區塊鏈:礦業科普｜礦工為何打包空塊？

「知礦大學問答」是以問答的形式，邀請行業資深從業者，解答用戶挖礦相關的提問。

來自@地攤小王子?的提問：

打包交易有手續費收入，為什么會有礦工打包空塊呢？有人說打包空塊的礦工是制造比特幣網絡擁堵的壞礦工，這種說法對嗎？

知礦大學小編@OWEN的回答：

比特幣的空塊是指，區塊中僅打包了創幣交易的區塊。在《如果區塊鏈會說話》一文介紹過，截止到目前，大約有9萬空塊，約占目前區塊數量的14%。這其中很多空塊是在比特幣早期產生的，那時候用比特幣的用戶極少，鏈上幾乎沒有交易產生，所以礦工也只能打包空塊了。

后來比特幣鏈上交易多了起來，內存池一直有等待礦工打包的交易，這種情況下，為什么礦工還會打包空塊？?@地攤小王子提問是針對這種情況的，以下的回答也是針對這種情況的。

美國向數家日本公司發出信函要求對方停止在俄羅斯伊爾庫茨克州的加密貨幣挖礦業務:7月8日消息，英國《金融時報》援引消息人士的話報道，美國向數家日本公司發出信函，要求對方停止在俄羅斯伊爾庫茨克州的加密貨幣挖礦業務。[2022/7/8 2:00:39]

?01陰謀論

首先，打包空塊的礦工是制造比特幣網絡擁堵的壞礦工，這是徹徹底底的陰謀論。

假設真的有攻擊者通過打包空塊的方式來造成比特幣網絡擁堵，這種攻擊非常低效，而且需要投入大量的成本。

目前比特幣全網算力超過100E，全網礦工每天大約挖出144個塊，每個塊打包交易的上限在4000筆左右。假設惡意礦工想控制10%的算力來進行“空塊攻擊”，他們需要控制超過10E的算力，這么大的算力規模，不管是通過租用算力，還是買礦機來實現，都是一筆非常巨大的成本支出。

Bitfury CEO：去年比特幣礦業使用約58%的可持續能源進行挖礦:1月21日消息，美國眾議院能源和商業委員會于1月20日就加密貨幣的能源消耗舉行監督聽證會。前OCC代理署長、現任Bitfury首席執行官Brian Brooks表示，“一項消耗100 TW純煤或石油發電量的活動會給環境增加碳排放并消耗稀缺資源；一項消耗同樣電量的太陽能、風能和水電混合發電量的活動不會帶來這兩種影響。”他提供的數據顯示，去年比特幣礦業使用的能源組合中約有58%是可持續來源的，其中包括風能、水力、太陽能、核能和碳抵消，而美國整個能源網的這一比例為31%。Soluna首席執行官John Belizaire和Jordan Ramis PC股東Gregory Zerzan表示，加密挖礦實際上幫助可再生能源生產商出售原本會浪費的電力，從而為他們提供急需的資金。聽證會的大部分集中在區塊鏈技術的基礎上，讓立法者了解不同的驗證模型（如PoS）以及區塊鏈網絡的一些網絡安全問題，例如51%攻擊。幾位議員還詢問了比特幣挖礦可能產生的意外積極或消極因素。（CoinDesk）[2022/1/21 9:03:53]

參考crypto51的即時數據來計算發起攻擊的成本，crypto51給出了對比特幣進行51%算力攻擊每小時需要的成本，我們假設的是10%的算力，也就是這個攻擊成本的五分之一，每小時大約需要花費￥53萬，攻擊成本非常高。當然這種攻擊，還是可以得到區塊獎勵回報的。

蜘蛛礦池曹軍：認知能力、風控邊界、窗口期是礦業投資三大核心要素:IPFS100.com現場報道，2020年8月29日，由IPFS100.com、科技寺主辦的星際漫游沙龍活動在三里屯科技寺拉開帷幕。蜘蛛礦池聯合創始人曹軍帶來主題演講《ETH與IPFS挖礦投資的價值分析》。曹軍指出：目前大家接觸到的挖礦項目都是讓大家做存儲礦工，Filecoin挖礦其實是IPFS協議中對儲存礦工的一種獎勵機制，我們可以用一個公式簡單概括理解：Filecoin= IPFS技術+區塊鏈應用+數字貨幣。礦業投資有三個核心要素：認知能力、風控邊界、窗口期。認知能力層面，投資者對所投資的領域建立底層認知很重要，盲目投資容易掉坑里；風控邊界層面，止贏止損線很重要，不要用賭的心態看待投資；在窗口期層面，入場時機很重要，合適的時機進場容易賺到錢。[2020/8/29]

