觀點 | 檢查區塊Nonce分布追蹤挖礦設備的變化_ONC

作者:?CoinMetricsTomBrand,UriKolodny&?AvihuLevy

翻譯&校對:?閔敏?&阿劍

來源：以太坊愛好者

編者注：原標題為《觀點|用Nonce分布追蹤挖礦設備的變化》

ASIC引起巨大的爭議

自比特幣誕生初期開始，社區就一直在討論是否要與日益強大的挖礦硬件作斗爭。

剛開始的時候，用CPU來參與比特幣挖礦還能賺到錢。在這種情況下，幾乎每個人都有機會參與到比特幣挖礦中，因為不需要使用定制的計算機硬件。

久而久之，一些礦工為了在挖礦競賽中獲得優勢，開始使用越來越強大的硬件。后來，礦工開始使用GPU，即，更加強大的“圖形處理單元”。GPU通常用于游戲和3D渲染，不過也可用于很多一般用途。雖然GPU在價格上比CPU貴得多，但是也在普通人的經濟能力范圍內。

之后又出現了ASIC。ASIC是“application-specificintegratedcircuit”的首字母縮寫。它是一種專用型挖礦硬件，經過優化以適應特定的挖礦哈希算法。這些挖礦用的ASIC是為數字貨幣挖礦專門設計的，只能用來挖數字貨幣。在純哈希算力方面，它比GPU強大得多。

ASIC改變了挖礦的經濟形態。簡言之，那些生產新型ASIC礦機的公司在整個挖礦行業占據了很大優勢，因為這些公司在算力上占據優勢，而且控制著市場上新發布的ASIC礦機的供應。由于生產一款新的ASIC硬件需要在前期投入巨額資本，只有少部分人能夠加入這行。大礦工可以享受規模經濟帶來的額外效益，普通礦工很難與之競爭。

觀點：最高法新解釋將導致對加密貨幣OTC的打擊更為嚴苛:4月14日最高人民法院發布公告，修改《關于審理掩飾、隱瞞犯罪所得、犯罪所得收益刑事案件適用法律若干問題的解釋》。新《解釋》直接刪除了“掩飾、隱瞞掩飾、隱瞞犯罪所得及其產生的收益價值三千元至一萬元以上的”的入罪情形，也就是說自此之后，該罪名入罪再無數額要求，哪怕是較低的金額，如果綜合考慮上游犯罪的性質、掩飾、隱瞞犯罪所得及其收益的情節、后果、以及社會危害程度，也可能追究行為人的刑事責任，降低了追訴門檻。

在檢索出來的加密貨幣OTC相關案例中，涉案人基本是因為買賣過程中的某些不當行為觸犯了該罪名，理論上區分犯罪與否的關鍵是：明知是犯罪所得及其產生的收益。（吳說區塊鏈）[2021/4/14 20:18:11]

因此，已經有很多項目在嘗試與ASIC對抗了。尤其是在2018年年初，比特大陸等礦機生產商宣布正在開發一款專挖門羅幣的ASIC之時，項目方實行硬分叉來抵御ASIC，盡可能確保挖礦活動的去中心化。自此以后，項目方又進行了幾次硬分叉，努力走在ASIC前面，以此阻礙ASIC的進一步開發。

以太坊自誕生以來，也在不斷與ASIC作斗爭，然而ASIC生產商現在正在努力追趕中。結果，以太坊社區內有很多人都在支持ProgPow實現?。ProgPow是對Ethash算法的修改版，可以幫助以太坊抵御ASIC。

盡管這些項目在堅持不懈地抵御ASIC，但是很難保證不被ASIC追上。在利益的驅使下，大礦工都在積極開發ASIC，因為在抗ASIC的區塊鏈上，專用型挖礦硬件會帶給他們比小礦工更大的優勢。這就意味著，ASIC礦工和區塊鏈開發者之間永遠在玩貓捉老鼠的游戲。

觀點：比特幣最適合的場景是價值存儲 而非用來支付:2月9日消息，TOP Network聯合創始人Noah Wang表示，馬斯克是真的計劃用比特幣作為購買特斯拉汽車的支付手段，但是是否能夠真正的執行，還需要看各個國家的法規是否允許，不一定能夠短期內在全球真正的實行。比特幣最適合的場景還是價值存儲場景，而不是用來支付，所以是否能夠真正的大規模使用比特幣進行支付還是一個問號。Noah Wang認為，比特幣還是更適合囤幣而不是炒作，莊家太多風險太大。（時代財經）[2021/2/10 19:21:51]

