中本聪的脚跟：采矿基础设施是一个可以摧毁比特币的漏洞吗？

比特币挖矿网络存在一个潜在的漏洞，如果不加以解决，可能会成为该网络的致命弱点。

在希腊神话中 忒蒂斯为她的小儿子阿喀琉斯蘸水 进入冥河赋予他刀枪不入的力量。阿喀琉斯成长为一名看似无敌的战士，但当一支毒箭击中他的脚后跟时，他倒下了，而忒提斯把他浸入河中时正是抓住了他的位置。她只错过了一个小地方，但这就是阿喀琉斯的失败。

在现代，“阿喀琉斯之踵”一词已成为任何因不可预见的或微小的弱点而被击倒的强大力量的代名词，历史上充满了这样的失败的强大的人和组织。

在过去的 13 年里，比特币一直是一股非常强大的力量，抵御了所有攻击者。这给了许多比特币拥护者一种信心，但这可能是不恰当的，甚至是危险的。比特币背后的天才是显而易见的，但这并不意味着它是完美的或无懈可击的。在未来的几年、几十年和几个世纪里，难以想象的变数将会出现，也许比特币最大的优势之一将被操纵并暴露为弱点，成为中本聪的脚后跟。

比特币架构

在深入探讨这一点之前，回顾一下比特币架构的某些方面可能会有所帮助。

中本聪设计比特币的目的是每 10 分钟处理一次区块（包含交易）。一旦处理或挖掘了一个块，它就会被提交给节点进行验证，并将交易发布到分类账中。对于他们的服务，矿工以集体奖励的形式获得补偿，这是集体补贴和交易费用的总和。

区块补贴目前为 6.25 BTC，是新比特币进入流通的机制。难度纪元是由 2,016 个区块组成的一段，在完成每个难度纪元后，将对处理这些区块所需的时间进行分析。由于中本聪的目标是系统平均需要 10 分钟来处理每个块，因此如果前一个难度纪元短于 10 分钟，则下一个纪元的块处理会变得更加困难，反之亦然，如果前一个难度纪元长于 10 分钟。

一个新出现的漏洞

考虑到挖矿的一些基础知识，比特币生态系统中存在一个新的漏洞需要考虑。许多人将全球算力的增加或矿池中算力的良好分布与网络安全性的提高直接联系起来。这些结论有一定道理，因为通过这两种衡量标准，当今的网络显得相当强大和安全。然而，在更深层次上，还有一个脆弱性的载体。

这一层是“圈养大象”（见下图）采矿​​点的增长和主导地位。自备采矿场是指电源由第三方控制的采矿场，这通常意味着它是基于电网的。野生矿场是指由矿工发电和控制电力的矿场，因此是离网的。

为了探索该漏洞，请考虑一个名为“夜惊”的场景。虽然这是极端的，而且不太可能发生，但它表明了威胁。

想象一下，在未来，圈养大象站点将主导采矿网络。这种统治是如此彻底，以至于比特币挖矿网络 99% 的算力都集中在几十个圈养大象站点中。与此同时，全球政治和金融机构力量已经看到比特币严重削弱了他们实施议程的能力。比特币的批评者知道攻击比特币的最佳方式是动摇公众对其稳定性和可靠性的信心，因此制定了一系列行动来削弱比特币挖矿网络。因此，就在困难时期结束之前，一个民族国家联盟协调对所有圈养大象场所进行敌意关闭。他们通过迫使公用事业提供商立即切断所有站点的电源来做到这一点，并部署部队以防止从站点移走任何设备。

比特币挖矿网络将受到这一打击，因为处理区块的难度将立即增加 99 倍。预计完成时间将是 990 分钟，即 16.5 小时，而不是花费 300,000 分钟来处理下一个区块。这将使比特币生态系统的每日交易能力从约 2,016 万笔减少至几千笔。更糟糕的是，在下一次难度调整之前必须处理 1,386 个区块，并且随着网络的哈希能力大大降低，这种情况在另外 3.8 天或 XNUMX 年内不会发生（假设没有添加新的哈希能力）。此外，新的比特币将以蜗牛般的速度进入流通，因为货币供应量的增加完全取决于区块的开采。

显然，恐慌会随之而来，因为许多寻求出售或将比特币放入冷库的比特币持有者将被拒之门外。第 2 层协议（如闪电网络）上的交易所和交易的链下移动在一段时间内是可能的，但它们很快就会受到限制，因为基础层（链上）结算几乎变得不可能。在“夜惊”场景几天后，比特币生态系统将受到严重损害，以至于世界对其的信心将受到根本动摇并受到不可挽回的损害。

噩梦场景

当然，夜惊场景是不可能发生的，但一种更有可能的情况，称为“噩梦场景”，也会呈现出非常可怕的结果。

这种情况假设圈养大象拥有全球 99% 的算力，并且关闭和查封这些站点，其初始条件相同。不过，在这种情况下，比特币社区做出了积极的反应，试图拯救生态系统。第一个举措是兔子和马，重新部署之前停止使用的采矿设备，这立即使全球剩余算力增加了约 25%。

分销渠道中的挖矿设备将被迅速吞噬和部署，在大约五天内，网络可能会发展到每天处理两个区块，而不是一个。大约三周后，网络的功率将增长到平均每天三个区块。最终，大约九个月后，兔子和马可以将其哈希率扩大七倍多一点，并将网络容量提高到每天约 10 个区块。

其结果是，原本预计需要两周时间的困难时期将延长至难以忍受的281天。另外值得注意的是，在整个 127,000 个月期间，预计将有 6,300 枚比特币进入流通，而实际上只有 XNUMX 枚比特币能够流通。

