淺談自私挖礦
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淺談自私挖礦

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比特幣激勵機制

比特幣內的遊戲規則就是獎勵均衡。在一個去中心化的生態系統中,保持參與者的收益相對公平對於網路的生存至關重要。換言之,金融激勵驅使節點維護網路安全。而這也就意味著,如果節點誠實行事則他們會獲得獎勵,反之則無權獲得獎勵。

此種機制維繫著礦業的發展。各方將大量的資金投入到硬體裝置和電力消耗中,並希望通過為區塊鏈新增新區塊來回收資金並轉為盈利。礦工如果想要獲得最大回報,最簡單的方式就是按規行事。

在鏈上新增新區塊後,礦工將獲得該交易的所有費用,以及部分新產出代幣。我們將這部分新代幣稱為區塊獎勵,而所獲得的代幣每210,000區塊(大約每四年)減半。在撰寫本文時,獎勵為12.5BTC,而在幾個月之後將會變成6.25BTC。  

此種金融激勵機制帶來的就是高度競爭性,而這也正好提高了網路的安全性和去中心化。然而有些推測則表示該規則可能會被操縱。在本文中,我們就將討論一種可能的情況——自私挖礦。 

如果想深入瞭解比特幣內的激勵機制,請參閱《加密經濟學入門》


自私挖礦的原理

早在2013年,研究人員Ittay Eyal和Emin Gun Sirer就通過論文《Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable》發表了對自私挖礦的探索和研究。該論文的論點與人們普遍的觀念不同,認為比特幣的礦工激勵機制存在缺陷,且最後會導致網路的中心化。

接下來就舉例來解釋自私挖礦。假設雜湊率在Alice、Bob、Carol以及Dan中平均分配,各佔25%。其中Alice、Bob和Carol都按規行事,然而Dan卻試圖將整個系統為自己所用。

正常情況下,礦工在挖出新區塊之後會立即新增到鏈上,而這也是誠實參與者Alice、Bob和Carol們所執行的操作。而Dan則在挖出新區塊之後進行了保留(有效區塊,但並未新增到鏈上)。而更幸運的是,Dan還在其他人之前連續挖出了兩個區塊。

就比如說目前已經有100,000個區塊被挖出,且Alice、Bob和Carol正在嘗試挖第100,001區塊。而此時Dan找到了新區塊但並未向網路中釋出。現在就生成了兩條鏈,公眾鏈和Dan的私鏈(較長的)。並且當其他人正在挖掘第100,001區塊時,他卻已挖出第100,002區塊。

這時Dan的鏈就其他鏈領先兩個區塊。如果運氣一直持續下去,則他的鏈總能比其他鏈多出兩個區塊。而當其他人追趕上來,並僅相隔1個區塊時,他便公佈了自己的那條鏈。

Dan現在公開的鏈相比於其他人使用的鏈要更長。並且根據最長鏈原則,所使用的正確鏈是積累最多PoW(工作量證明)的那條。所以,如果節點檢測到積累了更多工作的鏈,那麼就將切換到該鏈,並將算力貢獻到其中。

再回到剛才的例子。現在Alice、Bob以及Carol就知道了Dan的那條鏈才是要遵循的。之前他們在其他鏈上所賺取的獎勵都將不復存在。而此時Dan在該鏈上所挖出的那些區塊就將獲得獎勵。


自私挖礦對比特幣的威脅

確實,如果按照被期望的方式工作,那麼參與者所獲得的獎勵會較低。同時自私挖礦也造成了資源的大量浪費。但請注意,那些想要進行此種實踐的人相對於其他網路參與者來說具有戰略性優勢。所以很可能會吸引其他礦工的加入,而這也會使情況更加糟糕。

在之前的論文中,Eyal和Sirer就強調隨著時間推移自私挖礦會促使礦池雜湊率升高,進而轉變為一種主要風險。網路各方會與自私實體合作來最大化利益。倘若單一礦池獲得了大部分的算力,則它很可能會嘗試進行51%攻擊

然而從礦工的意識形態以及作為去中心化執行的激勵出發此行為並不是一種威脅。因為生態系統的破壞只會導致礦工們無法收回之前的電力以及裝置投資,更別說轉為利潤了。


總結

如果礦工聯盟能成功實行自私挖礦,那肯定會給參與者帶來可觀的收益。而更糟糕的情況是,此種誘因促使更多誠實礦工走入自私一列,從而對比特幣的去中心化造成極大危害。

然而從更巨集觀的角度出發,以此種方式進行的聯盟幾乎毫無意義。畢竟,當網路遭到嚴重破壞時比特幣的價格會大幅下跌,從而直接影響礦業的盈利能力。