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“难度炸弹”下,以太坊矿工在19年或将消失?| 五六智库


近期原定于区块高度7080000进行的以太坊君士坦丁堡硬分叉由于“重入”“”漏洞再次被推迟到区块高度7280000激活。鉴于以太坊网络难度炸弹的存在,硬分叉显得迫在眉睫,伴随着时间的推移,以太网络的挖矿难度就会不断增加。当然要想搞清楚其中的厉害,首先我们就要先来了解一下「难度炸弹」。

什么是「难度炸弹」?
「难度炸弹」是一个基金会执行的原始以太坊协议,是一段写在以太坊挖矿算法里面的代码,它是一种每挖出10万个区块后会呈指数型增长一次的难度因子,以太坊的挖矿难度除了与上一个区块的难度和出块时间有关,还与该难度因子有关。
图1 「难度炸弹」增长模型

数据来源:五六智库
参考难度模型,相比较目前以太网络的全网算力,「难度炸弹」将在大约区块高度到达370万的时候开始发挥作用,并在大约410万高度时加速影响,此时,每挖出10万个区块,挖矿难度都将成倍增长,直至矿工难以挖出新的区块。

为何引入「难度炸弹」?
众所周知,以太坊为了保障网络的去中心化,采用的是与比特币相似的工作量证明POW机制。但是与比特币不同的是,在以太坊的节点上除了像比特币那样运行一个钱包账本外,同时需要运行一个被叫做以太坊虚拟机的东西,不仅仅每个节点上的账本都完全相同,其每个节点虚拟机上所运行的程序也是一样的。但是当所有的节点都只能同时做一件事的时候,这就意味着整体网络能够处理的任务量是非常有限的,其受制于网络中单个节点所能处理任务的上限。
分片技术(Sharding)被Vitalik以及大多数以太坊开发者认为是解决以太坊性能的主要解决方案,但是分片技术却恰恰是与当下的POW机制相矛盾的,或者说在POW上加分片很难实现。分片是指把一个大的数据库进行水平分区,分成更小、更快、更容易管理的部分,这些小的数据就是大的数据库的片;而在以太坊上简单说就是将以太坊网络划分成若干能够处理交易的较小组件式网络,不同的验证节点会因为不在同一分片而分别执行不同的任务,因此如果整个网络拥有了100个分片,那么整体的处理性能将会是原来的100倍。假设在工作量证明的机制下,网络被分成了100个分片,那这个时候较小的片就很容易处在被恶意矿工掌控的危险之中,因为攻击者只需要1%的hash算力就可以完全控制一个分片;所以以太坊要实施分片,那么就需要改变以太坊的POW共识机制。
所以「难度炸弹」的存在就是为了顺利实现以太坊共识算法的转变。在POW共识机制中,矿工的地位举足轻重。一旦转变成POS共识机制后,权利和利润的天平就将从矿场主转移到投资者和区块使用者手中,对于矿工来说可以说是灭顶之灾,届时「难度炸弹」就将发挥威慑作用,通过时间的推移,逐渐削弱旷工的权益,避免最终共识机制的转换产生太大的社区分歧。

「难度炸弹」的演变
上面我们说过「难度炸弹」将在区块高度到达370万左右的时候开始发挥作用,当前以太坊的区块高度已经到达715万左右。按照「难度炸弹」的模型,当前以太坊的矿工不是早就该寸草不生了吗?
图2 以太坊区块奖励时间表

数据来源:https://www.etherchain.org/charts/blocksPerDay
从图上绿框内可以看出,在2017年3月,区块高度在370万左右,以太坊「难度炸弹」首次爆炸,以太坊挖矿难度断崖式提升,出块时间被延长至30秒(以太坊目前正常出块时间15秒左右)。直到2017年10月,以太坊拜占庭升级在区块高度437万激活时,上一次「难度炸弹」的影响被消除。
因为POS机制还没有准备好,如果不停止「难度炸弹」,将严重影响以太坊生态,所以在拜占庭升级中包含了「EIP 649」协议,用于推迟「难度炸弹」。
图3 EIP 649代码

数据来源:https://github.com/ethereum/go-ethereum
通过「EIP 649」代码可以看出,「难度炸弹」被推迟了300万个区块,并将区块奖励由 5 以太坊         降为 3 以太坊        。
不难推理,加上拜占庭升级时推迟的300万个区块,也就是说当区块高度再次到达670万左右的时候,「难度炸弹」又将再次发挥作用,从图2中的红色框内区块奖励的下跌已经得到充分的反应。
图4 君士坦丁堡升级时间

数据来源:https://fork-eth.btc.com/
最新的消息我们知道,以太坊的君士坦丁堡升级将在区块高度728万时激活,在这次升级过程中通过「EIP 1234」协议,将以太坊当前区块高度减去500万作为「难度炸弹」计算高度,并将区块奖励由 3 以太坊         降为 2 以太坊        。届时此次「难度炸弹」危及又将被解除。

「难度炸弹」的影响
「难度炸弹」的影响最直接的当然是矿工。但是在以太坊升级转型的方向上,矿工是必然的牺牲品。转变成POS机制,矿工将不复存在;维持POW机制,以太坊无法解决扩容问题,永远局限于当前的网络拥挤,随着技术的进步,以太坊必将被时代淘汰,价值的下跌导致矿工依然无法生存。
当然归根结底,我们最关心的还是对于价格的影响。
图5 以太坊价格走势图

数据来源:https://www.bitfinex.com/t/以太坊        :USD
图中红色框内为以太坊上一次爆发「难度炸弹」的价格走势。图中可以很清楚看到,在「难度炸弹」爆发期间,以太坊价格整体呈上升趋势,但是小编觉得影响价格的因素太多,「难度炸弹」却不能算为其中一个:
1、 决定矿工利益的并不是「难度炸弹」,而是以太坊的发展方向。
2、 「难度炸弹」是可调节的,不管是拜占庭还是君士坦丁堡升级,在没有做好转变成POS机制准备之前,「难度炸弹」的影响是有限的。
3、 「难度炸弹」只是辅助以太坊网络转型的一个手段,影响「难度炸弹」的主要因素还是社区开发者的项目进度情况,相比较于项目的发展情况,「难度炸弹」的影响都是被动的。

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