, nStakeModifier, nModifierTime))
+        return error("ComputeNextStakeModifier: unable to get last modifier");
+    if (fDebug)
+    {
+        printf("ComputeNextStakeModifier: prev modifier=0x%016"PRI64x" time=%s\n", nStakeModifier, DateTimeStrFormat(nModifierTime).c_str());
+    }
+    if (nModifierTime / nModifierInterval >= pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval)
+        return true;
+
+    // Sort candidate blocks by timestamp
+    vector<pair<int64, uint256> > vSortedByTimestamp;
+    vSortedByTimestamp.reserve(64 * nModifierInterval / STAKE_TARGET_SPACING);
+    int64 nSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
+    int64 nSelectionIntervalStart = (pindexPrev->GetBlockTime() / nModifierInterval) * nModifierInterval - nSelectionInterval;
+    const CBlockIndex* pindex = pindexPrev;
+    while (pindex && pindex->GetBlockTime() >= nSelectionIntervalStart)
+    {
+        vSortedByTimestamp.push_back(make_pair(pindex->GetBlockTime(), pindex->GetBlockHash()));
+        pindex = pindex->pprev;
+    }
+    int nHeightFirstCandidate = pindex ? (pindex->nHeight + 1) : 0;
+    reverse(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
+    sort(vSortedByTimestamp.begin(), vSortedByTimestamp.end());
+
+    // Select 64 blocks from candidate blocks to generate stake modifier
+    uint64 nStakeModifierNew = 0;
+    int64 nSelectionIntervalStop = nSelectionIntervalStart;
+    map<uint256, const CBlockIndex*> mapSelectedBlocks;
+    for (int nRound=0; nRound<min(64, (int)vSortedByTimestamp.size()); nRound++)
+    {
+        // add an interval section to the current selection round
+        nSelectionIntervalStop += GetStakeModifierSelectionIntervalSection(nRound);
+        // select a block from the candidates of current round
+        if (!SelectBlockFromCandidates(vSortedByTimestamp, mapSelectedBlocks, nSelectionIntervalStop, nStakeModifier, &pindex))
+            return error("ComputeNextStakeModifier: unable to select block at round %d", nRound);
+        // write the entropy bit of the selected block
+        nStakeModifierNew |= (((uint64)pindex->GetStakeEntropyBit()) << nRound);
+        // add the selected block from candidates to selected list
+        mapSelectedBlocks.insert(make_pair(pindex->GetBlockHash(), pindex));
+        if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
+            printf("ComputeNextStakeModifier: selected round %d stop=%s height=%d bit=%d\n",
+                nRound, DateTimeStrFormat(nSelectionIntervalStop).c_str(), pindex->nHeight, pindex->GetStakeEntropyBit());
+    }
+
+    // Print selection map for visualization of the selected blocks
+    if (fDebug && GetBoolArg("-printstakemodifier"))
+    {
+        string strSelectionMap = "";
+        // '-' indicates proof-of-work blocks not selected
+        strSelectionMap.insert(0, pindexPrev->nHeight - nHeightFirstCandidate + 1, '-');
+        pindex = pindexPrev;
+        while (pindex && pindex->nHeight >= nHeightFirstCandidate)
+        {
+            // '=' indicates proof-of-stake blocks not selected
+            if (pindex->IsProofOfStake())
+                strSelectionMap.replace(pindex->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, "=");
+            pindex = pindex->pprev;
+        }
+        BOOST_FOREACH(const PAIRTYPE(uint256, const CBlockIndex*)& item, mapSelectedBlocks)
+        {
+            // 'S' indicates selected proof-of-stake blocks
+            // 'W' indicates selected proof-of-work blocks
+            strSelectionMap.replace(item.second->nHeight - nHeightFirstCandidate, 1, item.second->IsProofOfStake()? "S" : "W");
+        }
+        printf("ComputeNextStakeModifier: selection height [%d, %d] map %s\n", nHeightFirstCandidate, pindexPrev->nHeight, strSelectionMap.c_str());
+    }
+    if (fDebug)
+    {
+        printf("ComputeNextStakeModifier: new modifier=0x%016"PRI64x" time=%s\n", nStakeModifierNew, DateTimeStrFormat(pindexPrev->GetBlockTime()).c_str());
+    }
+
+    nStakeModifier = nStakeModifierNew;
+    fGeneratedStakeModifier = true;
+    return true;
+}
+
+// The stake modifier used to hash for a stake kernel is chosen as the stake
+// modifier about a selection interval later than the coin generating the kernel
+static bool GetKernelStakeModifier(uint256 hashBlockFrom, uint64& nStakeModifier, int& nStakeModifierHeight, int64& nStakeModifierTime, bool fPrintProofOfStake)
+{
+    nStakeModifier = 0;
+    if (!mapBlockIndex.count(hashBlockFrom))
+        return error("GetKernelStakeModifier() : block not indexed");
+    const CBlockIndex* pindexFrom = mapBlockIndex[hashBlockFrom];
+    nStakeModifierHeight = pindexFrom->nHeight;
+    nStakeModifierTime = pindexFrom->GetBlockTime();
