EST:數據分析 | 你真的了解Filecoin網絡的算力、出塊率、收益嘛？

作者：StevenLi

來源：IPFS原力區

Filecoin測試網絡順暢運行中，即將開啟第二階段旅程。無論是礦工，工程師還是投資者，對測試網絡的數據都非常感興趣。尤其感興趣的就是爆塊率和算力排名。也有人在拿出塊率和算力一起做綜合比較。但是，多數人邁入了誤區。沒有理清其中的關系，本文通過模擬來做一點數據透視，希望提供一些幫助。

要點

Testnet/2并未完全實現按照算力等比例概率獲得區塊獎勵，Testnet/3將補上這個部分

爆塊率與區塊獎勵并非成正比

盡管設置為每個高度期望贏得選舉的票數為5，并不意味著平均每一輪平均產生5個區塊，理論上，僅在3.38左右

由于孤塊的存在，實際爆塊率和區塊獎勵會低于預期

注：本文所采集的是測試網絡一個時間段的數據，主要用于理論分析。數據不具有統計意義，不反映測試網的整個狀況，也不表明不同礦工的效率。本文不構成投資建議，也不對任何投資決策負責。

爆塊數量及爆塊比率

下面這張圖大家再熟悉不過了。

此圖中占據大幅版面的是最近一段時間的每個高度上的區塊數量，同時用不同顏色來顯示這些區塊是由哪一個礦工產生的。此圖的右側是一個平均爆塊率排行榜，這個排行榜的計算是依據近一個小時的爆塊數據進行統計的。

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拿第一個礦工舉例，其爆塊率為0.73，表明在近一個小時之內，有73%的高度上，此礦工有爆塊。在Testnet/2中，區塊時間為45秒，那么一個小時總共包含60*60/45=80個高度，也就是說，有大約58個高度上有所收獲-爆塊并獲得區塊獎勵。

有些人注意到了，右側的數加起來不等于1。是的，不等于1。這是因為每一輪產生的區塊數量并不是1。如果我們統計所有礦工的爆塊比率，那么所有這些比率加起來應該等于每一輪爆塊數量的平均值。這個值就是下面這個圖顯示的：

拿當前這個例子來說，應該等于3.0。但其實你如果算一下，是小于3.0的。原因在于第一個圖中右側的排行榜僅列出了排名靠前的礦工。

有一些喜歡研究的投資者或工程師有問題了，這個爆塊率帶來獎勵，那么算力高的爆塊率高可以理解，但是，似乎爆塊率與算力顯示不成比例，尤其是大礦工，好像反而比較低，這是怎么回事呢？

有些人一個區塊可以得到多份獎勵

換句話說，就是不同的區塊獎勵可能有所不同，從概率上來將，大礦工很可能在一個挖到的區塊上獲得兩倍或者三倍的獎勵。但不要誤解，從總的概率而言，理論上大家的收益和算力還是成正比的。

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這個似乎有點難理解了，誰挖出區塊誰就得一份獎勵。為什么要設計成不同的區塊獎勵可以不同呢？這里有比要帶大家溫習一下Filecoin的區塊架構-Tipsets這篇文章。

Filecoin每一輪出的是一個區塊集合，成為tipset。這么做的目的是什么呢？答案是盡量減少沒有區塊的輪次。一個簡單的辦法就是提高出塊數量的預期，這個值目前設計為5。也就是說，如果還是按照原來的方式來出塊的話，每一個礦工每輪出塊的概率增加到原來的5倍。但是，這樣一來，必然會出現一種可能，就是一些礦工在一輪中可能出2個或者更多的塊。但是這個就顯得多余了，因為你只要出一個塊就這一輪就不會跳空了。出多個就是浪費空間和帶寬。但是出少了，不是獎勵就少了嗎？不公平啊。

解決方案就是折衷一下，如果礦工在同一輪中有多個出塊權，那么，還是出一個區塊，但在區塊內表明有幾個出塊權。只要通過驗證，就按照出塊權的數量來給予獎勵即可。完美解決。

因為出塊權與算力成正比，那么算力高的獲得出塊權的概率就高，在一輪中有多個出塊權的概率也大一些。

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但是，回到Testnet/2，當前實際上并沒有按照出塊權來給予區塊獎勵，這部分實現放到了Testnet/3。也就是說，從Testnet/3開始，你將看到與主網基本一致的區塊獎勵實現。

區塊獎勵與贏得的選票成正比

通過上面的說明，可以理解，一個礦工至少要有一個出塊權才可以出塊，有多個出塊權時，也僅僅出一個區塊即可。獎勵按照贏得的選票數來分發。

在目前的設計中，每一輪全網所有礦工預期贏得選票數的平均值設為5。那就是每一輪5張選票，誰能拿到，誰就可以出塊。

考慮一種理想情況，每一個拿到選票的人都能夠出塊，而且，所有的區塊都能夠被網絡接收，并進入主鏈。那么，我們看到的平均區塊數量和獎勵情況將會是怎樣的呢？

我們來模擬一下，根據當前測試網絡的運行情況，我們假定：

預期每輪能夠贏的選票數為5

假設全網礦工數量為11個，滿足二項式分布

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網絡符合上面提到的理想情況，即所有礦工工作正常，出塊正常，沒有孤塊

