Qitmeer—MedinaNetwork运行报告

Qitmeer Network是一条基于 PoW 共识算法的 BlockDAG 网络，是融合经典 UTXO 模型和前沿 DAG 技术的一次探索，采用GPU显卡挖矿模式。自2019年12月30日下午16:00 Medina Network上线以来，到2020年2月18日，Qitmeer测试网已整整运行了50天。

Medina Newtork（麦地那时期）以公开、平等、普惠为指导思想，任何人都可以参与挖矿和网络节点建立，成为Qitmeer公开测试网络中的一员。在设计上，Medina Newtork的出块时间为30s，区块奖励为120 PMEER，区块成熟时间为720个块（约6个小时），难度调整周期为60个块（约30分钟）。

对于Medina Newtork在上线以来的运行情况，在下文中，将从出块数量、出块时间、产币量、全节点情况、DAG网络结构的并发情况、以及算力情况等多个方面的参数进行统计与展示，综合观察Medina Newtork的整体运行情况。

1、挖矿原理介绍

1.1. PoW 算法选择——Cuckoo Cycle

在协议方面，Qitmeer采用BlockDAG 的协作模型，相比区块链的竞争模型更公平。为了平衡CPU/GPU挖矿与ASIC矿机挖矿的关系，避免项目（至少在早期阶段）被狂霸垄断算力，因此在挖矿算法的选择上，遵循中本聪“一机一票”的原则，引进了Cuckoo Cycle的工作证明算法，它具有抗ASIC特性。Cuckoo Cycle的工作证明算法，是一种内存硬算法，该算法用于在大型伪随机图中寻找某些子图。相比Bitcoin使用的SHA256算法，其计算过程对内存带宽的要求相比运算频率更高。

Medina Newtork（麦地那时期）采取准入门槛较低的纯小图的模式（edge_bits=24）开启。最长不超过365天，将过渡到准入门槛更高，GPU利用率更高效的大图模式（edge_bits=29）。

1.2. 设备选择

参与Qitmeer挖矿，目前可以使用官方软件qitmeer-miner，支持Windows、MacOS、Linux操作系统，支持GPU挖矿，NVIDIA和AMD的GPU需要安装CUDA和OpenCL插件。

在测试网期间，目前只支持cuckaroo，在小图模式（edge_bits=24）下需要至少1GB以上的显存，切换大图模式（edge_bits=29）后，推荐至少有6GB显存的显卡。

2. 当前网络运行状况

2.1. 出块数量及产币量

截止到2020年2月20日凌晨，大约有156000多个区块产生，已产出币量约1880万PMEER，约占测试网总币量的9.4%。

2.2. 出块时间及DAG网络膨胀情况

第156000个区块（order）的出块时间为2020-02-20T05:53:40+08:00（对应时间戳为1582149220），对应主链高度（height）为148864。第1区块（order）的出块时间为2019-12-30T15:55:42+08:00（对应时间戳为1577692542）。148864个主链区块的总体时间跨度为4456678秒，平均出块时间为29.94秒，与设定值30秒吻合。若按156000个order区块来算，平均出块时间为28.57秒，相差4.77%。

Order=156000时的主链高度height=148864，DAG网络的整体膨胀率为f=(156000-148864)/148864*100%=4.79%。

如果把每200个区块看做一个瞬时状态，定义其瞬时并发率 f=(order增量-height增量)/height增量=(∆O-∆H)/∆H，通过对每200个区块（order）统计一次网络并发情况，可以获得如下并发率曲线：

从整体来看，并发情况稳定在10%以内，大多数情况在大约5%左右，没有出现太多并发暴增现象。

2.3. 难度变化情况——算力情况

下图为区块高度（order）从1到156000的难度变化趋势曲线（对应时间为2019年12月30日16:00到2020年2月20日5:53）：

该图为按照每隔40个区块统计一次出块难度获得的难度变化曲线，通过观察可以看出，在这156000个块内的难度值呈现出的变化情况是：难度变化主要稳定在6000000和10000000之间的难度带，围绕在8000000难度线附近波动，上下波动幅度在25%左右；难度最高增幅出现第30000到45000区块之间，大约持续时间5天以内，应为打新算力涌入而带来的变化，之后便回落到8000000难度线附近。

由于难度是随算力的变化而变化，难度和算力之间存在一定的对应关系：hashrate=diff/scale*50/30，在edge_bits=24的小图模式下，scale值为48。通过换算，可以获得当前难度下所需的最低算力水平，从而可以获得反映全网算力水平的算力变化曲线：

从上图可知，全网稳定算力水平大约为200-350kGPS，一张GTX1080Ti的算力约65GPS，全网算力水平大约合3077-5385张GTX1080Ti。

通过以上方法获得的全网算力水平是一个当前难度需求的最低算力水平，和实际算力水平相比可能会存在一定的滞后性，甚至低于实际算力水平值，但相差的幅度并不会很大，因此能够有效反应全网算力水平。

2.4. 挖矿成本估计

一张GTX1080Ti一天的功耗大约为5度电，而在Medina Network一天至少可以产生2880个块，合345600个PMEER。按照全网算力水平200-350kGPS（3077-5385张GTX1080Ti），一天的电费消耗约6923-12116元（电价按0.45计算），则对应的单个PMEER的平均电费成本为0.02-0.035元。由于DAG网络的并发性，每天的实际产币量将高于345600，并发币量约在5%左右，因此实际电费成本也将再低5%。

按照2月20日当前的算力水平，约为300kGPS，其平均电费成本约0.03元。

PMEER当前价格约为0.22元，除去电费成本等，还是有较大的利润空间。

2.5. 全节点情况

根据长期以来的观察结果，Medina Network的长期稳定的线上全节点个数大约在40-50个左右。2月20日监测到的当前连接数为39个节点。

由于当前算力基本集中在meerpool.com和666pool.cn两大矿池，建立全节点进行独立挖矿者较少，作为一个刚刚运行52天的网络，当前的全节点个数水平当在情理之中。但从长远来看，为了网络的壮大，全节点的拓展应放在重中之重。

3. 总结

Qitmeer公开测试网——Medina Network自上线以来，50天的运行情况相对稳定。整体稳定算力水平在300kGPS左右，长期稳定的全节点个数至少有40个，当前出块量已超过156000个块，产币量超过1880万PMEER，占测试网总币量约9.4%。当前DAG网络的整体膨胀率约为4.79%，主链平均出块时间为29.94秒，与设定值30秒吻合。

融合了经典 UTXO 模型和前沿 DAG 技术的Qitmeer网络，正在稳步向前。

Qitmeer经济模型小组