區塊鏈:區塊空間競爭如何扭曲交易打包時間?

撰文：Tripoli

編譯：0x11，ForesightNews

本周早些時候，我在以太坊基金會舉辦的RedditAMA上提出了一個問題，其中一個回答引起了我的注意：

我期待看到合并后交易打包時間的改變！理論上合并后平均打包時間應該降低約二分之一，因為下一個區塊的預期時間現在是6秒，而之前是13秒，更規律的打包時間也減小了峰值。根據我的個人經驗，如今的交易打包速度非常快，甚至與EIP-1559之后、合并之前的那段時間相比也是如此。看看數據具體的數據會很有趣。-/u/vbuterin

比特幣區塊時間動態被研究得更多，數據可用性更高。因此，我將把以太坊的工作量證明轉移到比特幣上進行分析。這兩個系統非常相似，主要區別在于難度調整將比特幣的平均出塊時間保持在10分鐘，而以太坊的平均出塊時間保持在13秒左右。

國網湖南省電力有限公司上線基于區塊鏈的湖南電能計量可信平臺:近日，國網湖南省電力有限公司上線基于區塊鏈的湖南電能計量可信平臺，實現區塊鏈技術在電能計量領域的應用。據悉，電能計量可信平臺項目包含“一鏈一平臺三服務”。“一鏈”即構建連接湖南省計量檢測研究院、國網湖南電力、供應商的電能計量檢定區塊聯盟鏈。“一平臺”即基于檢定區塊聯盟鏈，以可信電能檢定數據為核心的平臺。“三服務”即基于區塊鏈技術的不可篡改性，打造的服務客戶、供應商和政府的區塊鏈業務應用場景。（國家電網報）[2020/12/8 14:33:15]

然而，區塊時間平均值是一個巨大的簡化。媒體經常將比特幣礦工稱為一群解決復雜數學問題的計算機，但事實并非如此。解決這個詞隱含的意思是，這類主流類比表明采礦設備不斷接近解決方案，但這不是加密挖礦的工作方式。最簡單的散列類比是拋硬幣并嘗試連續77次正面朝上。不正確的散列不會提供有意義的進展，這是賭徒謬誤的一個版本：所有散列都是獨立的，當散列失敗時就沒有進展。

中國工程院院士：5G是聯結區塊鏈等與工業互聯網的紐帶:中國工程院院士鄔賀銓認為，5G是無線傳輸通道，但同時也是聯結云計算、大數據、人工智能、物聯網、區塊鏈與工業互聯網的紐帶，打通了數據從采集、存儲、傳送、處理、分析到決策的全過程，發揮數據作為生產要素的作用。（科技日報）[2020/10/21]

嘗試的獨立性和由此導致的缺乏進展被描述為失憶。不管上一個區塊已經過去了多長時間，比特幣礦工發現下一個區塊的可能性總是一樣的：下一個區塊出現的平均時間總是在10分鐘后。

如果你對比特幣區塊間隔方差的數據感興趣，JamesonLopp幾年前寫了一篇很棒的文章。簡單來說就是，忽略源自非常快速出現的區塊的邊緣案例，區塊間隔遵循指數概率分布。

動態 | 美第奇銀行嘗試使用區塊鏈技術實現去中心化銀行業務:據CoinDesk消息，美第奇銀行將于今年10月推出私人測試版。這家總部位于波多黎各的銀行，將與全球其他家公司共同測試數字登陸流程、門戶網站及其應用程序編程接口。美第奇銀行首席執行官埃德·博伊爾（Ed Boyle）對 CoinDesk 表示，其中兩三家公司將開展加密業務，至少有一家將成為交易所。博伊爾說，美第奇的最終目標是實現去中心化銀行業務。[2019/9/27]

比特幣出塊時間方差：理論與現實；資料來源：JamesonLopp

為了討論交易打包時間，我們需要在分析中添加另一層。天真的說法是，當比特幣交易被提交時，它應該被包含在下一個區塊中，該區塊平均會在10分鐘內完成；因此，打包時間應為10分鐘。在實踐中，區塊空間的競爭本質扭曲了打包時間并挑戰了可交換性的假設。

下圖顯示了2022年9月2日待處理交易的攀升。圖表中的每個斷崖或下降都表示發現了一個新區塊并處理了一批最有價值的交易。為了方便，網格豎線以10分鐘為間隔，既比特幣平均出塊時間。

