NCE:減半后的比特幣網絡：大量S9礦機重新啟用，網絡算力下降40%，交易費上漲

編者按：本文來自Unitimes，作者：KarimHelmy&CoinMetrics團隊，翻譯：Johnny，星球日報經授權發布。摘要

區塊獎勵是目前礦工的主要收入來源。由于減半帶來的區塊獎勵減少會導致一部分礦工退出網絡，短期內，礦工的突然減少可能會使網絡更容易受到51%攻擊等安全威脅。網絡算力在不同類型的挖礦硬件之間的分布也會影響網絡的安全屬性。二級市場上的舊挖礦硬件的可用性對網絡構成了潛在的威脅。涉及nonce分布的新技術允許我們以數字方式來估計某些類型的挖礦硬件向比特幣網絡提供了多少算力，包括像S7和S9這樣較舊的硬件。現在看來，似乎之前曾大量離線的S9硬件已經重新啟用。目前，螞蟻礦機S9系列礦機占據了比特幣算力大約32%的份額。雖然S9礦機所產生的算力遠不足以對比特幣網絡發起51%攻擊，但它們的存在對網絡安全動態帶來的變化是很顯著的。減半快樂

5月11日發生了比特幣歷史上的第三次減半，即每個區塊新發行的比特幣數量減半。減半每隔21萬個區塊發生一次，即大約4年，直到比特幣發行量最終降至零。在最近的減半中，區塊獎勵從12.5BTC降到6.25BTC。在減半之前的這段時間，市場波動明顯，自減半后波動性有所回落。減半事件對比特幣網絡安全的影響是微妙的。區塊獎勵目前是礦工的主要收入來源，因此獎勵的減少會導致一些礦工退出網絡。由于可供分配的獎勵收入越來越少，利潤率越來越低，效率較低的礦工可能會突然發現自己處于虧損狀態。從長遠來看，隨著市場重新平衡，這些礦工通常會被更高效的挖礦作業取代。但在短期內，礦工的突然減少可能會使該網絡更容易遭受51%攻擊等安全威脅。此前我們在之前的文章中分析了減半對礦工經濟的影響。本文將探討類似的主題，重點討論減半對網絡安全性的影響和運行舊挖礦硬件的經濟性。在這個過程中，我們將使用nounce數據來估計當前比特幣網絡中的某些類型的挖礦硬件的流行程度，并討論舊挖礦硬件的存在如何影響比特幣的安全模型。減半與網絡安全

分析師：歷史數據表明減半后第10周開始BTC有望迎來新一輪牛市:如果歷史數據能夠預測未來，那么在比特幣第三次減半后的10周內，我們將迎來一輪大規模牛市。根據分析師Josh Rager發布的圖表，現在距離第三次減半后的第10周越來越近。比特幣減半后通常會出現價格下跌。但在第二次減半后的第10周，BTC價格在接下來的兩年里穩步上漲，在2017年12月達到近2萬美元的峰值。Rager表示，2016年的減半導致比特幣價格在525天里增長3000％以上。（Zycrypto）[2020/7/25]

比特幣礦工通過兩種方式獲得補償：一是區塊獎勵(直接受到減半的影響)；二是交易費。交易費通常是與區塊空間的需求成正比，因此在網絡擁塞和高流量期間交易費往往會增加。目前，交易費僅占礦工總收入的一小部分。在過去5年，只有大約4.4%的礦工收入來自于交易費。

交易費占礦工每日收入的百分比變化趨勢，圖源：CoinMetrics由于比特幣的區塊獎勵大約每四年就會減半，為了充分激勵礦工保護比特幣網絡的安全，交易費將需要增加。在鄰近此次減半之前，交易費已經上升至占礦工總收入的約17%；雖然區塊獎勵的減少已經增強了交易費的影響，但減半后交易費本身已經上升至近一年來的最高水平。交易費的增加可能被自減半以來網絡算力的降低所放大。網絡算力的降低是由離開網絡的效率較低的礦工造成的。算力的下降已經增加了比特幣網絡的出塊時間，因此減少了可用的區塊空間的數量。為了減少支出，礦工通常會聚集起來組成礦池(miningpool)，礦池是由某個運營商組織起來的松散礦工聯盟，通常根據礦工貢獻的算力來共享挖礦收益。個體礦工通常會根據一些因素在不同的礦池之間切換，最明顯的因素就是運營商收取的手續費。只要單個惡意實體沒有控制比特幣50%以上的算力，那么比特幣網絡就是安全的。在一種稱為51%攻擊的過程中，控制了50%以上的網絡算力的攻擊者可以審查交易并執行雙重花費(double-spends)。為了對網絡發起51%攻擊，攻擊者需要串通起來的最少礦池數量被稱為“Nakamoto系數”(Nakamotocoefficient)。撰文時，算力靠前的四大礦池將需要串謀起來才能對比特幣網絡發起51%攻擊。在比特幣的歷史進程中，這一數字(即發起51%攻擊時需要串謀起來的礦池數量)總體呈現上升趨勢，這表明比特幣網絡的去中心化趨勢在穩步增強。

