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          币安研究院发布对门罗币最新分叉观察:社区需要在中心化与安全性之间权衡利弊

          币安Binance ·

          04月12日

          热度: 7426

          门罗币(Monero)最近对动态区块大小的升级将有助于防止某些特定攻击。

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          要点

          门罗币(Monero)最近对动态区块大小的升级将有助于防止某些特定攻击(如“大爆炸攻击?#20445;?#21363;发送大量垃圾交易,使区块大小超出节点能够支持的容量)。

          这是门罗币自诞生以来为抵抗ASIC矿机而进行的第三次工作量证明算法调整。但之前两次门罗币为抵制ASIC矿工而进行的分叉并未产生持久的效果:对抗ASIC?#23548;?#19978;是一场永不停歇的猫鼠游戏。

          此次分叉后,矿工参与度的降低导致了算力?#22270;?#31639;?#35759;?#30340;下降。计算?#35759;?#30340;降低意味着更高的挖矿效率,由此 GPU/CPU 矿工的收益率升高。

          然而,Coinhive等公司?#35328;?#20572;门罗币挖矿服务,并称门罗币价格下降是做出该项决策的关键原因。尽管 GPU/CPU 矿工盈利能力大幅提升,但绝对挖矿收入的增幅仍然较小。

          与其他采用工作量证明机制的区块链类似,排斥ASIC矿工会导致网络算力下降,并带来对区块链安全性的风险,门罗币社区需要在中心化与安全性风险之间权衡利弊

          自门罗币诞生5年以来,其开发者为了产生“ASIC抗性”而对门罗币软件的工作量证明机制进行了三次调整。 
          门罗币开发团队通常会出于各种原因(提高安全性或添加隐私功能)安排每年进行两次升级。由于在这些分叉上存在分歧,门罗币多年来分化成了好几个版?#23613;?br>例如,2018年4月,由于门罗币社区对更新调整有不同意见, 门罗币产生了多条分叉链: Monero Original (XMO), Monero Classic (XMC), 及 Monero 0 (XMZ)。尽管这些项目都宣称体现“门罗币的最初愿景?#20445;?#20294;只有一个项目?#20004;?#20173;相对活跃,而开发者与公众对XM0和XMZ的热情在其发布后就迅速消散了。

          2019年3月的门罗币分叉

          最近的一次门罗币分叉发生于于2019年3月9日。但与2018年4月的分叉不同,此次分叉没有产生争议,也没有产生任何分叉链。这次的硬分叉有四大理由:

          • 对动态区块大小的算法进行更新预防大爆炸攻击(又称“滥发攻击?#20445;?/li>
          • ? 对工作量证明算法做出调整(由CryptoNight V8改为CryptoNight-R),以便“抑制网络内的ASIC矿工,进一步保留“ASIC抗性”
          • 增?#26377;?#25311;加密支付ID来提高交易同质化。交易同质化是指加密资产的可替代性增强,这意味着单个加密资产的历史无法被污染(例如比特币或莱特币的交易是可追踪的,一旦某一枚币被烙上违法的印记将永远无法抹去),因为它们的地址不是链接在一起的。简而言之,门罗币无法追踪到之前的持有人,从这一点来说它和实物票据非常类似。因此,每一枚门罗币都可以被视为刚“铸成”的新币。
          • 缩减数量编码的体积以及使用确定性掩码简化了代码提交过程。

          之前为排斥ASIC矿工而采取的措施并未产生持久的影响。然而,抵抗ASIC算力有点像“猫鼠游戏”,没有一种一劳永逸的方法可以完全杜绝ASIC挖矿。 在2019年3月的硬分叉之前,据报道门罗币的算力主要由ASIC矿工主导,ASIC矿机的全网算力?#21152;新?#39640;达 85%。因此,门罗币社区决定进行硬分叉升级,强制所有的参与者升级到新协议。

          门罗币2019年3月份分叉的结果

          1.增加了隐私功能并提升了安全性

          新添加的隐私功能(如添?#26377;?#25311;信息)使得追踪每?#24335;?#26131;的来源和目标地址变得更?#27704;选?#26377;几个国家(如法国)和美国的个别州(如德克萨斯州)正在探讨是否应该禁止隐私币,新添加的隐私功能可能会让各国面临更大的压力,可能更迫切的需要通过立法来直接应对隐私币所带来的问题。
          对于防范“大爆炸攻击”的对策改进,首先要解决的问题是区块大小会?#25163;?#25968;?#23545;?#38271;。

          • 对区块大小的计算做出限制: 此前,唯一对区块大小的限制是它不能大于之前100个区块的中位数。
          • 初始风险: 即便将单个区块最大化以提高后续区块大小的潜在限值,滥发交易攻击仍然可能发生。由于总区块链大小来源于所有现有区块的总?#20572;?#22240;此单个区块不断增大可能导致整条链?#25163;?#25968;?#23545;?#38271;,从而导致可用?#25490;?#31354;间较少的节点与网络断开连接。
            有关“大爆炸攻击”的详细说明,可参照 Noncesense研究实验室的Github页面
          • 解决方案: 首先,门罗币开发团队引入了前100,000个区块的长期中位数(“LT BlockWeight”)

          代码变更建议:

          (1) LT BlockWeight= min(BlockWeight, 1.4 * LT EffectiveMedianBlockWeight) 

          (2) EffectiveMedianBlockWeight =min(max(300000, MedianOverPrevious100Blocks(BlockWeight)), 50*LT EffectiveMedianBlockWeight) 