走近Nonce

令人激動的是，檢查區塊nonce分布可以了解在特定區塊鏈上ASIC挖礦的興起情況，以及后續的抵御措施所產生的影響。

PoW挖礦就是反復對一個區塊的區塊頭進行哈希計算，直到算出的哈希值小于協議定義的目標值為止。具體來說，就是將區塊頭作為一個輸入值，然后代入某個密碼學哈希算法進行計算，例如，比特幣采用的是安全哈希算法256，而且是連續執行兩次。

為確保每一次進行哈希計算時都會得到一個不同的哈希值，同時又不需要重新創建一個區塊頭，區塊頭為礦工提供了一個特殊的字段：nonce。nonce是一個可由礦工任意修改的數值，以便不斷更改區塊頭來進行哈希計算，直至找到一個低于目標值的哈希值為止。nonce是一個數字，其范圍可以從0到由各協議設置的上限。

從理論上來說，根據任何nonce算出有效哈希值的概率都是一樣大的，因此可以認為nonce是經隨機選擇，并均勻分布的。然而，對許多區塊鏈的數據分析表明，真正符合這一預期的區塊鏈非常少。對此的解釋有很多種，但是，因為nonce分布上的變化往往可以跟新礦機聯系在一起，這表明不同的挖礦硬件往往會有不同的nonce挑選策略。

觀點：數字貨幣波動劇增，DeFi期權平臺迎來增長:LongHash發文稱，2020年11月，隨著比特幣價格創2018年以來新高掀起整個數字貨幣板塊劇烈波動，使用期權衍生品可以進行波動率交易，隨著市場進入波動周期，中心化比特幣期權總持倉量不斷突破歷史新高，目前報約38億美金，較年初增長近10倍。衍生品需求的激增代表著市場參與者（機構、散戶）的日漸成熟。

相對于中心化CeFi期權，近日TVL（總鎖倉價值）大增的去中心化DeFi期權生態則更為多樣。根據DeFiPulse數據顯示，衍生品總TVL達近9億美金,目前較為活躍的DeFi類期權產品如Hegic鎖倉5千萬美金、opyn250萬美金，近30日Hegic鎖倉增幅翻了2倍。2020年下半年相繼出現了著名VC投資機構布局DeFi期權類產品，DeFi生態進入下半場。

鏈上借貸、AMM交易及衍生品逐漸成為去中心化金融三大支柱，而期權作為衍生品中的“明珠”，其競爭變得日益激烈。雖然DeFi參與者們使用期權管理風險變得普遍，近日期權平臺TVL也出現了大幅增長，但是智能合約漏洞、頻發的黑客攻擊及晦澀的交互界面卻阻擋了大規模用戶使用。[2020/11/20 21:31:17]

關于比特幣區塊鏈的nonce分布模式，似乎最早是推特用戶@100TrillionUSD在2019年1月初發現不對的。進一步的分析表明，門羅、以太坊和萊特幣等區塊鏈的nonce分布模式也存在一些奇怪之處。

比特幣

觀點：比特幣與股票相關性在消失近兩個月之后回歸:The Block研究總監Larry Cermak發推稱，比特幣與股票相關性為何回歸的理論有哪些呢？這一相關性消失了近兩個月，在上周比特幣下跌6%之后，現在又像鐘表一樣運轉了。對于那些看空股票、看多BTC或ETH的人來說，這是個奇怪的時刻。因為現在你必須假設更多的不確定性也會影響加密貨幣的短期或中期表現。[2020/6/16]

比特幣的nonce分布模式是最著名的。在早期發展階段，比特幣采用了一種常見的模式：很多nonce都接近于0。這種分布對應的策略很簡單，就是來通過不斷增加nonce來計算哈希值。因為在早期的時候，比特幣區塊鏈上的算力很低，挖礦都是用的CPU，通常在遍歷所有可能的nonce值之前就能算出一個有效的哈希值。SergioLerner據此事實對確定中本聰的比特幣歸屬作了最為嚴肅的嘗試?。

在引入了GPU之后，nonce字段看似是隨機的。但是在大約400000的區塊高度上，莫名出現了一種新的模式，形成了幾條很細的nonce值分布帶，這些都是礦工選擇頻率較低的nonce值。

BitMEX研究撰文詳細描述了該模式，但是沒有找到清晰的解釋。

來看一下比特幣區塊nonce的直方圖，明顯可以看出在新的模式下，nonce值出現了幾個低谷。

-紅線代表了均勻分布的nonce值情況-

分析 | 在Libra的眾議院聽證會上 民主黨人的觀點比共和黨人更負面:The Block分析了眾議院金融服務委員會關于Libra聽證會上的每一位代表的觀點，發現共和黨人在“保護創新”和“審查支付”等問題方面更為直言不諱。另一方面，民主黨人更傾向于直接攻擊Facebook。[2019/7/19]