神魚：比特幣減半后有大量低手續費的交易制造擁堵的假象:5月25日，魚池聯合創始人神魚發微博稱，減半后就有大量低手續費（20聰/vB）的交易制造擁堵的假象，不急著確認的交易給30聰/vB大概2-3天就能確認了 。根據bitinforchart數據，當前BTC平均交易確認時間為12.414分鐘，交易手續費為3.13美元。兩者曾分別于5月17日和5月20日達到近1個月高值。????[2020/5/25]

對比特幣網絡發起51%攻擊需要串謀的礦池數量(Nakamoto系數)的增加趨勢。“Nakamoto系數”并不是一個完美的衡量標準，并使得比特幣看起來比實際情況更加中心化。面臨巨額預付費用(比如前期投入的挖礦硬件費用)的個體礦工并不愿意攻擊網絡，這些礦工很可能會從一個惡意運行的礦池中叛逃(即選擇不對網絡發起攻擊)。盡管如此，礦池還是會選擇其成員礦工需要挖掘的區塊，并對成員礦工進行一定程度的控制(除非礦工叛逃)。攻擊者還可能通過諸如“羽毛分叉(featherforking)”之類的技術，用不到50%的算力來審查網絡中的交易。因此，通過“Nakamoto系數”這樣雖不完美的指標來量化礦工的集中性程度是很有用的。StratumV2協議是Betterhash的第二代Stratum協議實現，對最初的Stratum協議進行了修改(備注：Stratum協議是目前最常用的礦機和礦池之間的TCP通訊協議)。該實現建議讓個體礦工來選擇他們要挖掘的區塊，而不是讓礦池運營商來選擇。這種對礦池的運營方式的潛在改進將使更多的權力掌握在個體礦工手中，進一步增加網絡的去中心化。除了網絡的算力分布在不同的礦池實體之外，算力在不同類型的挖礦硬件的分布也對網絡的安全屬性產生重要的影響。強化挖礦硬件

外媒：減半后或有30%的比特幣礦工關閉礦機:Bitcoin.com發文稱，由于挖礦獎勵減少導致該業務變得無利可圖，大約三分之一的比特幣挖礦公司可能已經關閉了他們的礦機。根據Poolin礦池副總裁Alejandro De La Torre的說法，占整個BTC網絡算力15％至30％的礦工已經在關閉的過程中。他認為，那些使用電成本較高的、運營效率低下的“老一代”挖礦設備的公司（如使用比特大陸的S9礦機）將受到最大影響。De La Torre預計，由于大量無利可圖的礦工退出比特幣網絡，減半后的前1008個區塊將被緩慢挖出。考慮到前1008個區塊將具有減半前的難度，但回報僅有此前的一半，估計整個比特幣網絡中的30％將被擠壓。[2020/5/12]

