ASI:小明學習筆記 | 一文看懂礦池是干嘛的

編者按：區塊鏈涉及到的技術很多，從互聯網底層到不明覺厲的密碼學，可是往往關注幣價者多而研究技術的人少。牛市的時候，大家為了炒幣也會努力學習，熊市的時候，反正也沒啥事，我覺得可以更加努力學習。作為一個文科生，我當然會有很多理科生看起來覺得很白癡的問題。作為一個記者，我不難找到業內懂的人用人話給我解釋，而且他們往往不會當面嫌棄我。這是小明學習筆記第六期，如果有其他有趣問題，歡迎投稿和提問。---------這是華麗麗的正文分割線---------回顧過往，小明學習筆記已經從周更變成月更，這一篇距離上一篇可以說是季更了。由于我現在的工作主要是編輯了，所以一般是帶著記者出去采訪和寫稿，很少自己單獨寫稿，所以學習筆記的更新估計也是綿綿無絕期。這期要分享的是礦池，首先要感謝xDAG的核心開發者謝銳，同時他也是xDAG官方挖礦軟件的設計者，年前給我科普了很多這方面的知識。我最早了解這個行業是在2017年采訪ViaBTC微比特，當時楊海坡總結，礦池就像礦工的聯盟，把大家聚起來挖礦。這個確實已經是礦池非常本質而且通俗的解釋。我們都知道，隨著比特幣而誕生的PoW共識機制，其挖礦的過程本質就是在做隨機數碰撞，誰猜中者這個隨機數誰就可以獲得記賬權、成為這輪的出塊人。因為是亂猜，所以單位時間內猜的次數越多，猜中的概率就越大。隨著專業礦機等設備出現，比特幣、萊特幣等幣種全網挖礦算力增加，大部分的礦工靠自己solo挖礦已經很難挖到幣，礦池應運而生。礦池就像一個聯盟，把這些零散的礦工甚至是礦場集合起來一起挖礦，按算力占比給礦工收益，這樣既可以增加挖到幣的概率、也可以穩定礦工的收入，同時礦池提供的技術也有利于降低挖礦效率。礦池究竟把什么任務給到礦工？

DAI穩定幣供應量在7天內增加近10億美元:金色財經報道，在MakerDAO提高利率后，DAI的市值在過去7天內增加了近10億美元。根據CoinMarketCap數據，DAI的市值從8月6日的44.5億美元增至53.3億美元。根據Makerburn儀表板，這一激勵措施立即影響了DSR合約去中心化穩定幣的數量，從8月6日記錄的3.394億增加到12.7億。[2023/8/14 16:24:00]

神魚也曾經總結，礦池其實就是在分派任務給大家算。不過，我想知道得更細節，就是礦工們究竟在算什么？礦池又是怎么分配任務的呢？《淺談礦池和礦場》這篇文章舉了個例子說明挖礦的過程：“礦池將區塊難度分成很多難度更小的任務下發給礦工計算，礦工完成一個任務后將結果提交給礦池，叫提交一個share。假設全網難度要求n的值為100，即前100個比特位為0，礦池可能會給礦工分配一個任務，要求前30位為0，然后再從所有提交的任務中，尋找有沒有湊巧前100位為0的目標值。”謝銳告訴我，理論上，礦池給礦工分配任務的方式可以有兩種：第一種，礦池只是一個節點，打包交易的還是礦工。礦池會把任務的完整信息給到到礦工，礦工打包交易、然后廣播。礦工知道完整信息，但是需要填的東西比較多，簽名也是礦工簽的。第二種礦池節點直接打包，給到礦工的是結果的中間狀態，或者說非完整信息，礦工填完他要填的東西。塊最后的組合由礦池來做。礦工把nounce發給礦池，簽名是礦池。“唯一不會變的是，你接入這個礦池的數據同步方式。”看完上面兩種方式，顯然大部分商業運營礦池會選擇第二種，挖礦收益的分配就是按照簽名。如果我既是礦工也是礦池主，兩種沒有區別，大可選擇第一種。看到上面說的nounce值，你大概會有點懵逼，這其實就是我們常說的PoW過程中要碰撞的那個隨機數，下面還會解釋。根據《精通比特幣》一書，挖礦的目標是找到一個使區塊頭哈希值小于難度目標的nonce。前提是選取的交易已經確定，說到這里，我們就需要來學習一下比特幣的區塊頭結構。表格來自《精通比特幣》在區塊頭里面，基本上挖礦節點能改變的東西就兩個：交易和nounce。既然挖礦的目標是讓區塊頭哈希值小于目標，整個步驟基本上是：決定你要打包的交易并形成對應merkletree根——亂猜一個nounce——把nounce放到區塊頭里面哈希一下——才知道有沒有小于目標哈希值，即大于目標難度。So，基本上你所選的交易和nounce，都無助于你“預知”最后的哈希值大小，你每一步都只能亂猜。別人一次可能就猜中了，你猜了幾萬次都還沒有中，你唯一能做的就是比別人在同一時間里面猜更多次，這就是礦機在做的事情——把自己所有的精力都集中起來做一件事。再說說礦機的抗AISC屬性

