DDOS:金色硬核 | BTC出塊時間出現差異：理論與實際對比

金色財經近期推出金色硬核（Hardcore）欄目，為讀者提供熱門項目介紹或者深度解讀。本期金色硬核（Hardcore）探討了BTC出塊時間的問題，將理論和實際相結合，究竟出塊時間有多符合預期？

BTC出塊時間出現差異：理論與實際對比

BTC區塊時間戳歷史分布情況究竟有多符合預期？

本周，我收到了一些消息提醒，這些提醒都是關于一個時不時會出現的問題：

“BTC區塊鏈兩個小時都不能挖到一個塊的情況多久會出現一次呢？昨晚，我偶然發現了在區塊670637和638之間出現了這個狀況。”

這讓我陷入了思考，我不禁想到在過去12年中，BTC區塊時間戳歷史分布情況究竟有多符合預期？

金色晚報 | 12月14日晚間重要動態一覽:12:00-21:00關鍵詞：富達CEO、Mt.Gox、Nexus Mutual、灰度增持、摩根大通、Coinbase報告

1. 數據：過去30天灰度共增持超36.5萬枚ETH和1.4萬枚BTC。

2. 富達CEO：正在建立內外通道促進法幣和加密貨幣進行交易。

3. Mt.Gox14萬枚BTC清償方案將于明日提交。

4. V神：7年前曾賣掉一半比特幣。

5. 摩根大通：估計將有6000億美元流入比特幣。

6. Nexus Mutual 創始人個人地址遭到攻擊，損失800萬美元。

7. Coinbase報告：Cosmos、Polkadot等是以太坊的最大競爭對手。

8. 雄安新區區塊鏈底層系統（1.0）今日正式發布。

9. Neufund獲400萬歐元融資，Atlantic Labs等領投。

10. 法國批準新的加密貨幣措施以打擊匿名交易。[2020/12/14 15:10:25]

我之前也對BTC時間戳機制進行過討論，有充分理由認為BTC的安全性很高，其時間戳背后的博弈論機制也非常完美。

金色相對論丨火幣集團副總裁Will Huang：去中心化錢包可以保障保障用戶隱私與安全:在今日舉行的金色相對論中，火幣集團副總裁、火幣錢包CEO Will Huang談到如何保證數字資產安全時表示，保護自己私鑰安全是第一要義。此外用戶也要注意：

1、不要把資金長時間放在不知名、不靠譜的小交易所；

2、根據資產數量和用途分散存貯在去中心化軟件錢包和硬件錢包；

3、離線保存助記詞和私鑰，不要以任何形式透露給任何人此外，也要注意防范網絡風險和詐騙，比如核對網站域名，使用2FA驗證；

4、不貪圖便宜有防范意識，目前有一些騙子喜歡在用戶群以折扣價出售同名假幣等等，這些都需要用戶有判斷意識，不要輕易相信。

Will Huang表示，火幣錢包作為去中心化錢包，用戶助記詞/私鑰完全由用戶保管，用戶資產由且僅由用戶控制和管理；所有交易全部走鏈上，不存在提幣審核等人工干預，完全用戶自主操作。此外，火幣錢包依托火幣良好的安全聲譽以及強大的安全運維團隊，全方位確保用戶的隱私與安全，火幣錢包沒有賬戶體系，無法定位獲取到用戶的個人信息，對于注重隱私匿名的用戶是很好的選擇。[2020/4/7]

幸運的是，你如果有一個節點的話，就能很輕松地循環訪問所有BTC區塊頭，查看它們的時間戳。為此，我寫了個腳本，我的筆記本電腦只用了5分鐘就查看了所有的時間戳。

金色晨訊 | 桐成控股委任李林為執董、董事會主席及首席執行官:1.?BSV算力市場份額已觸及歷史最低點

2.Tezos基金會將向支持其生態系統的項目發放14項撥款

3.BTC跌破10000美元

4.Breez支持使用信用卡購買基于閃電網絡的比特幣

5.印度國會議員：加密貨幣在發展早期階段比互聯網更復雜

6.美國財政部副部長：Libra將接受美國反洗錢審查

7.LocalBitcoins：使用Tor瀏覽器會增加比特幣被盜風險

8.桐成控股委任李林為執董、董事會主席及首席執行官

9.央行數字貨幣研究所迎來新掌門后旗下金融科技公司密集招聘[2019/9/11]

請注意，為了方便測量數據，BTC區塊鏈中第100個區塊之前都被我排除了，因為BTC誕生之初，礦工數量很少，發生了一些很特殊的狀況。

結果表明，有190個區塊在前一個區塊出塊后106分鐘才被挖出，占迄今挖出的67萬個區塊中的0.0028%，非常接近0.0025%的預期值！這個結果很容易通過計算得出，但只能代表某個特定時間段內出塊時間的差值分布情況。

深層次分析

金色財經獨家分析 DDoS攻擊對區塊鏈仍是巨大麻煩:金色財經獨家分析，英國候選節點EOS42于近日在其官網發布了一份DDoS攻擊測試結果及預防方案，三個節點抵抗失敗。DDoS攻擊在行業內“聲名顯赫”，之前閃電網絡節點遭受DDoS攻擊，導致大約200個節點離線，從大約1,050個節點降到了870個。imToken也曾經由于受到DDoS攻擊，聯通線路流量超過防護上限被封停。那么DDoSDDoS攻擊到底是什么？DDos中文全稱分布式拒絕服務(DDoS:Distributed Denial of Service)，通過大量合法的請求占用大量網絡資源，以達到癱瘓網絡的目的。網絡癱瘓對于區塊鏈產業而言卻是巨大威脅，不過量子鏈（Qtum）創始人帥初曾表態，DDoS對區塊鏈系統，不會造成太大的威脅。然而根據目前已經發生的DDoS攻擊事件造成的影響來看，就算沒有造成致命威脅，但DDoS攻擊對于區塊鏈產業而言仍然是一大麻煩。[2018/5/8]

