ONC:觀點 | 檢查區塊Nonce分布追蹤挖礦設備的變化_LionCEO

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：資金量、交易所存量、流通量是當前三個反應市場漲跌和情緒的有力指標:金色財經消息，據分析師Phyrex發文表示，相對于各種刻舟求劍的數據面或技術面來說，目前其個人認為就三個數據是唯一能反應出市場漲跌和情緒的。

第一，資金。首先要看資金的日線是漲還跌，這代表了情緒面對于后市的看法，以及基本面的變化，比如加息。從資金面上就可以知道，在非單獨極端行情的情況下，資金的持續增加才是開啟上漲趨勢的鑰匙，而資金的持續下降就代表了購買力的抽離。

第二，存量。BTC存量代表了交易所的轉入拋壓，轉出提現以及交易所的存量和頭寸，這四個數據。交易所存量反應出的是當前砸盤的最大可能性。交易所頭寸代表了主力交易所在吸籌還是在拋售。交易所的轉入拋壓意味著市場上恐慌情緒。交易所的提現代表了可能抄底用戶的實力。

第三，流通量。這個數據包含的就是長短期持有人的信息，以及每天的URPD數據（BTC價格持倉變化）。這份數據可以清晰的告訴我們，目前是誰在賣出。[2022/6/19 4:37:50]

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。

觀點：通脹飆升可能會驅使散戶投資者進入高風險的加密資產:5月26日消息，歐洲最高證券監管機構警告稱，通脹飆升可能會驅使散戶投資者進入高風險的加密資產，并呼吁建立一個正式的法律框架來管理整個歐盟的行業。歐洲證券和市場管理局主席 Verena Ross 表示，隨著通脹上升，投資者將尋求能夠試圖彌補通脹并帶來更大回報的投資，這可能會導致更大的風險承擔，這（加密）是我們正在密切關注的事情。

畢馬威英國加密和數字資產團隊負責人 Ian Taylor 表示，沒有確鑿的證據表明，由于高通脹，消費者正涌入加密資產。（彭博社）[2022/5/27 3:44:25]

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。

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。

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。

觀點：GBTC出售限制為比特幣長期看漲建立基礎:AMBcrypto發分稱，由于GBTC的出售受到限制，即持有期為6至12個月，這為比特幣的長期看漲建立了基礎，而這反過來又為機構構建了長期看漲的基礎。對于散戶交易員來說，對比特幣價格反彈的預期可能會擺脫弱勢手和機構，因為灰度將系統性地繼續購買更多比特幣。對于機構而言，在緊密受限的價格區間內進行高頻交易是有利可圖的，但獲利與否完全取決于成交量。進行高頻交易的巨鯨可能會遵循類似的策略，然而，這使得比特幣的價格停留在一個狹窄的價格區間，與股票和其他傳統投資選擇驚人地相似。[2020/12/17 15:27:38]

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。

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?。

觀點：數字美元賬戶將金融體系化 導致集權問題:針對此前的數字美元經濟刺激提案，紐約大學法學兼職教授Max Raskin稱，現在私人銀行充當中間人，并為此收費。有人沒有足夠儲蓄參與私人銀行體系，或不信任該體系。數字美元系統將允許政府補貼沒有銀行賬戶的人，并直接針對反周期的貨幣刺激，甚至制定非自由裁量的貨幣規則。但其產生的誘惑和令人擔憂的激勵實在太大，無法證明這樣的邊際效益是合理的。在剔除中間人的過程中，該計劃將剔除銀行賬戶和華盛頓利維坦之間的障礙。若政府決定將資金直接注入競爭對手的銀行賬戶，用戶賬戶上的每一筆貸款或借額都將受制于投票箱，或者更糟的是受制于官僚機構。對這種權力的制約肯定會存在，但鑒于兩黨意見空前分歧的環境，完全有可能繞開。這樣的系統使政府印刷機不受準備金限制，這將允許政府僅在某些上不受歡迎的地區實施負利率。數字美元賬戶將由FDIC承保，但如果真的需要這種保險，對面臨惡性通脹的美國人來說是冰冷的安慰。作為最后貸款人，美聯儲不能違約。但如果美聯儲向私人銀行提供流動性，它們也不能這樣。若經濟發展到可能出現這種情況的程度，人們只會對美聯儲而不是個別銀行失去信心，這是另一個集權問題。(CoinDesk)[2020/5/2]

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。

觀點：與傳統金融體系相比，新冠病對比特幣造成的影響有限:BTC Media的Christian Keroles在最近一期播客節目中討論了在經濟、和地緣發展不確定性不斷上升的時代，比特幣所扮演的角色。盡管新冠病（COVID- 19）引發的全球健康危機升級并迫使主要市場關閉，但疫情對比特幣造成的影響存有爭議。Keroles表示：“傳統的金融體系比比特幣更容易受到人類病的攻擊。只是因為比特幣對人類的依賴沒有那么強烈。”Keroles進一步指出，“比特幣具有社會可擴展性，因為它消除了傳統金融體系中大量的人力和中間商。比特幣淘汰了其中很大的一部分。”（AMBCrypto）[2020/3/15]

-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。

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