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比特币激励机制的理解

比特币是一个精心设计的激励博弈。在一个去中心化的生态系统中，协调参与者的利益对于网络的长期生存至关重要。驱动节点保障网络安全的激励主要来自经济方面——诚实守信的节点将获得奖励，而试图作弊则会失去潜在收益。

这在矿工挖矿中体现得尤为明显。矿工们投入大量资金购买电力和专业硬件，希望通过向区块链添加区块来收回投资并获得利润。矿工们力求最大化收益，而最简单的方法就是遵守规则。

如果一个矿工向链上添加了一个区块，他们将获得该区块中所有交易手续费以及一部分新铸造的币。我们称之为区块奖励，获得的币的数量每21万个区块（大约每四年）减半。撰写本文时，奖励为12.5个BTC，但几个月后将减少到6.25个。

挖矿的经济激励使得这项活动竞争异常激烈，最终提升了网络的安全性和去中心化程度。有人推测这些激励机制可能会被操纵。本文将探讨“自私挖矿”的概念。

自私挖矿是如何运作的？

对自私挖矿最全面的探讨，可以追溯到2013年Ittay Eyal和Emin Gun Sirer的研究论文“多数并非足够：比特币挖矿易受攻击”。该论文的论点是，与普遍看法相反，比特币矿工的激励机制存在缺陷，最终可能导致网络中心化。

让我们用一个例子来说明自私挖矿。假设总哈希率平均分配给四位矿工：爱丽丝、鲍勃、卡罗尔和丹（每人25%）。爱丽丝、鲍勃和卡罗尔遵守规则，但丹试图利用系统为自己谋利。

在正常情况下，我们预计找到区块的矿工会立即将其添加到链上。爱丽丝、鲍勃和卡罗尔作为诚实的参与者就是这样做的。但如果丹找到了一个区块，他会将其隐瞒（这是一个有效的解决方案，但尚未添加）。丹可能会幸运地连续找到两个区块，而其他人还没有找到。

假设已经挖出了10万个区块。现在爱丽丝、鲍勃和卡罗尔试图提出第100001个区块。丹找到了它，但没有公开这个信息。现在有两条链，一条是公开的，另一条是丹的秘密（且更长）的链。当其他人仍在试图找到第100001个区块时，他找到了第100002个区块。

丹的链条现在领先两个区块。如果他的运气没有用尽，并且他总是能够保持领先于其他链条这个距离，他就会继续下去。当其他人追赶上来，只落后一个区块时，他就会公开他的链条。

丹现在公开的链条比其他参与者正在工作的链条更长。根据我们称之为“最长链规则”的规则，“正确”的链条是积累了最多工作量证明（也称为链工作量）的链条。因此，如果一个节点检测到一个链条积累了更多工作量，它将切换并将其算力投入到这条更长的链条上。

现在，爱丽丝、鲍勃和卡罗尔看到了丹的链条——他们现在认识到这是应该遵循的链条。他们在另一条链上赚取的任何奖励都将不复存在。由于丹已经在这个链条上挖出了这些区块，所以他保留了所有奖励。

自私挖矿是否对比特币构成威胁？

对所有参与者来说，遵守预期行为无疑会更便宜。自私挖矿造成了大量的浪费，但重要的是要注意，那些从事这种行为的人在网络上保持着相对于其他参与者的战略优势。因此，攻击者可能会被其他矿工加入，这只会使情况变得更糟。

在他们的论文中，Eyal 和 Sirer 指出这是一个重大风险：随着时间的推移，自私挖矿可能会导致矿池的哈希率增长，因为矿工会与自私实体合作以最大化他们的收入。一旦单个矿池获得了大部分算力，它可能会尝试进行51%攻击。

其他人则认为这种行为并不构成威胁，他们引用了矿工的意识形态因素，以及保持网络以去中心化方式运行的激励机制。允许生态系统被破坏将阻止矿工收回他们在电力和机械上的投资或获得利润。

结语

如果自私挖矿能够被矿工联盟成功实施，那么这对于参与者来说确实可能是一种有吸引力的策略，可以提高他们自己的收入。在最坏的情况下，这种激励机制会导致诚实的矿工加入自私矿工的行列，从而损害比特币的去中心化。

然而，从更大的角度来看，各方以这种方式结盟是没有意义的。毕竟，破坏网络安全可能会导致比特币价格下跌，这直接影响到矿业运营的盈利能力。