孤块,钢与铁的关系

比特币的设计受到了生物学的启发。

孤块作为一个系统在比特币内部的竞争中起作用。比特币不是为了实现平等分配而设计的,它旨在创建一个竞争系统,让矿工和企业努力获得任何他们能得到的好处,这是一个内核具有竞争性的系统,它不适用于任何其他形式。

因为孤块的存在,比特币需要矿工在一定程度上保持低效率。这有助于对它们进行排序并确保它们正确地调整其资源,以确保不仅是投入到算力,增加网络的连接性同样是对比特币系统的重要方面的投资。孤块帮助矿工将投资分配到资源中。也就是说,孤块的建立可以激励矿工花更多的钱和资金来确保他们与其他矿工密切联系。

这都是事关矿工收益的。但是,就像所有商业上的事物一样,大多数人只看到了短期投入的沉没成本损失却忽视了其对整个系统的意义。

我建议阅读以下文字。

生物游戏

矿工互动这方面的游戏模型是 “猎鹿问题”。 这是基于 Jean Jacques Rousseau 关于两个猎人之间合作策略的假设(Skyrms,2004)。这些人可以联合捕猎雄鹿或单独捕杀兔子。回报最丰厚的是合作捕获雄鹿,它比捕野兔有更大的回报。狩猎雄鹿的要求更高,但需要相互合作。如果任何一个猎人单独追捕雄鹿,那么成功的机会可以忽略不计。狩猎雄鹿对社会最有益,因为这种活动创造了最佳回报。系统中这个游戏的问题更普遍的是它需要玩家之间更多的信任。

比特币通过引入不对称性改变了这一点。对于不同的行为而言,其成本会逐渐增加,并且与 “攻击” 相比,成本更偏向 “诚实” 策略。也就是说,我们已经引入了激励措施,使矿工更有可能采取行动来追捕雄鹿并使网络安全,而不是使他们叛逃或寻求小额收益。该系统对 “诚实” 的矿工予以奖励。

这个游戏有两个纯策略均衡,其中两个参与者(矿工)更喜欢低风险均衡而不是更高的收益均衡。该游戏既是帕累托最优又是希克斯最优,但次优和低效均衡对任一玩家造成的风险都较低。由于与其他玩家策略的收益差异小于最优解决方案的收益差异,因此更有可能选择此选项。说明这一点的另一种方式是均衡是收益主导,而另一种策略是风险主导。

这是这些游戏形式的问题。为了缓解风险回报困境,比特币引入了长期不对称性,随着时间的推移针对资源投入的不对称会变得更大。连通性的回报使得密集连接的系统的成本和风险位置低于预期。

矿工之间的策略包含了增加哈希率来阻碍连接性的相互矛盾的选择。我们在图 3 中显示了这一点,数字表示代表特定情况(采矿竞争市场)的支付数字,而广义关系采用以下形式:

结果不是关于将产生什么的明确陈述。 在这个游戏中,“鹿” 是 “创建一个近乎完整的小世界网络” 的愿望,而 “野兔” 是为了增加更多的哈希能力(即增加对 ASIC 的投资)。人们不希望自己在矿工之间创建一个更密集连接的网络,而是添加 ASIC 以增加矿工哈希率并最大化系统连接性的组合。在某些时候,更多的网络连接增加了矿工的利润,而另一方面,更多的哈希率作为投资更有效。

挖矿投资就像猎鹿问题一样

创建更密集连接系统的收益对于比特币中的矿工和用户都很重要,但是策略错位的风险导致次优均衡。所需要的是信令过程。信号将允许玩家与更优化的策略保持一致。拥有更多安全系统(更密集连接)不仅符合用户的利益,而且符合矿工的利益。对于经历这些事件的单个矿工而言,孤块是昂贵的(尽管不是整个网络的成本),并且做更好连接的矿工可以合理地期望更低的孤块率和更多的区块奖励。

随着猎鹿狩猎的收益与野兔狩猎的收益之间的比率减少,进入雄鹿狩猎的动机减少了。因此,将更多连接性变为任一矿工的主要目标的可能性就越小。 因此,不需要为矿工提供孤块的成本,就不太可能将玩家的策略从野兔改为雄鹿。

