关于PoP

概要

Proof of PIN（PoP）是 MetaID 中的一个有趣概念，我们参考了比特币的挖矿原理制定了 PoP 机制。PoP值反映的是用户在MetaID 世界的“工作量”证明。在 MetaID 世界中，用户最小的“工作量”是发送一条 PIN，因此每条 PIN 都有一个哈希值，并且该将用户的PIN与其所在的区块难度结合。PoP 值反映了如下两个维度：

• 用户创建MetaID 数据的数量概况：创建 MetaID PIN越多，获得高难度的 PoP 值的概率越高

• 用户创建 MetaID 数据的算力消耗：PoP 值和MetaID 数据所在区块链算力情况挂钩，算力越高越容易获得难度高的 PoP 值

PIN 如同 SHA256 算力，PoP 如同难度哈希，算力越高则越大概率获得高难度的哈希值。

通过验证用户相关的PoP值，我们可以快速评价一个用户在 MetaID 世界的贡献度，也让 PIN有了等级和稀有度的概念。

计算方法

PoP 是通过区块的 MerkleRoot 和 PINID 用SHA256联合哈希，然后再与 BlockHash相乘，从而生成一个新的值。具体公式为：

PoP = hash(PIN_ID + Merkle_Root) * Block_Hash

得出的原始的哈希值然后进行8进制转换，转换后的结果即为 PoP。

以下为计算代码：

package pop

import (
	"crypto/sha256"
	"encoding/hex"
	"fmt"
	"math/big"
	"strconv"
)

func CalculateHash(pinid string, merkleRoot string) string {
	h := sha256.New()
	h.Write([]byte(pinid + merkleRoot))
	return hex.EncodeToString(h.Sum(nil))
}

func CalculateProductToHexStr(blockhash string, pinHash string) string {
	blockhashByte, _ := hex.DecodeString(blockhash)
	blockhashInt, _ := new(big.Int).SetString(blockhash, 16)
	pinHashByte, _ := hex.DecodeString(pinHash)
	pinHashInt, _ := new(big.Int).SetString(pinHash, 16)
	popByte := new(big.Int).Mul(blockhashInt, pinHashInt).Bytes()
	//计算总位数：32+32=64
	totalLen := len(blockhashByte) + len(pinHashByte)
	//需要补0的位数
	remainingLen := totalLen - len(popByte)
	for i := 0; i < remainingLen; i++ {
		popByte = append([]byte{0}, popByte...)
	}
	return hex.EncodeToString(popByte)
}

func ConvertToOctalHex(productHex string) (string, int64) {
	productByte, _ := hex.DecodeString(productHex)
	
	//转二进制
	bList := make([]string, 0)
	for _, b := range productByte {
		binaryB := fmt.Sprintf("%b", b)
		bList = append(bList, fmt.Sprintf("%08s", binaryB))
	}
	productBinaryStr := ""
	for _, b := range bList {
		productBinaryStr += b
	}
	productBinaryStr = productBinaryStr[:510]

	bCount := int64(0)
	for _, b := range productBinaryStr {
		if b == '0' {
			bCount++
		} else {
			break
		}
	}

	//二进制str转8进制str
	octal := ""
	for i := 0; i < len(productBinaryStr); i += 3 {
		binaryStr := productBinaryStr[i : i+3]
		num, err := strconv.ParseInt(binaryStr, 2, 64)
		if err != nil {
			fmt.Println("ParseInt error:", err)
			return "", 0
		}
		octal += strconv.FormatInt(num, 8)
	}
	return octal, bCount
}

func GenPop(pinid, merkleRoot, blockHash string) (string, int64) {
	//计算pinHash
	pinHash := CalculateHash(pinid, merkleRoot)
	//blockhash * pinHash
	productHexStr := CalculateProductToHexStr(blockHash, pinHash)
	//转8进制
	octal, bCount := ConvertToOctalHex(productHexStr)
	