如果要對這個問題進行深入思考，Felix?Weiss已經解決了這個問題，他提供了一種方法，能夠確定在前一個區塊挖出后的特定時間段內應該挖出的區塊數量。

金色財經獨家分析 區塊鏈改變金融 金融也在改變區塊鏈:區塊鏈消除了中介增加了透明度，對傳統金融業進行沖擊。昨日，廈門金融工作辦公室主任張全軍表示，區塊鏈等技術的應用，使金融與科技的融合呈現不可逆的態勢。金色財經獨家分析，區塊鏈正在改變金融，但金融也正在改變區塊鏈：金融業在各行業之中監管、合規的要求都相當嚴格，區塊鏈在金融業應用后，也需要讓技術適應監管，對于如何控制風險起著指導借鑒意義。技術正在“野蠻生長”，金融業正在告訴區塊鏈什么樣的技術是安全可控的，并正在選擇與這樣的技術結合實現新的改變。[2018/4/26]

這個數量能夠通過計算指數分布的累積分布函數得出。

但就出塊時間的差值而言，怎樣才能其整個歷史分布狀況與預期分布進行對比呢？為了解決這個問題，我們需要利用指數分布的概率密度函數，這個函數可以通過f(x;λ) =?λe^-(λx)進行建模。針對出塊時間問題，x等于上個區塊出塊后的某個時間點，λ作為率參數，等于1/600（即目標出塊時間），概率密度函數用線性方式表示如下圖：

我在寫這篇文章的同時也繪制出了670000區塊之后所有區塊的預期分布狀況，與上圖的形狀很相似。

于是我收集了腳本的數據，并將其放入了以下這個表格中：

顯而易見的是，下圖的x軸用對數表示更加合理，否則數據會過于分散，而觀察不到一些有趣的現象。

不同挖礦時期

出塊時間的預期分布是基于哈希率恒定不變的假設。但根據BTC的發展歷史，其哈希率不可能是恒定不變的。

所以我選取了三個時期進行分析。

1.?CPU時代：哈希率相對平穩。

2.?GPU時代：哈希率加速上升。

ASIC時代：哈希率增速相對較緩

CPU時代

在CPU時代，對于出塊時間少于10分鐘的區塊，實際數量比預期少，為什么會出現這種情況呢？我將在下文進行解釋。

GPU時代

請注意，在GPU時代，情況截然相反，實際數量比預期要多，最可能是因為哈希率加速上升。

ASIC時代

在早期ASIC時代，BTC哈希率有大幅上升，我特地選取了距離當今較近的時間段，這樣數據不會受到很大影響。我們能從上圖看出，BTC出塊數量仍然多于預期，但是不能夠與GPU時代相比。

整個挖礦時代

如果將670000個區塊的數據全部繪制成一張圖表會是怎么樣的呢？根據下圖，實際出塊時間與預期是非常吻合的，除了圖中左邊的部分。

根據上圖，我們能得知，父區塊挖出后29秒內出塊的數量遠低于預期，對此有沒有合理的解釋呢？

深入研究

在這個時間戳范圍內的預期出塊數量為30497。

另一方面，實際出塊數量是22441。

那么為什么出塊數量會相差8056？

我們發現，14296個區塊的增量是負數，其中有3549個屬于-29到0的區間范圍內，那么剩下還有大約6000個區塊，下文將會對這6000個區塊進行詳細分析。

通過繪制負增量的時間戳分布情況，我們能得出，下圖基本上是正增量分布情況的鏡像。

這是因為BTC協議允許負時間戳增量的存在，但這不是根本原因，我們要考慮到實際挖礦的工作過程：

1.?礦池會為下一個區塊生成區塊元。

2.?礦工向礦池發出工作請求，開始對區塊元進行哈希計算。

3.?礦工將完成的工作返回給礦池，形成工作量證明。

所以問題就變成了：區塊元的產生頻率是多少？時間戳多久更新一次？

但是，我認為背后的答案更加復雜，因為礦工也有可能更新時間戳，這就牽涉到了研究特定ASIC應用的硬件或者固件。

上文提到，還剩下大約6000個時間戳增量是負的區塊，對這些區塊有合理的解釋嗎？我認為理論上是能夠解釋的，原因可能是時鐘漂移或挖礦軟件沒有得到很好的適配。如果你了解BTC挖礦歷史的話，早期礦工沒有組成礦池，都是單獨挖礦。所以礦工配置不能達到企業級別，這些業余礦工無法保證礦機數據與權威渠道定期同步。早期礦池都是由業余挖礦愛好者而不是全職專業人士運營。我認為，如果我的理論合理，那么隨著挖礦產業逐漸成熟，礦池軟件得到改進，時鐘漂移出現的頻率也在下降。所以我運行了另外一個腳本，按照時間繪制了時間戳增量為負的區塊分布情況圖。

根據上圖，我們能看出，不僅時間戳增量為負的區塊數量在減少，時鐘漂移問題也逐漸得到改善，值得特別注意的是，自2017年底后，只有少數區塊的時間戳增量為負。

總結

BTC大部分運行機制都基于數學原理。通過分析實際出塊時間的分布情況，我們能發現，在過去12年中，10分鐘出塊時間這個機制運行非常良好，只出現過很少的極端情況，背后的原因也很容易找到。挖礦也形成了產業化，挖礦軟件得到逐步改善，出塊時間分布狀況越來越符合預期。

這就是數學的力量！

本文內容來自于：Cypherpunk Cogitations

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