FTX關聯地址11小時前將1580枚WBTC存入Bitfinex:金色財經報道，據Spot On Chain監測顯示，地址0x0f1于11小時前存入1,580枚WBTC至Bitfinex。

值得一提的是，該地址與濫用客戶資金的FTX地址（0xd27開頭）存在關聯。在過去28天里，該地址可能在WBTC上損失了160萬美元（價格下跌1.7%），但仍持有285枚WBTC（837萬美元）。[2023/8/13 16:23:00]

說到礦機，我問真的存在抗ASIC的算法嗎？謝銳總體認為本質上沒有抗ASIC，不過不同的算法會讓制造ASIC礦機的成本更高。任何PoW幣種都會有一套挖礦算法/軟件，ASIC芯片就是把這個軟件燒成電路。最早的芯片都是專用的，比如收音機的芯片只能做收音機的東西。FPGA(FieldProgrammableGateArray)則是可編程陣列，在硅芯片上施加電壓，一個與門就可以變成非門。這類芯片應用范圍更廣，首先上頭成本比ASIC高；而且為了做得更通用，還是有冗余，沒有ASIC高效。所以現在大家會在電腦上設計、在FPGA上設計，然后燒ASIC。如此類推，GPU甚至CPU能做的計算類型就更多了。如果想知道FPGA具體為什么比CPU和GPU更高效，可以參考這篇文章。為什么會有冗余？舉個假設性的例子，比如5+5，FPGA可能沒有5這個概念，就要變成1+1+1+1+1，ASIC就可以直接算5+5。這讓我想起王嘉平接受Odaily星球日報采訪時說過一句話：在計算機領域，靈活性/通用和高效往往是沖突的。“ASIC最強的就是并行計算，FPGA稍微差一點。其實本質上沒有抗ASIC，只能讓它反推的每一步更難，比如要求把東西放在內存里算，比如需要算方差，需要把每個數據都放進內存，GPU到FPGA到ASIC，需要的顯存芯片可能是GPU的100倍。只看成本和收益。”通俗來說，可以理解為研發一臺挖以太坊的ASIC礦機比研發比特幣ASIC礦機更難，而且同樣時間下研發出來的芯片，對比起普通CPU/GPU效果提升不明顯。比特幣可能是提升了成千上萬倍，以太可能提升了幾倍到幾十倍，效果劃不來。類似的分析也可在公開資料看到，比如耳朵財經的這段話：“Ethereum使用了Ethash算法，前身為Dagger算法，其目的是為了抵制ASIC礦機。如何抵制ASIC礦機呢？通過將挖礦和內存帶寬相捆綁，即降低其他硬件的運算優勢，從而達到挖礦設備平等這一理念。Ethash算法沒有阻擋ASIC礦機的出現，只是拖延了出現的時間。綁定內存帶寬意味著可以通過提高內存帶寬速度來提高算力，或者在相同內存帶寬速度下降低功耗，只不過目前內存帶寬價格過高以及ETH價格過低，從成本上考慮，ASIC礦機相較GPU來得不夠劃算。Litecoin使用的是密碼學家兼程序員ColinPercival于2009年發表的論文StrongerKeyDerivationviaSequentialMemory-hardFunctions上所發明的scrypt算法。原理和Ethash較為相似，都是提高挖礦時內存的使用成本，延緩ASIC礦機的出現。2014年，Zeusminer研發出了專門針對scrypt算法的ASIC礦機。這也說明通過綁定某一硬件從而抬高挖取的使用成本是沒有辦法完全杜絕ASIC礦機。”現在大部分號稱抗ASIC的挖礦算法，都是將內存和計算捆綁。以太中文網還整理了一下不同PoW算法部署ASIC之后挖礦效率增長倍數：SHA256約1000倍Scrypt和NeoScrypt約1000倍X11和X16R約1000倍Equihash約100倍CuckooCycle約100倍CryptoNight約50倍Ethash約2倍礦池的收益分配模式

巴克萊銀行將Coinbase的股票目標價從61美元上調至70美元:金色財經報道，巴克萊銀行 (BCS) 在周四的一份研究報告中表示，正在公布財報之前修改 Coinbase (COIN) 預期，并將該股評級從“同等權重”下調至“減持”。盡管如此，該銀行仍將Coinbase (COIN) 的目標價格從 61 美元上調至 70 美元。截至發稿時，Coinbase股票在盤前交易中的報價為85.95 美元。[2023/7/13 10:53:02]

