区块链:矿业科普|矿工为何打包空块?_ethnic

「知矿大学问答」是以问答的形式,邀请行业资深从业者,解答用户挖矿相关的提问。

来自@地摊小王子?的提问:

打包交易有手续费收入,为什么会有矿工打包空块呢?有人说打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工,这种说法对吗?

知矿大学小编@OWEN的回答:

比特币的空块是指,区块中仅打包了创币交易的区块。在《如果区块链会说话》一文介绍过,截止到目前,大约有9万空块,约占目前区块数量的14%。这其中很多空块是在比特币早期产生的,那时候用比特币的用户极少,链上几乎没有交易产生,所以矿工也只能打包空块了。

后来比特币链上交易多了起来,内存池一直有等待矿工打包的交易,这种情况下,为什么矿工还会打包空块??@地摊小王子提问是针对这种情况的,以下的回答也是针对这种情况的。

Polyhedra旗下跨链桥zkBridge已集成至Polygon:5月29日消息,ZK基础设施初创公司Polyhedra Network宣布旗下跨链桥zkBridge已集成至Polygon网络,用户可以在Polygon上使用由zkBridge提供支持的互操作性。[2023/5/29 9:48:53]

?01阴谋论

首先,打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工,这是彻彻底底的阴谋论。

假设真的有攻击者通过打包空块的方式来造成比特币网络拥堵,这种攻击非常低效,而且需要投入大量的成本。

目前比特币全网算力超过100E,全网矿工每天大约挖出144个块,每个块打包交易的上限在4000笔左右。假设恶意矿工想控制10%的算力来进行“空块攻击”,他们需要控制超过10E的算力,这么大的算力规模,不管是通过租用算力,还是买矿机来实现,都是一笔非常巨大的成本支出。

美股区块链概念股盘前上涨,比特矿业(BTCM)涨5.47%:11月8日消息,美股区块链概念股盘前上涨,比特矿业(BTCM)涨5.47%,SOS Ltd(SOS)涨5.21%,Coinbase(COIN)涨4.91%。The Orogen Group董事长兼花旗集团前首席执行官Vikram Pandit称,所有主要金融机构都将很快考虑交易加密货币。最大的希望是世界各地的央行都了解央行数字货币的好处,并继续接受和采用它们。[2021/11/8 6:38:54]

参考crypto51的即时数据来计算发起攻击的成本,crypto51给出了对比特币进行51%算力攻击每小时需要的成本,我们假设的是10%的算力,也就是这个攻击成本的五分之一,每小时大约需要花费¥53万,攻击成本非常高。当然这种攻击,还是可以得到区块奖励回报的。

俄罗斯矿业巨头Nornickel加入区块链倡议以助力负责任矿物采购:俄罗斯采矿和冶炼巨头Nornickel已经加入了一项区块链倡议,以支持负责任矿物采购和从矿山到市场的生产实践。作为负责任采购区块链网络(RSBN)的一部分,Nornickel此举将使其与整个矿产供应链上的其他行业利益相关者建立联系。

此前消息,Nornickel将很快在基于Hyperledger的区块链平台Atomyze发行由金属支持的代币。该平台现已与包括商品贸易公司Trafigura、金属精炼公司Umicore和供应链咨询公司Traxys在内的合作伙伴一起进行测试。首批代币将由Nornickel开采的钯、钴和铜作为支撑。该公司表示,在第一年,Nornickel期望将其总销售额的10%代币化,将来这个数字可能会上升到20%。Atomyze也将在美国和瑞士推出,但仅限于公司,而非个人。一旦俄罗斯有关数字金融资产的法律生效,并在国外得到进一步批准,预计年底前将开始实施。(NS Energy Business)[2021/1/15 16:16:28]

动态 | 德国比特币矿业上市公司转移到慕尼黑主板市场:据bitcoin.com消息,德国比特币矿业公司Northern bitcoin AG已经转移到慕尼黑证券交易所(Munich Stock Exchange)面向中型企业的二级市场M:Access。M:Access市场被视为寻求提高透明度、问责制和获得更多新资金的公司的一个关键市场。自2015年4月以来,该公司一直在慕尼黑交易所(Munich exchange)的场外交易市场(otc market)上市。[2018/10/2]

▲https://www.crypto51.app/?ref=block123

再来说“空块攻击”对比特币网络破坏效果。

空块攻击难以对比特币造成实质性的伤害,最终结果是损人利己、自讨没趣。

假设比特币网络已经很拥堵了,用10%算力进行“空块攻击”,相当于区块大小被恶意矿工人为“缩小“了10%,实际效果是平均每个区块能打包交易数量的上限”下降“了10%。比特币网络如果实在太拥堵,又会反过来降低人们链上交易的需求,网络就变得不再拥堵了,这样一来,“空块攻击”的效果就难以起到持续性效果。

综上,“空块攻击”需要付出高昂的成本代价,在攻击效果上也很难持续,打包空块是矿工发起“空块攻击”的这种言论是不明真相者的阴谋论。

矿工打包空块的真相是什么呢?

02真相

矿工挖矿是一场比拼速度的竞赛。不仅要看谁先找到了符合系统要求的解,还要把找到的解,尽快广播出去。快,对于矿工来说是一件贯穿始终的事情。

一个区块包含两部分,区块头和区块体。比特币客户端在对区块广播时,是将区块头和区块体分开传播的。区块头包含了版本号、父区块头哈希值、时间戳、默克尔树根哈希值、难度目标、随机数等6部分,它的大小只有80字节。交易信息被打包在区块体里。一个满载的区块大小为1M,它是区块头大小的12500倍。

越多的信息量,传播延时越长。区块头和区块体的大小差异,造成其他矿工会先接收到新区块头数据,一段时间之后,再收到区块体的数据。

收到区块头数据还没收到区块体数据的这段时间,对于矿工来说,也是有成本的,矿机依旧在运行。

矿工为了充分利用这段时间进行挖矿,就不能往区块里填充交易,也就说矿工只能尝试挖空块。这是因为矿工没有收到父区块打包的交易数据,不知道父区块打包了哪些交易,如果矿工往区块里填充交易,可能会把已经被父区块打包的交易再次打包,这会造成区块数据不合法,之前为此付出努力都变成了无用功。为了避免这种情况发生,在这段时间,矿工明智的做法是不打包交易挖空块。如果这段时间刚好挖到新区块,那么挖出的块就是空块。

粗略统计了一下,在待确认交易内存池持续不空的情况下,21万多个区块中,大约有0.75%的空块。另外这部分空块的出块时间,与其父区块的时间间隔都在几十秒之内,这样很好印证了我们前面给出的信息延迟的解释。

03总结

矿工打包空块是出于经济利益的考量,这样做是矿工最明智的选择。矿工为了充分利用这段时间进行挖矿,且避免与父区块中打包的交易发生冲突,就不能往区块里填充交易,也就是说矿工只能尝试挖空块。打包空块是恶意矿工为了对比特币发起“空块攻击”,这是典型的阴谋论。

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