区块空间竞争如何扭曲交易打包时间?_区块链:以太坊

撰文:Tripoli

编译:0x11,Foresight News

本周早些时候,我在以太坊基金会举办的 Reddit AMA 上提出了一个问题,其中一个回答引起了我的注意:

比特币区块时间动态被研究得更多,数据可用性更高。因此,我将把以太坊的工作量证明转移到比特币上进行分析【1】。这两个系统非常相似,主要区别在于难度调整将比特币的平均出块时间保持在 10 分钟,而以太坊的平均出块时间保持在 13 秒左右【2】。

然而,区块时间平均值是一个巨大的简化。媒体经常将比特币矿工称为一群解决复杂数学问题的计算机,但事实并非如此。解决这个词隐含的意思是,这类主流类比表明采矿设备不断接近解决方案,但这不是加密挖矿的工作方式。最简单的散列类比是抛硬币并尝试连续 77 次正面朝上【3】。 不正确的散列不会提供有意义的进展,这是徒谬误的一个版本:所有散列都是独立的,当散列失败时就没有进展。

南京市政协主席:全力支持区块链技术和产业发展:6月21日,在2020中国区块链技术产业发展峰会上,南京市政协主席刘以安表示,区块链技术与产业作为我市“4+4+1”主导产业体系中的重点发展产业,全市上下要做到三个全力支持:一是全力支持区块链技术和产业发展,把推动区块链产业发展作为推进“四新”行动的具体举措来落实,紧扣产业落地,引进企业团队,打造“产业区块链”项目,创造新的发展模式。二是全力支持区块链技术应用场景落地,把大数据作为重要的生产要素推进市场应用,从规划、平台、生态、产业等多方面发力,促进“区块链+”和“+区块链”的更多应用。三是全力支持高端人才在南京创新创业,运用好南京的科教资源禀赋,不断提升技术能级,打造区块链产业发展的“护城河”,发挥学会、协会、研究院在人才聚集上的平台作用,引进高端复合型人才,培养、培训应用型人才,加速集聚全球区块链创新资源,紧密“链接”世界,共创美好未来。(南京日报)[2020/6/22]

尝试的独立性和由此导致的缺乏进展被描述为失忆。不管上一个区块已经过去了多长时间,比特币矿工发现下一个区块的可能性总是一样的:下一个区块出现的平均时间总是在 10 分钟后。

万事达、支付宝和VeChain加入澳中供应链联盟 利用区块链认证和跟踪食品:5月4日消息,VeChain、万事达和支付宝加入澳中供应链联盟。该联盟将为使用区块链认证和跟踪食品、葡萄酒和农产品提供全面的解决方案。(Cointelegraph)[2020/5/4]

如果你对比特币区块间隔方差的数据感兴趣,Jameson Lopp 几年前写了一篇很棒的文章。简单来说就是,忽略源自非常快速出现的区块的边缘案例,区块间隔遵循指数概率分布。

比特币出块时间方差:理论与现实;资料来源:Jameson Lopp

为了讨论交易打包时间,我们需要在分析中添加另一层。天真的说法是,当比特币交易被提交时,它应该被包含在下一个区块中,该区块平均会在 10 分钟内完成;因此,打包时间应为 10 分钟。在实践中,区块空间的竞争本质扭曲了打包时间并挑战了可交换性的假设。

动态 | 吉林省高级人民法院举办司法区块链专项知识讲座:吉林省高级人民法院7日举办了司法区块链专项知识讲座,邀请最高人民法院信息中心数据处处长陈宝贵,以及蚂蚁金服创新科技有限公司、北京华宇信息技术有限公司、共道网络科技有限公司四位国内司法区块链领域的专家进行授课。吉林全省各级法院院领导、法官干警及文员七千余人听取了讲座。

吉林省法院党组书记、院长徐家新指出,区块链技术对于加快产业变革、优化营商环境、建设诚信体系、更好服务群众,对于推进人民法院审判体系和审判能力现代化,具有重要作用。全省法院要认真学习总书记重要讲话精神,加强对区块链技术发展现状和趋势的关注和学习,提高运用和管理区块链技术能力。要按照最高法院的部署,结合吉林法院实际,积极探索区块链应用场景。要通过区块链技术应用,促进优化审判流程、提升审判效率,为人民群众提供更加智能、便捷、优质的司法服务。[2019/11/8]

下图显示了 2022 年 9 月 2 日待处理交易的攀升。图表中的每个断崖或下降都表示发现了一个新区块并处理了一批最有价值的交易。为了方便,网格竖线以 10 分钟为间隔,既比特币平均出块时间。