想要更細粒度的分析可以仔細看看bit的分布情況。比特幣中的nonce字段是由4個字節或者說32個bit組成的。對每個長度為32比特的nonce的平均值進行分析之后，會發現一些很有趣的現象：

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸表示區塊高度-

在比特幣剛誕生的時候，較高的數位通常被設置成0，因為礦工的nonce選擇策略就是簡單地增加nonce值。較低的數位似乎一直遵循某種模式，但是直到最近才發現較低數位的模式發生了變化。

門羅

適合進行nonce分析的最有趣的資產之一就是門羅。它也是被分析得最多的一種資產，有很多文章和工具都對其進行了分析。

門羅每6個月就會進行一次硬分叉升級，在過去的幾次升級中還對PoW算法進行了一些調整，從而抵御專用型挖礦硬件。第一次硬分叉引發了爭議，因為它分叉出了好幾個項目/資產。

因此，我們可以研究這些變化對nonce分布的影響。

乍一看，我們可以注意到幾個有趣的現象。不過當我們在上圖的基礎上疊加網絡難度值和硬分叉時間表的時候，就會發現更有趣的東西。

-紅線代表了硬分叉的時間，而黑線代表了網絡難度值-

我們可以看到，所有三次PoW升級都造成了難度值降低，其中還有兩次改變了原先的nonce分布模式。有趣的是，通常都是在網絡難度值驟增的情況下，才引入了新的nonce模式。

在網絡難度值發生了改變，并且通過硬分叉對PoW機制進行調整之后，我們可以從nonce分布模式的變化中觀察到，第一次分叉有效地抵御了第一代礦機。此外，我們還可以看到，一些礦工在第二次分叉之后迅速帶著第二代礦機卷土重來，卻在第三次分叉中折戟沉沙。

以太坊

乍一看，以太坊的nonce分布幾乎沒有顯示出任何奇怪之處。

再看得仔細一點，我們可以看到在區塊高度7,000,000之后，nonce分布圖的底部有一些深色的水平線。如果你放大看的話，你就會看到從區塊高度2,000,000開始到4,000,000之間，nonce分布圖的底部有一些斜線。這些線很有可能是由簡單的nonce選擇策略導致的：在反復進行哈希運算的過程中，nonce是從0開始向上遞增的。

根據區塊nonce分布直方圖所示，較低的nonce值在一段時間內占據了優勢：

但是，仔細觀察一下nonce中每個數位的平均值隨時間變化的情況，會注意到一個很有趣的情況

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸代表了區塊高度-

大概從第1380000個區塊開始，nonce的中間數位被設置成0的頻率遠高于其他數位。久而久之，其他數位的隨機性也下降了。有趣的是，粗略看一下整體的nonce分布情況或直方圖，并不能發現這種模式，因為調整中間數位對nonce直方圖的影響并不明顯。

有趣的是，ETC的nonce數位分布也顯示出了相同的模式。

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸代表了區塊高度-

從位于上圖頂部的白色垂直條畫帶可以看出，一些礦工慣于從0開始增加nonce。

比特大陸于2018年4月宣布公開發布了第一款EthashASIC礦機，并表示將于2018年7月中旬交付第一批產品。將這兩個日期在上圖中標注出來后，我們會發現很有意思的東西：

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

乍看之下，在螞蟻礦機E3官宣之時，以太坊和以太坊經典區塊nonce中第41位的平均值都下降了。只關注這個數位的話，nonce分布模式就會更加明顯：

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

在2018年3月中旬之前，第41位的平均值在0.5上下。但是，在以太坊和以太坊經典這兩條鏈上，第41位被設置成0的頻率越來越高，而且都是以相同的速度。在礦機按計劃首次交付之時，平均值急劇下降，但這僅發生在以太坊區塊鏈上。在以太坊和以太坊經典區塊鏈上，第41位的平均值在2018年6月中旬就已經下降了，之后只在以太坊區塊鏈上進一步下降。

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

來看一下當時排名前5的以太坊礦池，第41位的平均值均開始下降，但是自7月16日首批E3礦機交付之日起，中國的兩家礦池SparkPool和F2Pool挖出的區塊內，nonce第41位的平均值進一步下降了。

斗爭不止

隨著ProgPow算法的逼近，再加上門羅團隊還在堅持不懈地通過硬分叉來抵御ASIC，這場與專用硬件之間的戰爭可能還會持續下去。隨著戰爭的持續，我們會密切關注下去，并且繼續從nonce中尋找蛛絲馬跡。

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