          (3) LT EffectiveMedianBlockWeight = max(300000, MedianOverPrevious100000Blocks(LT BlockWeight))

          未来,在区块数量达到50,000个之后,长期区块大小最多只能增长1.4倍
          第二项调整是矿工费用的变化,现在按照长期区块中位数计算,而不是按照之前100个区块中位数计算。在分叉之前,如遇网络拥堵客户可在最?#22836;?#29992;的基础上增付?#20013;?#36153;来获得优先交易权,但如果区块体积大于前 100 个区块的中位数,?#20302;?#21017;将扣留矿工的部分基本出块奖励。由于现在的费用是根据长期中位数来确定的,因此当交易量以较低的速度?#20013;?#22686;长?#20445;?#36153;用也不会减少。

          2. ASIC矿工被驱逐出局

          分析表明,门罗币主要是由ASIC矿机在挖矿,所以这些矿工?#38469;?#21040;分叉的影响。直接后果具体表现为以下三点。

          1. 全网算力?#26412;?#19979;降


          3月8日至10日期间,门罗币全网算力下降约70%,这也验证了分叉前的估计,证明ASIC确实在门罗币全网算力中占比较高。

          2. 区块盈利能力提升

          Binance Research通过客观中立的研究报告为投?#25910;?#25552;供深度的,数据驱动的数字资产洞见。分叉后,随着出块?#35759;?#38477;低了,每个区块对应的的挖矿盈利能力大幅提高,增幅超过200%。平均来看,门罗币网络挖矿?#35759;?#19979;降了70%以上,与算力的下降水平保持一致,这意味着分叉后相同的 CPU 或 GPU 卡平均可以挖出的门罗币是之前的近3倍。原因有以下两方面:

          • ASIC 在挖矿方面非常高效,因此它们的退出意味着门罗币将主要由通用设备(GPU)或一些类似?#24067;?#26469;挖矿,导致门罗币的平均可变成本大幅上升。
          • 降低网络?#35759;?#20063;为使用家用矿机的小型矿工提供了更公平的竞争环境。在经历了之前的分叉及相应的挖矿盈利能力跃升之后,可以观测到类似摩尔定律(图3)的现象,随着时间的推移,盈利能力在逐渐衰减,直到下一个分叉出现。这一次,挖矿盈利能力是否会再次衰退还有待观察,因为这也取决于门罗币的美元价格的变化。

          3. 出块时间短暂飙升


          就在升级后不久的3月10日,门罗币出块时间从平均2分钟飙升到10分钟以上。尽管分叉之后,ASIC矿工被立即排除,整体网络算力出现断崖式下降,但根据挖矿?#35759;?#30340;数学设计原理,?#35759;?#31995;数不会立刻下降而是逐渐下降。

          因此,矿工人数减少了,但他们却按照与分叉前相同的?#35759;?#22312;抢夺区块(网络算力较高),从而导致出块时间变长。有趣的是,在出块时间变长的情况下,未来区块高度上的任何调整都将延迟,从而导致出块时间延长的情况进一步加剧。大约36小时之后,平均出块时间才?#25351;?#21040;之前每块2分钟的正常水平。2018年4月的分叉毫无意外也出现了类似的情形(如上表中的第一个峰值所示,出块时间峰值接近10分钟)。

          结论:分叉的结果

          结果1: 对于采用家用矿机的矿工来说,挖矿仍旧很难获利

          尽管分叉之后,挖矿?#35759;?#38477;低了约75%左右,盈利能力大幅提升,但按美元绝对?#23548;?#31639;的环比增幅却相当低


          这说明,该项目试图让更多个体用户参与到网络中来的做法可能没那么有效,因为此次分叉后挖矿盈利能力绝对值涨幅仅为上一次分叉之后增幅(见表5中较高的黄色柱状图)的1/3,考虑进通用设备的?#24067;?#25104;本和电费后个人矿工很难真正盈利。但分叉前挖矿能力的 20-25%依旧得以保留,表明了一些矿工仍然期望强劲的价格反弹,或部分矿工有着较低的挖矿边际成本(?#28909;?#20813;费的电力)。相比之下,2018年4月的分叉(第一次分叉)对挖矿盈利能力的影响更大,因为门罗币价格比2019年3月份价格高出3倍多,因此两次分叉后,以美元计价的挖矿盈利能力变化幅度较大。

          结果2:算力低=遭到51%攻击的可能性更高

          由于ASIC矿工被强制“出局?#20445;?#31639;力下降70%多,导致网络受到51%攻击的风险略有上升。
          总体来说,ASIC矿工可能导致任何采用工作量证明机制的挖矿活动过于中心化,但排除ASIC矿工同样会给网络带来更大的“尾部风险”。

          采取“ASIC抗性”仍然是一场猫鼠游戏,?#35270;?#26032;算法的ASIC矿机可能很快出现,正如前两次升级猴一样,项目方需要在“避免中心化”与“提升挖矿参与率”之间平衡。也许可以采取一种替代性的解决方案,那就是在ASIC挖矿行业鼓励竞争、透明和合作,从而让社区能够更好地控制网络运营。

          无论是硬分叉、软分叉、有争议的分叉还是无争议的分叉,分叉都是加密行业的正常现象,而且频繁分叉可能表明加密网络的健康发展。无论此次分叉的结果如何,开发团队都将继续改进门罗币,而下一次的分叉将预计在2019年10月进?#23567;?/p>

          Binance Research通过客观中立的研究报告为投?#25910;?#25552;供深度的,数据驱动的数字资产洞见。

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