+    int64 nStakeModifierSelectionInterval = GetStakeModifierSelectionInterval();
+    const CBlockIndex* pindex = pindexFrom;
+    // loop to find the stake modifier later by a selection interval
+    while (nStakeModifierTime < pindexFrom->GetBlockTime() + nStakeModifierSelectionInterval)
+    {
+        if (!pindex->pnext)
+        {   // reached best block; may happen if node is behind on block chain
+            if (fPrintProofOfStake || (pindex->GetBlockTime() + nStakeMinAge - nStakeModifierSelectionInterval > GetAdjustedTime()))
+                return error("GetKernelStakeModifier() : reached best block %s at height %d from block %s",
+                    pindex->GetBlockHash().ToString().c_str(), pindex->nHeight, hashBlockFrom.ToString().c_str());
+            else
+                return false;
+        }
+        pindex = pindex->pnext;
+        if (pindex->GeneratedStakeModifier())
+        {
+            nStakeModifierHeight = pindex->nHeight;
+            nStakeModifierTime = pindex->GetBlockTime();
+        }
+    }
+    nStakeModifier = pindex->nStakeModifier;
+    return true;
+}
+
+// ppcoin kernel protocol
+// coinstake must meet hash target according to the protocol:
+// kernel (input 0) must meet the formula
+//     hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.offset + txPrev.nTime + txPrev.vout.n + nTime) < bnTarget * nCoinDayWeight
+// 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:
+//   nStakeModifier: 
+//       (v0.3) scrambles computation to make it very difficult to precompute
+//              future proof-of-stake at the time of the coin's confirmation
+//       (v0.2) nBits (deprecated): encodes all past block timestamps
+//   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 CheckStakeKernelHash(unsigned int nBits, const CBlock& blockFrom, unsigned int nTxPrevOffset, const CTransaction& txPrev, const COutPoint& prevout, unsigned int nTimeTx, uint256& hashProofOfStake, bool fPrintProofOfStake)
+{
+    if (nTimeTx < txPrev.nTime)  // Transaction timestamp violation
+        return error("CheckStakeKernelHash() : nTime violation");
+
+    unsigned int nTimeBlockFrom = blockFrom.GetBlockTime();
+    if (nTimeBlockFrom + nStakeMinAge > nTimeTx) // Min age requirement
+        return error("CheckStakeKernelHash() : min age violation");
+
+    CBigNum bnTargetPerCoinDay;
+    bnTargetPerCoinDay.SetCompact(nBits);
+    int64 nValueIn = txPrev.vout[prevout.n].nValue;
+
+    // v0.3 protocol kernel hash weight starts from 0 at the 30-day min age
+    // this change increases active coins participating the hash and helps
+    // to secure the network when proof-of-stake difficulty is low
+    int64 nTimeWeight = min((int64)nTimeTx - txPrev.nTime, (int64)STAKE_MAX_AGE) - nStakeMinAge;
+    CBigNum bnCoinDayWeight = CBigNum(nValueIn) * nTimeWeight / COIN / (24 * 60 * 60);
+
+    // Calculate hash
+    CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
+    uint64 nStakeModifier = 0;
+    int nStakeModifierHeight = 0;
+    int64 nStakeModifierTime = 0;
+
+    if (!GetKernelStakeModifier(blockFrom.GetHash(), nStakeModifier, nStakeModifierHeight, nStakeModifierTime, fPrintProofOfStake))
+        return false;
+    ss << nStakeModifier;
+
+    ss << nTimeBlockFrom << nTxPrevOffset << txPrev.nTime << prevout.n << nTimeTx;
+    hashProofOfStake = Hash(ss.begin(), ss.end());
+    if (fPrintProofOfStake)
+    {
+        printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016"PRI64x" at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
+            nStakeModifier, nStakeModifierHeight,
+            DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
+            mapBlockIndex[blockFrom.GetHash()]->nHeight,
+            DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
+        printf("CheckStakeKernelHash() : check protocol=%s modifier=0x%016"PRI64x" nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashProof=%s\n",
+            "0.3",
+            nStakeModifier,
+            nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
+            hashProofOfStake.ToString().c_str());
+    }
+
+    // Now check if proof-of-stake hash meets target protocol
+    if (CBigNum(hashProofOfStake) > bnCoinDayWeight * bnTargetPerCoinDay)
+        return false;
+    if (fDebug && !fPrintProofOfStake)
+    {
+        printf("CheckStakeKernelHash() : using modifier 0x%016"PRI64x" at height=%d timestamp=%s for block from height=%d timestamp=%s\n",
+            nStakeModifier, nStakeModifierHeight, 
+            DateTimeStrFormat(nStakeModifierTime).c_str(),
+            mapBlockIndex[blockFrom.GetHash()]->nHeight,
+            DateTimeStrFormat(blockFrom.GetBlockTime()).c_str());