為了向區塊鏈中添加一個區塊，比特幣礦工需要試圖找到一個nonce值，這個值需要使運算得出的區塊頭(blockheader)的哈希小于某個特定的Target值(即在對區塊頭進行哈希運算時，通過不斷修改nonce值，直至運算得出的區塊頭哈希值小于Target值。比特幣協議會對Target值每兩周調整一次，以此來調整網絡的挖礦難度)。計算和驗證區塊頭哈希值的速率被稱為哈希率(算力)，滿足這個條件的nonce值被稱為“goldennonce”。區塊頭的哈希值必須滿足的閾值(即Target值)是由網絡的挖礦難度參數設置的，該參數會根據網絡的出塊率來周期性地進行調整。雖然比特幣挖礦最初是通過CPU進行的，但挖礦過程通過GPU得以并行化并使挖礦在早期變得更加高效。而在今天，幾乎所有的挖礦都是使用包含了所謂的ASIC專用芯片來進行的。與其他挖礦設備相比，這些ASIC設備的運行速度更快，并行性更好，且更節能。購買這些設備需要大量的前期資本支出。這有利于網絡的安全，因為這要求礦工將資本鎖定在非流動性資產(挖礦設備)上，從而抑制了他們的惡意行為。但舊的挖礦硬件的存在改變了這種安全模型，因為這傾向于要求更少的前期資本投入(舊設備更便宜)，雖然會存在更高的運營成本(如電費等，舊設備耗能往往更高)。盡管除了硬件成本外，開辦礦場還有其他實際和后勤方面的成本，但舊硬件的存在使得進入挖礦市場大大減少了資本資產。由于挖礦行業的保密性，通常很難辨別哪些類型的挖礦硬件正被用于保護比特幣網絡。然而，新技術允許我們以數字的方式來估計某些挖礦硬件貢獻的算力份額。比特幣的nonce值分布(見下圖)向我們提示了被用于在網絡中挖礦的硬件類型。通過將這些數據與二級市場上的硬件價格信息結合起來，我們可以對價格低廉、略微過時的硬件所帶來的風險程度進行量化。有關我們對比特幣nonce分布的分析的詳細說明，請參閱我們的“TheSignalandtheNonce”系列文章第一部分和第二部分。

大咖零距離 | 比特幣突破1萬美金大關減半后會這么走！:5月9日11:00，金色盤面邀請八十多位行情大咖做客金色財經《大咖零距離》直播間，將共同探討《比特幣突破1萬美金大關，減半后會這么走！（下）》，敬請關注，掃碼下圖即可觀看直播。[2020/5/9]

在上圖的左側附近，nonce值集中在分布圖中較低處范圍。這是CPU挖礦時代礦工使用的隨機抽樣技術(以找出正確的nonce值)的結果，其中涉及到從0開始不斷向上遞增來測試nonce值。上圖還顯示，比特幣的nonce值分布也有條紋圖案，最早出現在2015年末，最近已經開始消退。這些條紋一開始很寬，然后突然變窄，然后再逐漸消失。圖中顯示了四條不同的條紋，每一條都可以通過其寬窄來指定。我們發現，這些條紋來源于比特大陸的AntminerS7和S9系列礦機對nonce值進行的抽樣。這些礦機的每一臺都曾是比特幣網絡中的主要礦機，而S9最近已經被AntminerS17礦機取代。條紋的寬窄分別是歸因于S7和S9系列礦機使用的抽樣技術。我們可以利用這一知識對S7和S9提供的網絡算力占比進行數值估計。

上圖：比特幣各類挖礦硬件提供的算力占比(%)，綠線表示S7系列礦機提供的網絡算力占比變化趨勢，橙線表示S9礦機提供的網絡算力占比變化趨勢，黑線表示其他類型的礦機提供的算力占比變化趨勢。根據上圖這些數字估計：S7及相關的硬件提供的算力比例在2016年5月份達到峰值(約61%)。當前，S7并僅提供了很小一部分的算力。S9及相關的硬件提供的算力比例在2018年5月份達到峰值(約78%)。當前，S9系列礦機只提供了大約32%的算力(即大約32%的區塊是由S9系列礦機挖出的)。這些數字與對這些類型設備提供的算力的估計是一致的：CoinShares在2019年12月發布的一份關于比特幣挖礦的報告估計，在同類硬件中，S9礦機提供的算力占到了約三分之二；今年3月份，北京的SparkCapital創始人預計，S9礦機提供了20%-25%的比特幣網絡算力。每種類型的挖礦硬件所提供的算力占比為我們提供了有關舊硬件對網絡安全構成的威脅的進一步視角。

區塊獎勵減半后BCH哈希率下降:金色財經報道，自本周BCH區塊獎勵減半以來，BHC的哈希率已經下降。根據Coin.Dance的數據，在徘徊在4,000PH/s以上之后，BHC的哈希率在4月8日以1,900PH/s結束。自4月9日開始，該數字已降至421PH/s。最新的Coin.Dance數據表明，BCH的哈希率為498PH/s。[2020/4/10]

