研究生有区块链专业的大学:算力集中孰好孰坏

  TokenAnalyst最近的一份报告(https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-01-31/bitcoin-s-network-operations-are-controlled-by-five-companies)称,一家矿场能够控制大约50%的比特币哈希率。这一观察基于以这个事实:五个大矿池成立了合资企业来启动一项新的云挖矿服务。

  

  到了2020年,比特币已成为高度中心化的系统;人们对系统的信任越来越集中在少数几个大矿池。加密货币研究公司TokenAnalyst表示,比特币网络哈希算力的集中化应引起关注,因为它会破坏网络的去信任模型。

  这种说法与人们所持的观点是一致的,即比特币依赖于哈希算力的去中心化才确保其安全的。但这对吗?

  算力集中是不可避免的

  毫无疑问,一个拥有100%哈希算力的矿工比拥有10%哈希算力的矿工们对网络有更高的控制权。一个算力占据很大比例的矿工可以重组区块链来实现双花,甚至阻止任何不想要的交易进入区块链。

  如果这样的矿工作恶、损害用户利益,这是否意味着用户应该尽一切努力防止哈希算力的集中呢?

  前Bitcoin Core开发人员Greg Maxwell认为这是徒劳的,因为“ [攻击]甚至不取决于一个人拥有太多的哈希能力。如果100人中每个人都有相等的算力,并且其中大多数人进行合谋来撤销已经打包完成的交易,那么攻击也将奏效。”

  这种看法很重要,因为它表明我们永远不能排除算力的集中化。矿工总是能够相互串通,形成单个矿池。信任一个可以在一次电话会议后就会崩溃的系统是很荒谬的。如果矿工通过相互勾结可以赚更多的钱,我们应该期望他们这么做。

  根据Maxwell的说法,这个问题可能没有解决方案,因为“任何可以阻止一方拥有过多权限的机制几乎肯定让你想完全地替代挖矿。”

  那么,如果PoW机制中哈希算力的集中化或者PoS机制中权益的集中化是不可避免的,那么为什么要担心呢?

  算力集中并非坏事

  答案是,比特币的设计没有假定算力是广泛分布的。这根本不是必要条件。相反,它只是假设矿工是理性的。这是完全不同的。理性意味着代理做对他们最有利的事,即使这意味着与其他矿工联合起来攻击系统。

  中本聪在白皮书中(https://bitcoin.org/bitcoin.pdf)是这样解决这个问题的:

  这种激励可以有助于鼓励节点保持诚实。如果一个贪婪的攻击者能够集合比所有诚实节点更多的算力,他将不得不选择使用它来偷回他的付款来欺骗人们,或者使用它来生成新的代币。他应该发现,遵守这些规则比破坏系统和让自己的资产无效是更有利可图的。

  我们来稍稍解释一下。正是新挖出的比特币和交易费这样的激励措施促使大多数人“保持诚实”。中本聪意识到,阻止“贪婪的攻击者”控制系统的唯一方法是使遵守规则比攻击系统更能带来回报。

  这是保证比特币安全的关键,同时也是比特币设计中最容易被误解的方面。

  经济学家Paul Sztorc甚至说,“只要设想到总是能与其他人完美地配合,他就感到是能赚到钱的。具体来说,这所有的哈希算力实际上是由一个人拥有和操作的,我们可以称其为“贪婪先生”。[...]为什么贪婪先生没有“双花”呢?(他可以随时重组区块链。)其实,贪婪先生更喜欢让所有的新币归自己所有,而不是损害系统(和让自己的资产无效)。”

  我必须承认,我对我最初认为的比特币安全模型不满意。如果比特币在一群勾结的矿工获得51%的哈希算力的情况下是脆弱的,我们如何能够监视(更不用说预防)呢?此外,考虑到BTC中几个矿池控制着比它们整个网络更大的哈希算力,为什么像 BCH和 BSV这些分叉币没有经常受到攻击?

  当我意识到哈希算力集中化实际上并不重要时,这种认识的不一致消失了。比特币之所以安全,不是因为它不可能被攻击,而是因为它的攻击成本很高。

  攻击成本

  攻击的成本与攻击者拥有多少哈希算力直接相关。这是我在2019年与Curtis和Prestwich发表的一篇论文(https://uncommoncore.co/wp-content/uploads/2019/10/A-model-for-Bitcoins-security-and-the-declining-block-subsidy-v1.06.pdf)的重要发现。在简化模型中,我们估计比特币挖矿的整个现值约为658,800 BTC或按当前比特币价格计算为60亿美元。(因此,60%的哈希算力价值约395,000 BTC或36亿美元,依此类推。)

  这些矿工的现值取决于网络的价值,因为他们的未来收益完全来自区块奖励。如果比特币发生某种事情,使用户对系统失去信任,那么这些658,800 BTC可能会实际损失其价值,从而导致巨大的机会成本。

  假设拥有60%哈希算力的攻击者决定攻击网络。如果这次攻击仅使比特币的价格下跌10%,这是一个相当保守的猜测,他将损失3.6亿美元的未来收益。这是他攻击的机会成本。

  这个数字(也称为安全边际)使我们了解了攻击者让攻击达到收支平衡所需要承担的成本。而且,这还不包括另外40%的哈希算力让系统正常运行的能力。

  Savolainen和Soria在最近的文章“大而不要作弊”(https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3506748)中重复了相同的逻辑。作者得出的结论是:“根据过去的观察,矿池集中并不表明存在双花的高风险。[...]这一结果证明了众所周知的经济学见解,即可行并不意味着是可取的。”

  重点

  算力的集中是不可避免的。由于对比特币的攻击会导致机会成本随攻击者控制的哈希算力成比例增长,因此算力集中并没有坏处。拥有许多哈希算力的攻击者将会蒙受巨大的损失。

  因此,这个系统确保拥有更多控制权的矿工从其的保护中获得更多的既得利益。

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