什么是自私挖矿
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理解比特币激励机制
自私挖矿如何运作?
自私挖矿是否对比特币存在威胁?
总结
什么是自私挖矿
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什么是自私挖矿

什么是自私挖矿

高阶
发布时间 Mar 27, 2020更新时间 Apr 28, 2022
4m

理解比特币激励机制

比特币是公平公正的激励游戏。在去中心化生态系统中,参与者获得相对公平的收益是网络长期稳定运行的关键。财务激励是节点维护网络安全的主要动力——节点诚实行事会获得奖励,反之则丧失奖励。
这种情况在加密货币挖矿领域屡见不鲜。各方将大量资金投入到硬件设备与电力消耗,希望通过为区块链新增区块来回收资金并转为盈利。矿工若要实现收益最大化,最简单的方式就是按规则行事。
在链上添加新区块后,矿工将获得这笔交易的所有费用,外加部分新产出的代币。我们将这部分新代币称为区块奖励。每新增21万个区块(大约四年),所获代币将会减半。在撰写本文时,奖励为12.5 BTC,几个月后将会变成6.25 BTC。
挖矿方面的财务激励机制加剧竞争,最终提升了网络的安全性与去中心化程度。部分人推测,这些激励措施可能被操纵。在本文中,我们将讨论自私挖矿的概念。 
如需深入了解比特币的激励机制,敬请阅读《加密货币经济学入门》


自私挖矿如何运作?

早在2013年,研究人员Ittay Eyal和Emin Gun Sirer就通过论文《简单多数原则似乎不够?比特币挖矿非常脆弱》(Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable)阐述了有关自私挖矿的探索和研究。与公众的普遍观念不同,这篇论文认为,比特币的矿工激励机制存在缺陷,最后会导致网络呈现中心化。

下面我们通过具体示例解释自私挖矿。假设哈希率在Alice、Bob、Carol与Dan中平均分配,四人各占25%。Alice、Bob和Carol按规则行事,但Dan试图让整个系统为自己牟利。

正常情况下,矿工挖出的新区块会立即入链。这也是诚实参与者Alice、Bob和Carol执行的操作。然而,Dan在挖出新区块后有所保留(并未让有效区块入链)。更幸运的是,他先于其他人连续挖出两个区块。

假设目前挖出了10万个区块,而Alice、Bob和Carol正在尝试挖出第100,001个区块。Dan找到了新区块,但并未在网络中发布。此时生成了两条链,即公链和Dan的私链(后者较长)。当其他人正在挖掘第100,001个区块时,他却已经挖出第100,002个区块。

因此,Dan的私链领先其他链两个区块。如果好运持续下去,他的私链总能比其他链多出两个区块。当其他人努力追赶,仅落后1个区块时,他便公布自己的私链。

目前,Dan公开的私链比其他人使用的链更长。根据所谓的最长链规则,我们使用的正确链是PoW(工作量证明 - 该指标也称链内工作)积累最多的那一条。因此,如果节点检测到积累众多工作的链,则会切换至该链并为其贡献算力。

此时,Alice、Bob与Carol才发现Dan的私链才是需要遵循的目标。他们之前在其他链赚取的所有奖励都将不复存在,但Dan在该链挖出的区块可以获得奖励。


自私挖矿是否对比特币存在威胁?

在这种情况下,如果参与者按照预期方式工作,获得的奖励确实会变少。另外,自私挖矿极其浪费资源。但请注意,希望实施这种行为的人比其他网络参与者更具战略优势。因此,会有矿工追随攻击者,让情况雪上加霜。

在他们的论文中,Eyal和Sirer强调,网络中的各方会与自私实体合作来实现利益最大化,自私挖矿会逐步拉高矿池的哈希率,最终转变为重大风险。倘若单一矿池抢占了大部分算力,就有可能会发起51%攻击

然而,也有很多人认为这种行为不构成威胁,因为矿工会有一些意识形态考虑,而且还有奖励机制可以维持网络以去中心化的机制运行。生态系统遭到破坏会让矿工对电力与设备的投资血本无归,盈利更是天方夜谭。


总结

如果矿工联盟成功实施自私挖矿,确实会为参与者创造可观的收益。最糟糕的情况是,这种激励模式会引诱诚实的矿工参与自私挖矿,严重危害比特币的去中心化。

但是从更宏观的角度分析,各方通过这种方式联合起来的做法毫无意义。毕竟,网络遭到严重破坏会导致比特币下跌,而这会直接削弱挖矿业的盈利能力。