上圖：各類比特幣挖礦硬件提供的算力(EH/s)，綠線表示S7系列礦機提供的網絡算力的變化趨勢，橙線表示S9礦機提供的網絡算力的變化趨勢，黑線表示其他類型的礦機提供的算力的變化趨勢。最頂部的虛線表示比特幣網絡的總算力的變化趨勢。上圖中最突出的就是保護比特幣網絡的總算力(淺藍色虛線)呈現指數級增長。S9系列礦機提供的算力在2019年8月份達到峰值，當時它們產生的算力大約是52EH/s。2020年2月份，S9礦機估計產生的算力以大約21EH/s達到谷底。現在，可能是由于比特幣最近的升值，大量曾經離線的S9硬件被重新啟用。這個硬件現在大約的算力是37EH/s。由于市場條件的迅速變化，這種影響可能無法持續。但是，這說明了在有利的條件下使用舊硬件進行挖礦的可行性，以及部署這種較便宜的硬件的方便性。S9礦機在二級市場上的售價僅為其零售價的一小部分：這些礦機的售價在20至80美元之間，而原價約為3000美元。考慮到當前的經濟環境和中國雨季帶來的廉價電力，礦工們發現這些設備是有可能盈利的。雖然離線重啟的S9礦機所產生的算力遠不足以對比特幣發起51%攻擊，但它們的存在確實對網絡的安全性動態變化意義重大。而使用比特幣PoW算法的其他區塊鏈平臺，包括比特幣現金(BCH)和比特幣SV(BSV)，可能會更強烈地感受到這種影響。目前，BSV的網絡算力約為2.5EH/s，而BSV的網絡算力約為1.8EH/s。減半后的比特幣網絡狀態

由于預期比特幣會減半，以及機構投資者興趣的增加帶來了樂觀情緒，比特幣的價格大幅上漲。自減半以來，比特幣波動性有所下降，價格繼續呈上升趨勢。減半還加速了交易費用的增長，并導致網絡算力略有下降。與比特幣減半相關的情緒將繼續影響市場，而減半本身也將繼續考驗比特幣能否成功轉型為這種一種模式，即礦工的收入主要取決于費用。減半的長期影響尚待觀察，但其對挖礦經濟和整個市場的影響已十分明顯。網絡算力方面，比特幣的哈希率在減半后已經降至81.66EH/s，比減半前的高點下降了40%。隨著效率較低的礦工退出網絡，哈希率將會下降。經過一段時期的動蕩后，高效率的礦工將取代效率較低的挖礦作業，比特幣算力可能會復蘇。然而，目前還不清楚這種更替周期將持續多久。

比特幣網絡算力變化趨勢，圖中虛線為第三次減半分割線。圖源：CoinMetrics出塊時間方面，由于哈希率的下降，比特幣的出塊時間已經上升到2018年末以來的最高水平(不包括2020年3月12日左右，當時由于比特幣價格的突然下跌和隨后的哈希率的下降，這段時間的出塊間隔時間急劇增加)。交易費方面，由于生產的區塊少了，對區塊空間的競爭就更激烈了，這導致了交易費用的增加。支付更高的交易費用會帶來礦工將交易打包進一個區塊中的幾率更高。因此，平均交易費用往往會在區塊空間溢價時期飆升。5月14日，比特幣的平均交易費用達到了2.88美元，這是自2019年6月以來的最高水平。同樣，5月14日，以太坊的平均交易費用中值達到了0.25美元，這是自2018年8月以來的最高水平。當交易區相對飽和時，交易費用中值往往會飆升。

比特幣出塊間隔時間(7天平均數)，圖源：CoinMetrics區塊大小方面，減半后，挖出的區塊數量的減少也導致了每個區塊大小的增加。5月17日，比特幣的平均區塊大小達到了1.32MB的歷史新高。見下圖：

自比特幣減半以來，以太坊網絡的平均交易費用也顯示出增長的跡象。然而，比特幣現金(BCH)、比特幣SV(BSV)、Ripple(XRP)和Litecoin(LTC)的交易費用并沒有顯著增長。見下圖：

各大區塊鏈網絡在比特幣減半前后的平均交易費用變化趨勢。圖源：CoinMetrics對于減半后的比特幣將迎來怎樣的趨勢，你有什么想說的？歡迎在評論區發表你的見解！

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