动态 | 伊朗央行与区块链公司合作,或为发行本土加密货币铺平道路:据coindesk报道,伊朗中央银行正与两家区块链初创公司合作,两家公司据称正在开发一种新加密货币生态系统的基础部分。消息人士称,这些项目得到了央行技术部门(ISC)的支持。该国的私人银行已经加紧为其中一家创业公司提供资金,此举可能为伊朗首个本土加密货币的发行铺平道路。据报道,其中一项举措是Kuknos协议,由一家名为Kuknos Company的新德黑兰创业公司创建,该公司获得政府批准发行名为Paymon的黄金支持的代币。另一个项目为Borna,由伊朗中央银行直接资助。[2019/2/15]

比特币内存池

该图显示了区块发现中的非典型但并非罕见的差距。从 10:20 到 12:18,只发现了两个区块,而不是预期的十二个。

声音 | 王冠中:通过区块链加强两岸三地合作:今日,在亚洲区块链与加密货币论坛暨链战站上,区块链及加密货币技术协会发起人王冠中表示,已经错过了互联网时代,希望通过协会的努力,抓住区块链行业新机遇,打通两岸三地合作的可能,促进教育、制造业、通讯等行业的发展。[2018/9/6]

虽然在 10:20 发送 12 sat/vB 交易似乎是安全的,但它可能直到 13:00 才被处理,至少 8 个,可能多达 11 个区块。延迟的两个来源是区块时间方差和不对称时间信息,即较晚提交的交易具有额外信息的优势,并且能够支付更大的费用以跳过交易队列。

从缓慢发现的区块中随机抽取样本并分析其中包含的交易,在交易提交时间和包含在下一个区块中的交易相对密度之间出现了一个清晰的模式【4】。慢速区块包含的交易来自紧接在发现区块之前的时间仓,比来自紧接在前一个区块之后的时间仓多出大约 50%。

与此形成鲜明对比的是,如果我们查看快速区块,则提交时间的分布要均匀得多【5】。这表明在快速区块中的时间竞争没有意义。

大多数区块都可以很快发现,所以这有什么关系吗?

如果我们计算预期出块时间,长尾区块的贡献其实出奇的大。如果计算平均出块时间但忽略 20+ 或 30+ 分钟这样的异常值,则预期的出块时间将下降到 6-8 分钟。

关于打包时间,区块空间的时间竞争基本上忽略了这些长尾块。例如,我们假设超过 20 分钟的交易被新的更高费用的交易取代,那么进入第一个区块的交易的平均打包时间理论上应该下降到只有 6 分钟。

实际上,并没有下降到 6 分钟。我们在慢速区块分布中看到交易没有被完全替换,但我预计第一个区块打包时间可能在 8-9 分钟范围内,而不是天真的 10 分钟近似值。

进一步计算被替换的交易将需要比本文提供的更全面的数据分析(严重依赖于区块空间需求的趋势、区块间隔的后续随机滚动等),结果可能是多峰谐波分布。

回到权益证明以太坊,假设非竞争性区块空间,不变的 12 秒区块间隔表明平均打包时间为 6 秒【6】(与工作证明中的 13 秒相比)。

然而,以太坊区块空间竞争异常激烈。

即使区块间隔不变,我们似乎也看到了强烈的时间竞争,甚至超过了比特币长尾区块空间的竞争。所有这些都在几秒钟内发生,每 12 秒重复一次。

那么,打包时间是否更短?我想这将取决于如何定义打包时间。如果以太坊上的第一个区块是在区块间隔的最后几秒内提交的交易占主导,那么我不清楚方差的下降是否会产生有意义的差异。另一方面,如果我们谈论的是单笔交易,其优先费用足以确保交易包含在内,那么预期的打包时间应该从 13 秒减少到 6 秒【7】。

注解:

【1】 指数概率分布的方差与区块时间的平方成比例,因此比特币区块时间的方差是以太坊 PoW 区块的 (600/13)^2 = 2130 倍。也许这可以解释为何对以太坊区块时间的分析相对缺乏。

【2】该指标假设以太坊不处于硬分叉的时间窗口,在硬分叉时间窗口,出块时间开始呈指数增长,以迫使矿工采用这种变化。

【3】截至撰写本文时,30 天的平均哈希率为 2.5075 亿 TH/s,因此在一个 10 分钟的区块中有 250.75×E6×E12×(60×10) = 1.5E23 次哈希尝试。为了找到一个硬币翻转等效物,我们采用一个以 2 为底的对数,它等效于 76.9 次连续的硬币翻转。

【4】该样本中的慢速区块是在 2022 年 12 月 22 日至 2023 年 1 月 12 日之间发现的伪随机序列,包含 40 个块,区块间隔时间在 42 到 75 分钟之间。

【5】该样本中的快速区块是在 2022 年 12 月 22 日至 2023 年 1 月 12 日之间发现的一个由 86 个区块组成的伪随机序列,区块间隔时间在 2.5 分钟到 6 分钟之间。

【6】如果我们由于验证者的错误而忽略空块,则不变。

【7】不幸的是,合并前数据似乎不可靠,尽管这可能只是由于区块空间的超级竞争性质加上区块时间差异而造成的,我没有足够的信心发布它。

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