動態 | 加拿大上市公司區塊鏈電力信托二季度持續經營凈利潤為130萬加元:加拿大上市公司區塊鏈電力信托Blockchain Power Trust已公布了截至6月30日的Q2季度報告及半年報。報告顯示，第二季度該公司持續經營凈利潤為130萬加元，合每股0.01加元。2019年前六個月持續經營凈利潤為4萬加元，而在2018年前六個月，該數字為凈虧損250萬加元。（雅虎財經）[2019/8/30]

比特幣內存池

該圖顯示了區塊發現中的非典型但并非罕見的差距。從10:20到12:18，只發現了兩個區塊，而不是預期的十二個。

雖然在10:20發送12sat/vB交易似乎是安全的，但它可能直到13:00才被處理，至少8個，可能多達11個區塊。延遲的兩個來源是區塊時間方差和不對稱時間信息，即較晚提交的交易具有額外信息的優勢，并且能夠支付更大的費用以跳過交易隊列。

動態 | Forte與Ripple將為區塊鏈游戲開發商投資1億美元:據venturebeat報道，區塊鏈游戲初創公司Forte宣布與Ripple的Xpring達成協議，向基于區塊鏈技術制作游戲的游戲開發商投資1億美元。[2019/3/13]

從緩慢發現的區塊中隨機抽取樣本并分析其中包含的交易，在交易提交時間和包含在下一個區塊中的交易相對密度之間出現了一個清晰的模式。慢速區塊包含的交易來自緊接在發現區塊之前的時間倉，比來自緊接在前一個區塊之后的時間倉多出大約50%。

與此形成鮮明對比的是，如果我們查看快速區塊，則提交時間的分布要均勻得多。這表明在快速區塊中的時間競爭沒有意義。

大多數區塊都可以很快發現，所以這有什么關系嗎？

如果我們計算預期出塊時間，長尾區塊的貢獻其實出奇的大。如果計算平均出塊時間但忽略20+或30+分鐘這樣的異常值，則預期的出塊時間將下降到6-8分鐘。

關于打包時間，區塊空間的時間競爭基本上忽略了這些長尾塊。例如，我們假設超過20分鐘的交易被新的更高費用的交易取代，那么進入第一個區塊的交易的平均打包時間理論上應該下降到只有6分鐘。

實際上，并沒有下降到6分鐘。我們在慢速區塊分布中看到交易沒有被完全替換，但我預計第一個區塊打包時間可能在8-9分鐘范圍內，而不是天真的10分鐘近似值。

進一步計算被替換的交易將需要比本文提供的更全面的數據分析，結果可能是多峰諧波分布。

回到權益證明以太坊，假設非競爭性區塊空間，不變的12秒區塊間隔表明平均打包時間為6秒。

然而，以太坊區塊空間競爭異常激烈。

即使區塊間隔不變，我們似乎也看到了強烈的時間競爭，甚至超過了比特幣長尾區塊空間的競爭。所有這些都在幾秒鐘內發生，每12秒重復一次。

那么，打包時間是否更短？我想這將取決于如何定義打包時間。如果以太坊上的第一個區塊是在區塊間隔的最后幾秒內提交的交易占主導，那么我不清楚方差的下降是否會產生有意義的差異。另一方面，如果我們談論的是單筆交易，其優先費用足以確保交易包含在內，那么預期的打包時間應該從13秒減少到6秒。

注解：

指數概率分布的方差與區塊時間的平方成比例，因此比特幣區塊時間的方差是以太坊PoW區塊的(600/13)^2=2130倍。也許這可以解釋為何對以太坊區塊時間的分析相對缺乏。

該指標假設以太坊不處于硬分叉的時間窗口，在硬分叉時間窗口，出塊時間開始呈指數增長，以迫使礦工采用這種變化。

截至撰寫本文時，30天的平均哈希率為2.5075億TH/s，因此在一個10分鐘的區塊中有250.75×E6×E12×(60×10)=1.5E23次哈希嘗試。為了找到一個硬幣翻轉等效物，我們采用一個以2為底的對數，它等效于76.9次連續的硬幣翻轉。

該樣本中的慢速區塊是在2022年12月22日至2023年1月12日之間發現的偽隨機序列，包含40個塊，區塊間隔時間在42到75分鐘之間。

該樣本中的快速區塊是在2022年12月22日至2023年1月12日之間發現的一個由86個區塊組成的偽隨機序列，區塊間隔時間在2.5分鐘到6分鐘之間。

如果我們由于驗證者的錯誤而忽略空塊，則不變。

不幸的是，合并前數據似乎不可靠，盡管這可能只是由于區塊空間的超級競爭性質加上區塊時間差異而造成的，我沒有足夠的信心發布它。

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