Stratum V2

Eva 有一台 ASIC，即专门用于比特币挖矿的设备。她把它接入矿池，由矿池协调多名矿工并分配收益。矿机寻找符合要求的计算结果，以便把一个新区块，也就是一批交易，加入 Bitcoin 的历史记录。她需要矿机收到正确任务，计算结果也确实送到自己选择的矿池。以后，她还想决定尝试放入区块的交易。Stratum V2 负责这些参与者之间的通信。Mining Protocol 是基础；Template Distribution 和 Job Declaration 是可选部分，分别帮助提供区块资料和商定自选任务。因此，两家都标着 V2 的矿池，实际提供的能力可能不同。 [1] [3]

Stratum V1 让矿工协作更容易，但其常见的未加密连接让途中消息仍可被读取。交易通常也由矿池选择。2019 年，Braiins 的 Jan Čapek、Pavel Moravec 与 Matt Corallo 等开发者共同提出 Stratum V2，希望让通信更安全、更高效，并让矿工更自主。规范公开，开发也在开放项目中持续进行。它没有另立一套比特币区块有效性规则，也不自动意味着收入更高。 [8] [6]

位于 Eva 与矿池之间网络路径上的第三方，不应能悄悄读取或修改挖矿消息。因此，V2 使用加密和消息完整性校验，这种机制称为 AEAD。规范要求远程连接进行最初的 Noise 密码学握手；在本地网络中，是否使用该握手可以是可选项。客户端用从可信渠道获得的矿池授权公钥验证服务器。这个公钥用于检查服务器证明自身身份时所用的数字签名。这保护的是传输，而不是所有环节：矿池仍然看得到交给它的数据；加密也不能证明固件安全、账目正确或矿池有能力支付收益。 [2] [10]

Eva 不一定需要更换挖矿设备。Translation Proxy 是一个中间程序，可以接收旧矿机的 Stratum V1，再用 V2 与矿池通信。但保护后一段连接，不会改变 ASIC 到代理之间的原有通信：那一段仍是 V1，需要单独保护。代理也能共同服务多台矿机，减少相同数据的重复发送。仅仅完成协议转换，并不代表 Eva 已能选择交易；这还需要额外功能及矿池配合。 [7] [8]

要选择交易，Eva 首先得知道哪些交易有效，以及新区块应接在哪个区块之后。她可以从自己的全节点取得这些信息，由节点独立验证比特币规则。Template Provider 是提供区块模板的软件：模板是未来区块的草稿，不是已完成的区块。它可以使用 Bitcoin Core，或其他具有相应支持的节点。Template Distribution 直接推送更新，不必反复调用 getblocktemplate。NewTemplate 与 SetNewPrevHash 通知模板及其与前一区块的衔接；RequestTransactionData 请求交易数据，SubmitSolution 送回找到的解。 [5]

Eva 使用 Job Declarator Client：这个程序接收她的模板，并与支持 Job Declaration 的矿池商定使用方式。在 Full-Template 模式下，它通过 AllocateMiningJobToken 申请任务标识，用 DeclareMiningJob 列出交易，必要时回应 ProvideMissingTransactions，再向挖矿服务器发送 SetCustomMiningJob。Coinbase-only 模式不预先披露交易列表，也不使用 DeclareMiningJob；它使用分配的标识，以及 coinbase 的资料。这里的 coinbase 是承载区块奖励的特殊交易。矿池可以拒绝方案，所以备用连接也很重要。自选交易能把决策分散给更多矿工，但不会免除矿池支付收益的义务。 [4]

理解前面的例子不必记住消息名称，但配置或开发软件时，准确格式就很重要。V2 用二进制传输数据，即双方约定的机器可读表示。消息头长 6 字节，extension_type、msg_type 和 msg_length 分别标识扩展、消息类型和内容长度。建立密码学通信后，第一条协议消息是 SetupConnection，用于协商协议、版本和功能要求；SetupConnection.Success 确认成功。因此，服务上写着 V2，不能替代具体程序之间实际完成的协商。 [1]

通道是同一连接内独立的挖矿会话，不是另一个区块链，也不是支付通道。Standard Channel 分配针对区块头的任务；区块头是区块数据的简短摘要。Extended Channel 允许中间程序利用 extranonce 分配更大的尝试空间，extranonce 是 coinbase 交易中可变化的部分。Group Channel 则便于同时向多个通道分发任务。OpenStandardMiningChannel 和 OpenExtendedMiningChannel 用于打开相应会话。实际原因很简单：如果两台矿机测试完全相同的可能性，就会花电做重复工作。 [3]

矿池需要不断衡量 Eva 的贡献。Mining share 是达到所分配难度门槛的结果；大多数 shares 达不到区块所需的、更严格的网络门槛，但有些也能达到。NewMiningJob 或 NewExtendedMiningJob 提供任务，SetNewPrevHash 激活与前一区块的衔接，SetTarget 设置通道门槛。SubmitSharesStandard 或 SubmitSharesExtended 发送结果，其中包含任务标识、序号及可变化的区块头数据。结果被接受，还不等于钱包收到付款。矿池如何计酬，与区块是否符合比特币规则，仍是两件事。 [3]

她先确认自己的设备、软件和所选矿池支持哪些功能，再弄清哪段连接受到保护、验证密钥来自哪里，以及自己只想要更安全的传输，还是也想选择交易。后一种情况需要可用的 Template Provider、Job Declarator Client 和相应矿池支持。她要观察延迟、被拒绝或已过时的 shares、错误日志及故障时的行为。说明文档必须对应所用版本。Stratum V2 可以改善挖矿协作，但不能代替安全的设备管理，也不改变全节点验证比特币所用的规则。 [6] [7]