+        printf("CheckStakeKernelHash() : pass protocol=%s modifier=0x%016"PRI64x" nTimeBlockFrom=%u nTxPrevOffset=%u nTimeTxPrev=%u nPrevout=%u nTimeTx=%u hashProof=%s\n",
+            "0.3",
+            nStakeModifier,
+            nTimeBlockFrom, nTxPrevOffset, txPrev.nTime, prevout.n, nTimeTx,
+            hashProofOfStake.ToString().c_str());
+    }
+    return true;
+}
+
+// Check kernel hash target and coinstake signature
+bool CheckProofOfStake(const CTransaction& tx, unsigned int nBits, uint256& hashProofOfStake)
+{
+    if (!tx.IsCoinStake())
+        return error("CheckProofOfStake() : called on non-coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str());
+
+    // Kernel (input 0) must match the stake hash target per coin age (nBits)
+    const CTxIn& txin = tx.vin[0];
+
+    // First try finding the previous transaction in database
+    CTxDB txdb("r");
+    CTransaction txPrev;
+    CTxIndex txindex;
+    if (!txPrev.ReadFromDisk(txdb, txin.prevout, txindex))
+        return tx.DoS(1, error("CheckProofOfStake() : INFO: read txPrev failed"));  // previous transaction not in main chain, may occur during initial download
+    txdb.Close();
+
+    // Verify signature
+    if (!VerifySignature(txPrev, tx, 0, true, 0))
+        return tx.DoS(100, error("CheckProofOfStake() : VerifySignature failed on coinstake %s", tx.GetHash().ToString().c_str()));
+
+    // Read block header
+    CBlock block;
+    if (!block.ReadFromDisk(txindex.pos.nFile, txindex.pos.nBlockPos, false))
+        return fDebug? error("CheckProofOfStake() : read block failed") : false; // unable to read block of previous transaction
+
+    if (!CheckStakeKernelHash(nBits, block, txindex.pos.nTxPos - txindex.pos.nBlockPos, txPrev, txin.prevout, tx.nTime, hashProofOfStake, fDebug))
+        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
+
+    return true;
+}
+
+// Check whether the coinstake timestamp meets protocol
+bool CheckCoinStakeTimestamp(int64 nTimeBlock, int64 nTimeTx)
+{
+    // v0.3 protocol
+    return (nTimeBlock == nTimeTx);
+}
+
+// Get stake modifier checksum
+unsigned int GetStakeModifierChecksum(const CBlockIndex* pindex)
+{
+    assert (pindex->pprev || pindex->GetBlockHash() == hashGenesisBlock);
+    // Hash previous checksum with flags, hashProofOfStake and nStakeModifier
+    CDataStream ss(SER_GETHASH, 0);
+    if (pindex->pprev)
+        ss << pindex->pprev->nStakeModifierChecksum;
+    ss << pindex->nFlags << pindex->hashProofOfStake << pindex->nStakeModifier;
+    uint256 hashChecksum = Hash(ss.begin(), ss.end());
+    hashChecksum >>= (256 - 32);
+    return hashChecksum.Get64();
+}
+
+// Check stake modifier hard checkpoints
+bool CheckStakeModifierCheckpoints(int nHeight, unsigned int nStakeModifierChecksum)
+{
+    if (fTestNet) return true; // Testnet has no checkpoints
+    if (mapStakeModifierCheckpoints.count(nHeight))
+        return nStakeModifierChecksum == mapStakeModifierCheckpoints[nHeight];
+    return true;
+}
diff --git a/src/kernel.h b/src/kernel.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9241173
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,37 @@
+// Copyright (c) 2012-2013 The PPCoin developers
+// Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
+// file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
+#ifndef PPCOIN_KERNEL_H
+#define PPCOIN_KERNEL_H
+
+#include "main.h"
+
+// MODIFIER_INTERVAL: time to elapse before new modifier is computed
+static const unsigned int MODIFIER_INTERVAL = 6 * 60 * 60;
+extern unsigned int nModifierInterval;
+
+// MODIFIER_INTERVAL_RATIO:
+// ratio of group interval length between the last group and the first group
+static const int MODIFIER_INTERVAL_RATIO = 3;
+
+// Compute the hash modifier for proof-of-stake
+bool ComputeNextStakeModifier(const CBlockIndex* pindexPrev, uint64& nStakeModifier, bool& fGeneratedStakeModifier);
+
+// Check whether stake kernel meets hash target
+// Sets hashProofOfStake on success return
+bool CheckStakeKernelHash(unsigned int nBits, const CBlock& blockFrom, unsigned int nTxPrevOffset, const CTransaction& txPrev, const COutPoint& prevout, unsigned int nTimeTx, uint256& hashProofOfStake, bool fPrintProofOfStake=false);
+
+// Check kernel hash target and coinstake signature
+// Sets hashProofOfStake on success return
+bool CheckProofOfStake(const CTransaction& tx, unsigned int nBits, uint256& hashProofOfStake);
+
+// Check whether the coinstake timestamp meets protocol
+bool CheckCoinStakeTimestamp(int64 nTimeBlock, int64 nTimeTx);
+
+// Get stake modifier checksum
+unsigned int GetStakeModifierChecksum(const CBlockIndex* pindex);
+
+// Check stake modifier hard checkpoints
+bool CheckStakeModifierCheckpoints(int nHeight, unsigned int nStakeModifierChecksum);
+
+#endif // PPCOIN_KERNEL_H