監管層“首刃”比特幣“礦業”，限期1月10日上報“引導退出”情況:近日幣圈中“央行1月3日召開閉門會要求限期關停比特幣礦場”的流言，《財經》記者此前已從接近央行人士處證實是誤傳。根據上述文件，有關部門開會商議虛擬貨幣“挖礦”產業監管事宜的具體時間，落定在2017 年 11 月 20 日。值得注意的是，根據文件，互聯網金融風險專項整治工作小組要求各地整治辦于 1 月 10 日前上報目前轄內“挖礦”企業基本情況及引導退出情況，這距離1月2日下發文件只有大約一周的時間。[2018/1/7]

▲https://www.crypto51.app/?ref=block123

再來說“空塊攻擊”對比特幣網絡破壞效果。

空塊攻擊難以對比特幣造成實質性的傷害，最終結果是損人利己、自討沒趣。

假設比特幣網絡已經很擁堵了，用10%算力進行“空塊攻擊”，相當于區塊大小被惡意礦工人為“縮小“了10%，實際效果是平均每個區塊能打包交易數量的上限”下降“了10%。比特幣網絡如果實在太擁堵，又會反過來降低人們鏈上交易的需求，網絡就變得不再擁堵了，這樣一來，“空塊攻擊”的效果就難以起到持續性效果。

綜上，“空塊攻擊”需要付出高昂的成本代價，在攻擊效果上也很難持續，打包空塊是礦工發起“空塊攻擊”的這種言論是不明真相者的陰謀論。

礦工打包空塊的真相是什么呢？

02真相

礦工挖礦是一場比拼速度的競賽。不僅要看誰先找到了符合系統要求的解，還要把找到的解，盡快廣播出去。快，對于礦工來說是一件貫穿始終的事情。

一個區塊包含兩部分，區塊頭和區塊體。比特幣客戶端在對區塊廣播時，是將區塊頭和區塊體分開傳播的。區塊頭包含了版本號、父區塊頭哈希值、時間戳、默克爾樹根哈希值、難度目標、隨機數等6部分，它的大小只有80字節。交易信息被打包在區塊體里。一個滿載的區塊大小為1M，它是區塊頭大小的12500倍。

越多的信息量，傳播延時越長。區塊頭和區塊體的大小差異，造成其他礦工會先接收到新區塊頭數據，一段時間之后，再收到區塊體的數據。

收到區塊頭數據還沒收到區塊體數據的這段時間，對于礦工來說，也是有成本的，礦機依舊在運行。

礦工為了充分利用這段時間進行挖礦，就不能往區塊里填充交易，也就說礦工只能嘗試挖空塊。這是因為礦工沒有收到父區塊打包的交易數據，不知道父區塊打包了哪些交易，如果礦工往區塊里填充交易，可能會把已經被父區塊打包的交易再次打包，這會造成區塊數據不合法，之前為此付出努力都變成了無用功。為了避免這種情況發生，在這段時間，礦工明智的做法是不打包交易挖空塊。如果這段時間剛好挖到新區塊，那么挖出的塊就是空塊。

粗略統計了一下，在待確認交易內存池持續不空的情況下，21萬多個區塊中，大約有0.75%的空塊。另外這部分空塊的出塊時間，與其父區塊的時間間隔都在幾十秒之內，這樣很好印證了我們前面給出的信息延遲的解釋。

03總結

礦工打包空塊是出于經濟利益的考量，這樣做是礦工最明智的選擇。礦工為了充分利用這段時間進行挖礦，且避免與父區塊中打包的交易發生沖突，就不能往區塊里填充交易，也就是說礦工只能嘗試挖空塊。打包空塊是惡意礦工為了對比特幣發起“空塊攻擊”，這是典型的陰謀論。

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