ONC:觀點 | 檢查區塊Nonce分布追蹤挖礦設備的變化_ASI

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：穩定幣必須可編程:金色財經報道，在提供穩定價值方面，穩定幣和中央銀行數字貨幣(CBDC)似乎服務于同一枚硬幣的兩面。然而，加密穩定資產可以提供完全不同的用例，而CBDC根本無法與之競爭。關鍵是可編程性，智能合約可以自動化并為貨幣添加新功能。可編程性允許資產支持和去中心化，這在當前的CBDC設計中是不可能的。開發人員應該利用穩定資產提供的可編程機會，而不是試圖與CBDC競爭。

穩定資產發行人明確表示，他們可以改善當前的貨幣體系，主要通過三種方式。首先，穩定資產有助于降低傳統金融活動的成本，例如通過去中心化金融(DeFi)和匯款進行去中心化借貸。其次，在經歷惡性通貨膨脹的國家中，人們使用穩定資產作為保護收入和穩定支付的手段，例如通過委內瑞拉的儲備協議。第三，穩定幣可用于更注重隱私的支付，例如MobileCoin(MOB)。穩定資產的這三個目的屬于當今金融體系的框架。因此，值得注意的是，理論上CBDC也可以解決穩定幣解決的問題。[2023/4/25 14:24:34]

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。

律師觀點：美國稅收新規在實踐中存在多個問題:7月31日消息，美國兩黨此前提出一項基礎設施法案，計劃通過在交易所和其他各方應用新的信息報告要求，通過加密貨幣稅收籌集約280億美元。根據一份法案草案副本，轉讓任何數字資產的經紀人都需要根據修改后的信息報告制度提交申報表。在實踐中，這意味著加密礦工、權益證明網絡的驗證者，甚至可能是那些活躍于去中心化金融市場的人（比如清算人或治理代幣持有人）必須滿足IRS報告要求，并提交1099表格。這些表格包括客戶數據，如姓名、地址和稅務識別號（對于自營職業者，可以是社會保險號）。

DeFi借貸協議Compound的總法律顧問Jake Chervinsky在推特上對此評論稱：“對于礦工等非托管方來說，他們根本不可能獲得填寫1099表格所需的信息。實際上，這可能意味著美國（事實上）禁止挖礦。”加密貨幣和公民自由律師Marta Belcher則表示：“該法案可能使人們無法通過開源代碼（如智能合約和去中心化交易所）直接與他人進行加密貨幣交易的同時保持匿名。”Chervinsky補充說：“采納一項根本無法遵守的法規是不合邏輯的，除非其目標是扼殺整個行業。”了解該法案談判的消息人士表示，Chervinsky對形勢的解讀是正確的。然而，這一條款是否會被納入很可能會通過的最終法案尚不確定。Belcher補充稱：“盡管該法案的措辭正在迅速演變，但其定義足夠廣泛，可能也會納入加密領域的礦工和其他人。”（Decrypt）[2021/8/1 1:27:04]

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：15項政策加碼區塊鏈人才建設，人才難題還需企業一起破:浙江大學區塊鏈研究中心常務副主任蔡亮表示，今年地方政府和央企也落地了很多區塊鏈的應用場景，對于區塊鏈研究型人才、底層開發人才、應用復合型人才的需求明顯上漲。但是目前合格的存量區塊鏈人才僅占需求量的不到10%。另據國際權威咨詢機構Gartner預測，中國區塊鏈人才缺口將達75萬以上。

不僅企業在搶人，全國各地也在落實區塊鏈發展舉措，加速人才爭奪。據統計，僅從2019年10月24日后至今，國內從教育部等部委，到各省市，共出臺了15項區塊鏈人才相關的政策，從科研補貼到住房補貼，海南、泉州、成都等地更是開出了百萬元的人才扶持計劃，全國各地都在“筑巢引鳳”。

據不完全統計，截至目前全國約有35所高校開設區塊鏈課程或專業，僅占全國近3000所院校數量的1%左右。遠水解不了近渴，當下市場現存的迫切需求或許只能靠企業來助力促進產學研結合。在人才培養上，標準問題十分重要，這樣就能確保區塊鏈人才與社會需求相匹配，也能在源頭上避免產生人才泡沫。區塊鏈的大潮伴著政策的強力支持奔涌而來，區塊鏈人才站上潮頭，未來，填補幾十萬的人才空缺，企業的參與為人才發展搭上云梯，幫助區塊鏈更多更快的產業落地。（PANews）[2020/7/31]

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。

觀點：區塊鏈助推國庫集中支付電子化管理更高效:中國網財經7月28日分析文章表示，區塊鏈技術在國庫集中支付電子化管理中的應用具有較強可能性，不僅可以有針對性地解決當前存在的問題，還能夠進一步優化管理提高效率。第一，區塊鏈數據具有可追溯、公開透明真實、可確權三大特點，能夠做到正向可追蹤、逆向可溯源，可促進財政數據共享。第二，能夠優化業務流程。使用智能合約對業務規則進行程序化描述，成員行為和數據受到智能合約的約束和監察，有利于業務流程的標準化。第三，可降低運營成本。通過智能合約優化業務流程中間環節，減少存儲記錄；分布式賬本技術減輕交易對賬；區塊鏈結構降低公共數據開放成本。第四，提升協同效率。可基于電子簽名、共識機制形成的“一致性”分布式賬本，自動實現“賬證相符”“賬賬相符”，業務流轉安全、高效。第五，基于區塊鏈可建立起信息對稱的可信體系，構建“財政可信生態鏈”，保障身份可信、數據可信、交易可信。文章最后還提到，區塊鏈技術目前尚缺少大規模的實際運用，需要積累系統部署、運行監控等方面的運維經驗，并重點強化網絡風險防控措施，提升系統運行維護的便利性。[2020/7/28]

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。

聲音 | 觀點：機構投資者目前更喜歡CME而不是Bakkt:機構投資者似乎正在引領新一輪牛市。根據加密分析公司Skew的數據，CME比特幣期貨未平倉合約自年初以來上漲100%。1月13日，CME推出BTC期權，從第一天起就擊敗了Bakkt。在不斷增長的比特幣期權市場，CME首日成交額為220萬美元。這一數字明顯高于Bakkt每天52萬美元的交易額。不過，仍遠低于面向散戶的Deribit，后者是BTC期權市場的主導力量。目前，機構投資者更喜歡CME，而不是Bakkt。說到BTC期貨成交量，Bakkt自去年12月以來一直在2500萬美元至5000萬美元之間振蕩。根據Skew提供的數據，盡管Bakkt的未平倉合約也創下新高，但只達到1000萬美元，而CME未平倉合約達到2.4億美元。此外，比特幣期貨溢價繼續上升。CME交易員比其他平臺更樂觀，3月份合約的年化溢價為13.5%，比其他平臺平均高出約2個百分點。（Bitcoin Exchange Guide）[2020/1/19]

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

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-

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。

Tags：NCEONC區塊鏈ASIBinance Smart Chain GirlWONC區塊鏈如何購買Punk Basic

比特幣交易