最后簡單提下礦池的收益分配模式，其實這個已經有很多文章解釋過。礦池的分配模式大類有兩種：第一種是實際出塊情況分幣：時間周期內，礦池挖到多少塊，就按照算力比例分配所得挖礦收益。這種方式的時間周期一般按挖出塊的時間為止，即兩次挖到塊的時間之內的算力分布比例分配收益；也可以每天結算，如果你所在的礦池爆了好幾個塊，當天的收益就很高，如果礦池一天都沒有挖到什么塊，那么所有人今天都沒有收益。這稱為PPLNS。第二種即按理論值分幣：時間周期內，理論上礦池能得到多少收益，按照算力比例給礦工分錢，相比上一種穩定。借用這篇文章里的一個例子：假如在某10分鐘，你為某礦池提供了1T算力，當時該礦池算力共為100T，全網算力1000T，比特幣網絡平均每10分鐘出一個塊，出塊獎勵為12.5個BTC，礦池占全網總算力的十分之一，礦池收益期望值為1.25個BTC，你的算力占礦池算力的百分之一，無論礦池是否挖到區塊，你的收益都是理論收益1.25BTC。這種稱為PPS(PayPerShare)。由于PPS模式下，礦池承擔風險，所以費用的比率會更高。大概在2018年8月，魚池上線了新的ETH礦池，采用PPS+分配模式，跟PPS有點不同，手續費2.5%，這種模式是固定塊收益采取了理論收益模式+轉賬手續費采用了挖多少分多少的模式。行文至此礦池的基本知識科普得差不多了。突然想起最近看文章看到以太坊的空塊率多了很多，我又順便問了一下礦池為什么要挖空塊，得到的回答是省時間：“挖空塊的好處，不用同步數據，也不用下載，而且上傳更快，出塊太多會提升難度。”想知道得更詳細，可以參考《科普入門|空塊是什么？為什么礦工要挖空塊？》這篇文章：“挖空塊技術唯一的優勢就在于，因為空塊只有一條信息，空塊礦工省去了‘打包’大量信息的時間。這使得空塊礦工挖完這個區塊，直接就可以開始下一個區塊的挖礦。如果是大礦場甚至礦池級別的硬件，這一操作說起來只是節省了幾秒鐘的時間，不過大礦池幾秒鐘時間的算力，秒秒鐘幾百萬上下真是一點也不夸張啊。一般情況下，礦池是不喜歡挖到空塊的。畢竟節省那點時間，也值不到收益的6%~8%啊。最后就是區塊鏈網絡維護的問題了，如果大量的區塊變成空塊的話，需要傳遞的信息流通不了，也會造成區塊鏈網絡的大堵塞，堵塞帶來的區塊鏈網絡性能下降是有可能降低數字貨幣價格的。目前以太坊的空塊率變高，可能是和即將到來的挖礦收益降低有關的，想著趁一個區塊還獎勵三個以太坊趕緊多挖點屯著。”我是Odaily星球日報編輯盧曉明，探索真實區塊鏈，爆料、交流請加lohiuming，煩請備注姓名、單位、職務和事由。之前第一期學習的是虛擬機，第二期是跨鏈，第三期《小明學習筆記|一文看懂互聯網TCP/IP協議》，第四期是《小明學習筆記|一文看懂可驗證隨機函數VRF》，第五期是《小明學習筆記|看不懂BCH算力大戰怎么才結束？點這里》參考文章：FPGA與CPU、GPU、ASIC的區別，FPGA在云計算中的應用方案ASIC終結者：X16R算法的異軍突起優化顯卡性能，抵制ASIC，ProgPoW算法到底是什么一文讀懂加密貨幣挖礦業現狀和秘密科普入門|空塊是什么？為什么礦工要挖空塊？礦池PPS模式和PPLNS模式哪個挖礦收益最高？

Ordinal Pepe在比特幣區塊鏈上推出首個PEPE memecoin:金色財經報道，Ordinal Pepe（oPepe）宣布已在比特幣區塊鏈上推出首個 PEPE memecoin，Ordinal PEPE 基于比特幣 NFT 協議 Ordinals 構建，據悉總供應量為 1 萬億枚，該項目稱目前已完成了智能合約審計并計劃在 Pinksale 上啟動公平發布。（globenewswire ）[2023/5/16 15:05:36]

FTX破產法官批準將LedgerX出售給M7 Holdings的動議:金色財經報道，在美國特拉華州破產法院于 5 月 4 日舉行的聽證會上，法官 John Dorsey批準了 FTX 債務人于 4 月提出的將 LedgerX 出售給Miami International Holdings子公司 M7 Holdings 的動議，FTX在達成購買協議時表示，交易總收益約為 5000 萬美元，破產法庭尚未對多家媒體要求其公開某些 FTX 客戶身份的動議做出裁決。

FTX US 于 2021 年 8 月購買了 LedgerX。在一次探討FTX倒閉的國會聽證會上，商品和期貨交易委員會主席 Rostin Behnam 曾表示，與其他 FTX 實體相比，LedgerX 是“健康的”、“有償付能力的”和“可操作的”。[2023/5/5 14:43:46]

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