由于两个玩家都没有偏离的动机,因此这种策略的概率分布被称为游戏的相关均衡。 值得注意的是,该均衡的预期收益是 7(1/3)+ 2(1/3)+6(1/3)= 5,这高于混合策略纳什均衡的预期收益。

矿工可以轻松确定与每种策略相关的成本。这是通过利润和孤块的组合(以及通过具有孤块的个体矿工的相关损失)发出的信号来决定的。

矿工需要参与竞争。

每个矿工都需要做的更好,但不同于一个系统。对于许多开发人员和工程师而言,这可能是违反直觉的,但系统的设计使得每个矿工都能够更好地连接到整体矿工。他们竞争着却有更紧密地联系在一起,更密集地连接使得更低的延迟。如果矿工具有较低的延迟,该矿工可以获得比另一矿工多一点的增益。

相反,如果网络更有效,Sybils 的成本更低。这可能有助于家庭用户和树莓派机器,但不能帮助那些在游戏中使用皮肤的用户。比特币的设计不是为了让您在投票时没有任何兴趣而进行投票。那就是推特,它孕育着魔鬼和那些对系统毫无兴趣的人。

当我们提高比特币的效率同时,它允许更多的系统充当转发器并连接到网络,而无需在连接上花费同样多的成本。这使得那些不是矿工的人可以以较低的成本开始加入和伪装成节点。

一些微软研究人员在 “比特币和红色气球” 问题中正确地总结了区块链的问题(这适用于现在存在的许多问题,如以太坊)。 这些作者从未测试过该系统。他们没有调查比特币如何工作却假设网状网络。其他人完全没有理解比特币(再次关注网状结构),并提出了基于 Sybils 传播并接管 “私矿” 的不可行攻击。

挖矿不是发现区块;它是关于让你发现的区块给所有其他矿工。 这是一个至关重要的区别。 它不仅仅是对 ASIC 的投资来捕获哈希能力,还包括一系列其他部分。矿工需要意识到以下几个问题:

  1. 确保安全,
  2. 拥有良好的网络管理系统,
  3. 与其他矿工建立高带宽低延迟连接,
  4. 冗余,
  5. 密集的网络连接到许多地方,允许大量的区块和交易进入他们的系统和节点。

这就是使用非对称游戏创建的。

攻击者的成本远远高于诚实矿工的成本。矿工连接到所有其他节点的成本是系统的一部分。有一个最佳点,增加更多连接变得不那么有利可图。这可能是 98%或 99%或更高的连接性,并且将根据个人矿工成本而变化,但是这种成本与 ASIC 硬件和攻击的成本是不对称的。

通过 10GbE 网络,矿工可以轻松处理 4 GB 区块的连接。我家里就有一个。这没有什么特别的,任何体面的数据中心都具有更大的连接性。安装连接的 0.1%矿工的成本允许 1GB 的区块在 2 秒内在密集连接的系统中获得 1,000 名矿工以及矿工所需资金投入的 1%。 对于攻击系统的一组 Sybil 节点,此级别的连接将成本增加了 9 到 10 倍,使用网状网络和更低的连接需求。

这就是系统不对称的方式。

要攻击矿工,您需要将资金投入到需要长期资本投资的系统中。这不仅仅是购买一套 ASIC 矿工并连接到矿池。该矿池必须具有所需的基础设施,以允许矿池成员在不丢失区块的情况下获得收益,矿池矿工通常可以在矿池之间轻松切换。因此,寻求利用其地位的矿池很快就会成为破产的矿池。

攻击者需要能够拥有比网络其余部分更多的楞边(无序顶点或节点对,即节点之间的链接)。 更糟糕的是,它不只是拥有更多;要求在网络上具有更多的边缘。因此,如果我们有一个由 1000 名密集连接的矿工组成的网络,攻击者需要运行超过 500,000 个密集连接的系统才能充当 Sybils,以便能够像诚实的采矿节点一样具有相同的效果。

今天这种攻击的成本超过了 125 亿美元。它不仅运行了一些树莓派(UASF)节点,而且实现了密集连接的低延迟系统。这是一项重大投资,不是在一些虚拟机中,而是一个完整的密集基础设施,需要长期投资,因为其他矿工会看到它支持与你的节点的连接。因此,任何攻击网络的企图也不仅要求投资即时攻击,而且需要创造长期投资,获得并建立其他矿工之间的信任,发送区块,看起来好像在烧钱并寻求快乐,易于过滤的攻击之前,他们是采矿 “社区” 的称职成员,可以在几分钟内得到缓解。