	return octal, bCount
}

以下为计算实例：

func Test_pop(t *testing.T) {
	pinid := "77aac2ae323748dee3b8b1ae6b7c33c1c4466f568c572ea488f584f041f0de4ei0"    // 64 char hash
	merkleRoot := "e56011a241cb196fc4efbeafef051ca901761ffb569a43146582f9133bfd41d2" // 64 char hash
	blockhash := "000000000000000004c2db0441a47fd3574992d508b8d9d866a789d371aa5060"  // real block hash
	pop, bCountZero := GenPop(mockPinId, merkleRoot, blockHash)

	fmt.Println("POP:", octal)
	fmt.Println("POP-0:", bCountZero)
}

PoP Level（难度等级）

在MetaID系统中，PoP值的难度级别采用类似区块哈希的前缀 "0" 位数进行定义。具体而言，PoP值前缀中 "0" 的数量越多，其对应的难度等级（PoP Level）越高。系统规定，任何有效的PoP值至少应包含21位前缀 "0" ，作为最低标准。

为了高效评估和表达PoP的稀有性与难度，MetaID提出了PoP Level的设定。PoP Level为整数，目前体系中共有1至13级，主要应用于PIN稀有度的快速判定、MRC20等场景的资产铸造等。在不同主链环境下，PoP Level的起始标准有所区别，例如MVC常以1级为初始门槛，BTC则通常从6级起步。

具体难度划分为：PoP Level为1时，需满足PoP值前缀有22个 "0" ；PoP Level为2时，需要23个 "0" ；此后每提升一级，"0" 的数量相应增加1位。前缀 "0" 的数量越多，反映出PoP值的稀有性和算法挑战难度越高。

此外，PoP Level难度等级间为指数递增关系，即每提升一个等级，PoP值挖掘的难度为前一等级的8倍，极大增强了高等级PoP的安全性和稀缺性。

PoP Score（PoP分数）

PoPScore的定义与应用场景

PoP Score是为比PoP Level更加精细评估PIN稀有度而设立的数值。尤其在诸如MetaSo系统下的PEV值、MDV值等需细致区分PoP难度的场景下，PoP Score能够为每条PIN精准地评分和排序。每一条PIN都对应一个PoP Score，并会记录在MetaID系统中。

PoPScore的计算方法

a. 确定PoP Level整数部分

以某PIN对应的PoP值为例：

0000000000000000000000215206653161113226643512614250403542335511435340330664252463510373257440244542222437344512355773452022004517474440724217350505346711227665150775715

• 先统计前缀连续“0”的数量。假设上例有22个“0”，则对应的PoP Level为1，则整数部分为1。

b. 计算PoP Sub Octal

• 将前缀“0”全部去除后，取其后非0部分的前4位数字，作为小数点后的部分。例如，例中的4位为“2152”，并将其记录为PoP Sub Octal。则此步骤得到PoPSubOctal = 0.2152。

• 需要注意，PoP Sub Octal是特殊的8进制小数。

c. 8进制均匀化转换

• 为便于数值分布的均匀性，将8进制小数PoPSubOctal转换为[0,1]范围内均匀分布的十进制小数。此计算采用Octal Fraction To Uniform Decimal方法进行转换。

d. 求取PoP Sub Decimal

• 记最终的均匀化十进制小数为PoP Sub Decimal，并采用如下公式修正：

  PoPSubDecimal = 1 - octalFractionToUniformDecimal(PoPSubOctal)

  这样能保证小数值越接近0，对应的PoP Level Decimal越大，契合难度设计初衷。

e. 计算PoP Level Decimal

• 将整数等级和小数等级相加：

  PoP Level Decimal = PoP Level + PoP Sub Decimal

  例如，本例得到PoP Level Decimal约等于1.72。

f. 求取PoPScore

• 以8为底数，取PoP Level Decimal为指数，得到最终PoP Score值：

  PoP Score = 8 ^ PoP Level Decimal

  举例，8的1.72次方约等于35.7531（结果取小数点后4位）

计算结果

根据以上计算步骤，在本例中：

0000000000000000000000215206653161113226643512614250403542335511435340330664252463510373257440244542222437344512355773452022004517474440724217350505346711227665150775715

其PoP Level为：Lv.1

其PoP Score为：35.7531