纪元结束时的平均区块时间为 138 分钟，许多人可能期望在这个痛苦的纪元之后，下一次难度调整将有助于恢复到 10 分钟的区块处理时间。然而，该网络还远未摆脱困境。

比特币的协议在任何一个 epoch 中的最大难度调整为四次，这意味着下一个 epoch 开始时调整后的块处理时间调整为 34.6 分钟，而不是 10 分钟。这为比特币的下一个不正当举动奠定了基础——如当向新的困难时代的过渡发生时，先前受损的圈养大象场所将重新开放。

眨眼间，区块处理时间从缓慢的20分6,300秒转变为极快的速度，三天多一点的时间就过去了一个完整的难度调整周期。另有 XNUMX 个比特币将进入流通，并将主要由批评者控制，他们可以选择用这些比特币充斥市场或进一步让市场陷入饥饿。

下一次难度调整将从近 10 分钟内的块处理开始，但圈养大象站点的控制者可能会禁用其站点，采矿网络将再次陷入困境。区块处理时间将立即超过两个小时，完成难度纪元将需要 142 天。

这种圈养大象开关的模式可能会持续很长一段时间，但这并不是真正必要的，因为比特币的损害已经造成了。如果处理交易的能力没有任何一致性，也没有对通货膨胀率有任何信心，人们对比特币的信心就会被摧毁，虽然它可能会以有限的价值或目的生存下来，但它永远不会实现其愿景并逐渐变得无关紧要。

中本聪的脚后跟：跟上工业矿工的步伐

当2021年中国禁令发生时，比特币失去了 大约 50% 的算力 生态系统就像一个小减速带一样克服了它。正如噩梦场景所示，损失 99% 的算力将是灾难性的，因此这两点之间的某个位置就是危险区域。

上图估计了网络不同级别的哈希率损失的影响。随着哈希率下降 70%，网络感到了一些压力，但块处理时间并不可怕，并且困难的调整使网络在大约六周内恢复到一定程度的正常性能。然而，低于此水平开始将网络性能移入危险区域。

如果网络受到攻击导致全球算力下降 85% 或更多，那么对网络有效性的冲击将是灾难性的，生态系统的弹性将受到严重损害。这很可能是中本聪的脚跟。如果是这样，那么这种可能性只是因为比特币挖矿社区本身创造了该漏洞。这种脆弱性可能来自最大的矿业公司，它们专注于自己的最佳短期利益，而不是比特币的最佳长期利益。

一般来说，最大的矿业公司认为，通过将其业务整合到大型站点并与公用事业能源提供商合作进行互利的电力安排，他们可以实现最佳效率、成本效益和可靠性。然而，俗话说“好事多磨”。

如上所述，少数站点的哈希功率密度过高是一种巨大的暴露。这些网站的哈希算力安全水平最高约为 70%，任何超过 85% 的情况都会使生态系统处于严重危险之中。

目前，根据这些指标衡量全球哈希率是不可能的，尽管现在可能处于安全区域。然而，每当大象扩张时，兔子和马必须保持同步，这一点至关重要，而这可能会非常困难。

举个例子， Atlas Power 宣布在北达科他州投资 1.9 亿美元 这将在 750 年底之前上线 2023 兆瓦 (MW) 的采矿能力。这意味着，为了跟上步伐，马和兔子必须增加至少 322 兆瓦的采矿能力才能跟上这一站点的步伐。

然而，当 Atlas Power 的此类设施上线时，它们通常会配备最先进的采矿机。这意味着附加到这种功率的将是每秒 150 兆兆哈希 (TH/s) 的采矿设备（或更好）。兔子和马历来在获取和/或负担此类设备方面存在问题，因此它们通常落后一代。在这种情况下，这意味着他们通常会使用 100 TH/秒技术。因此，要跟上步伐就需要增加 50% 的机器和 50% 的电力。鉴于此，这意味着兔子和马站点必须添加 161,000 台新机器，在不到两年的时间内消耗 483 MW，才能跟上单个站点的曝光速度。而且，假设 Atlas Power 站点使用的是基于电网的电力，那么这也意味着相当于 483 MW 的野生能源也必须并网。马和兔子的任何短缺都会使生态系统的脆弱性更加接近危险区域。

去中心化是比特币的基本原则，这是正确的。为了让比特币保持去中心化，社区必须不断关注生态系统的各个方面，以消除任何中心化发生的可能性。采矿业也不例外。

理论上，挖矿有很多可能变得中心化的变量，包括地理位置、管辖权、能源、场地规模、矿池、芯片来源和系统来源。所有变量始终保持安全的多样性水平至关重要。如果任何变量的向量开始趋于集中，就必须提前停止。

无论任何给定变量中集中化的安全程度如何，这都是事实。例如，考虑到能源供应、能源成本以及社区和政界人士的欢迎态度，德克萨斯州目前有大量的场地开发，这是可以理解的。然而，政治风向可能会迅速变化，在某些情况下，比特币挖矿可能会在很短的时间内从德克萨斯州的朋友变成死敌。而且，德克萨斯州的电网问题、定向恐怖袭击和自然灾害也可能使采矿网络陷入危险状态。

目前，比特币面临的真正威胁是大象遗址和圈养电力的趋势。再过一两年，这些变量可能会进入危险区域，并且由于涉及的规模，它们可能很难扭转。该行业必须加强对兔子和马的机器部署，并努力开发野生能源以防止这种接触。比特币的批评者感受到了压力，他们将努力寻找生态系统中的弱点，所以我们不要给他们一个机会来追赶中本聪。

这是鲍勃·伯内特 (Bob Burnett) 的客座帖子。所表达的意见完全是他们自己的，并不一定反映 BTC Inc 或 比特币杂志.

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• 资料来源：https://bitcoinmagazine.com/business/mining-industry-makes-bitcoin-vulnerable