經過計算，我們得出下表：

此次模擬中，礦工#1占據全網算力的24.61%，基本可以反應當前網絡中排名第一的礦工，其算力占比為：758.47T/3.110P=24.39%。

第二列為第一個礦工的理論上的出塊概率，分別說明一下：

算力占比：24.61%

無出塊權概率：29.13%，也就是說，理論爆塊率為70.87%；與第一張圖比較，符合預期

包含1,2,3,4,5,6,7份出塊權的爆塊概率分別為：

36.02%，22.18%，9.07%,2.77%,0.67%,0.14%,0.02%

可以看出，一個算力為24.6%的礦工，有很大的幾率在一個區塊中包含多個出塊權，從而獲得比區塊數量高的收益。

那么我們換一個角度來看一下，比較一下上述11個礦工他們每一個人的爆塊率和出塊權票數之間的關系，見下表：

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還是來看第二列，即第一個礦工的情況，盡管其理論爆塊概率僅僅為70.87%，但是其實際出塊權選票的獲得率為123.05%。也就是說其爆塊獲取的區塊獎勵將是只有一個選票的區塊的123.05/70.87~=?

1.736?倍。

所以，不要簡單地看爆塊率，如果不進一步分析，你會被蒙蔽的。

更多的指標：平均區塊數量

我們回頭看一下，這樣的設計能夠滿足最初的愿景嗎？也就是跳空的輪次降到很低。

按照上面的模型，通過推算，我們得出如下網絡理論數據：

每輪平均區塊數量：3.38233；注意，這個數與定義的預期每輪平均出塊權差別不小

出現空塊輪次的概率：0.006656；也就是說，在一千個高度中，大約會出現6～7次空塊的輪次；還不錯了。

每輪出塊權的總和平均：5；當然是5了，至少理論上是的。

注意，這里有一個很重要的信息可以和我們前文中的每輪爆塊數量的均值圖對應起來。首先不要期望這個值能達到5，達到3.38就是理論上的最佳均值了。與上圖做一個比較。實際上測試網上的這個值經常在2.5到3.1之間波動，極少到3.2，根本到不了3.38。這是怎么回事呢？無他，這就是理想和現實的差異。

現實沒有那么豐滿：你的塊被弄丟了

因為網絡的復雜情況，也因為設備運行故障，也可能因為你就是出塊慢了一些，那么，不好意思，你的區塊可能就被主鏈拋棄了。被拋棄的區塊被成為孤塊。孤塊將不能得到獎勵，白挖了。

網絡中總是有一定的孤塊率的，我們希望一個好的網絡中孤塊率越低越好。但是也希望，即使在孤塊率比較高的情況下，網絡安全不受影響。

我們通過設置不同的孤塊率來模擬不同的網絡情況。

理想情況，孤塊率=0時

平均區塊數量：3.38;空輪率：0.6656%,每輪出塊權數：5

孤塊率=10%時

平均區塊數量：3.044;空輪率：1.4253%,每輪出塊權數：4.5

孤塊率=20%

平均區塊數量：2.706;空輪率：2.7669%,每輪出塊權數：4.0

孤塊率=30%

平均區塊數量：2.368;空輪率：4.9929%,每輪出塊權數：3.5

根據上面的數據，參照目前測試網絡的平均區塊數量值，那么我們可以初步判定目前的孤塊率略高于10%，是一個還說得過去的網絡狀況。

共性與個性：你的孤塊率可能很不一樣

可以想見，孤塊率并不是針對每一個礦工平均分布的。由于網絡、系統穩定性和算法等等原因，可能有些礦工的孤塊率就要低一些，有些則要高一些。

再次回到我們目前的測試網絡，目前孤塊率略高于10%。那么我們來具體考察幾個礦工，參照下表：

就排名靠前的幾個看一下，前面提到了，

第一位：算力占比約為：24.3%，基本符合本文中模擬場景的第一名

第二位：算力占比約為：14.94%，略高于我們模擬網絡的第四位

第三位：算力占比約為：11.58%，基本等同與我們的第四位

第四位：算力占比約為：9.17%，略低于我們模擬網路的第四位

這幾位的爆塊率分別位：73%，44%，38%，45%

分別對應：

理想情況下的理論指標：70.87%，44.42%+x,44.42%,44.42%-x

孤塊等于10%的情況下：63.79%，39.98%+x,39.93%,39.98%-x

這里x~=3%。

可以看出，在本次取樣中，第一位和第四位礦工基本沒有收到孤塊率的影響。第二和第三略受影響，但影響度也基本符合預期。由此，可以想見，其他礦工可能受影響大一些。不過，這在測試網絡中非常正常。因為程序不穩定，許多人還在調試，不停地有新礦工加入，這樣新進入的礦工或處于調試中的礦工自然會拉低平均值。

Testnet/3需要更多的數據

通過上面的分析，我們知道，出塊權非常重要，而且拿到出塊權后，能不能完成證明也很重要。這一部分由于目前還沒有完全實現，所以官方推出的展示板中并沒有顯示完整。

那么在即將到來的Testnet/3中，最好這一部分能夠提供可視化的展示。這里透露一個好消息，據可靠情報，目前已經在為大家服務的filscan.io會在下一階段加入出塊權的顯示，給大家更多的分析數據。

最后提一個問題：

在有孤塊存在的情況下，Filecoin真的是6年減半嗎？想一想。

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