矿工 Alice 和 Bob

Bob 和 Alice 的矿工们说,如果我们取一个小样本作为网络的假设子集,我们给他们每个人分配了相同级别的散列能力,我们就可以开始探索比特币的连接性和延迟意味着什么。在这个例子中,我们将 Alice 和 Bob 分别占整个网络的 50%。这并不现实,但假设 Alice 和 Bob 是两组具有不同策略的矿工。

我们从 开始,她和 各有 1000 单位散列功率。Alice 在系统、基础设施和网络管道方面进行了投资,使她能够以低于 0.2 秒的延迟(即使是大数据区块)连接到所有其他矿工。

Bob 和 Alice 需要交换区块

Bob 已经决定不在他的网络基础设施上花费太多,并且有 3.2 秒的大数据区块延迟。这不是一个巨大的区别,但我们来研究一下影响。

我们平均有 600 秒的阻塞时间。Alice 和 Bob 之间的时间差是 3 秒(3.2-0.2)或 0.5%(3/600),作为 Alice 的增益。这意味着 Alice 实际上是一个 50.5% 的矿工,Bob 现在是一个 49.5% 的矿工。从一个相同的位置,Bob 现在正在输给 Alice 一小笔钱。

为了让 Bob 独自使用 ASIC 获得这种优势,他将需要花费更多。

如果 Bob 再安装 21 个 ASIC 单元,混合之后是这样的:

请注意 Bob 如何使用 ASIC 投资增加 2.1%并增加 0.5%,而 Alice 已经将当前条款投入到网络基础设施的较小投资中,现在系统的实际效果如下:

正如我们看到的,网络的散列率增加了,与增加散列功率的成本相比,扩展带宽的成本变得更低。这是比特币的不对称效应之一。

它是一种控制装置,如果系统变得更有效率,它就会被破坏而不起作用。比特币是一个精心构建的激励和控制系统。正如我多次提到的,它是一个使用选定的加密工具的经济系统;它不是一个简单的加密系统。

鼓励矿工增加系统的连通性,使孤块带来的损失对他们来说很低。如果将其作为整个系统的变更进行,则这不是一个收益。使系统更有效降低了系统中允许攻击的不对称性,并降低了作为小世界而不是简单网格连接的动机。

竞争,而不是社会共识

比特币并没有失败,也没有失去社会共识;它的设计避免了不会落入这种陷阱。没有一个建立在社会共识基础上的强大系统。原因就是激励。如果你不需要投资于你正在做的决定,你不想花时间去理解它们。这就是民主的失败,也是为什么它经常导致煽动。人们在游戏中没有皮肤,而且几乎没有自己的风险。

比特币功能作为参与者,矿工和系统中的企业在这场游戏中有着切肤之痛。他们都必须投资。他们都必须冒着失去一切的风险,这意味着他们总是需要认真评估正在做出的决定。

当然,情况并非总是如此。在比特币的早期,价值比太低了。这一点是不可持续的,永远不会形成一个全球现金系统,它不能超过一个游戏系统,这导致许多人误解比特币认为这是它的设计目标。

孤块就是是矿工投票的方式

最后一点我得记下来。这就是说,孤块也是矿工投票和接受费用、有效区块或他们作为紧急市场寻求强制执行的任何其他东西的手段。

这是矿工们能够诚实投票的唯一途径。

矿工用他们的 CPU 能力来投票,通过扩展有效区块来表示他们接受此区块,通过拒绝对无效区块进行操作来拒绝无效区块。任何必要的规则和激励措施都可以通过这种共识机制来执行。

最后总结下……(只为今天)

这将是一系列文章中的第一篇,这些文章旨在解释人们认为比特币存在的缺陷,以及这些缺陷实际上是如何增强比特币的增长和规模的。

比特币(现金)仍然钢铁般坚强。在过去的几年里,比特币一直是钢制的,其他国家也开始提高纯度,寻求 “完美”。Bitcoin Core 团队在隔离见证上已经朝着成为纯铁的方向迈出了一大步。这是 Bitcoin Core 团队的失败。像铁一样,它的强度不足以承受即将到来的一切。


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