BTC:金色硬核 | BTC出塊時間出現差異：理論與實際對比_filecoin幣價格今日行情

金色財經近期推出金色硬核（Hardcore）欄目，為讀者提供熱門項目介紹或者深度解讀。本期金色硬核（Hardcore）探討了BTC出塊時間的問題，將理論和實際相結合，究竟出塊時間有多符合預期？

BTC出塊時間出現差異：理論與實際對比

BTC區塊時間戳歷史分布情況究竟有多符合預期？

本周，我收到了一些消息提醒，這些提醒都是關于一個時不時會出現的問題：

“BTC區塊鏈兩個小時都不能挖到一個塊的情況多久會出現一次呢？昨晚，我偶然發現了在區塊670637和638之間出現了這個狀況。”

這讓我陷入了思考，我不禁想到在過去12年中，BTC區塊時間戳歷史分布情況究竟有多符合預期？

金色熱搜榜：KCASH居于榜首:根據金色財經排行榜數據顯示，過去24小時內，KCASH搜索量高居榜首。具體前五名單如下：KCASH、YEE、MANA、TRUE、BTM。[2020/10/30 11:15:28]

我之前也對BTC時間戳機制進行過討論，有充分理由認為BTC的安全性很高，其時間戳背后的博弈論機制也非常完美。

幸運的是，你如果有一個節點的話，就能很輕松地循環訪問所有BTC區塊頭，查看它們的時間戳。為此，我寫了個腳本，我的筆記本電腦只用了5分鐘就查看了所有的時間戳。

請注意，為了方便測量數據，BTC區塊鏈中第100個區塊之前都被我排除了，因為BTC誕生之初，礦工數量很少，發生了一些很特殊的狀況。

結果表明，有190個區塊在前一個區塊出塊后106分鐘才被挖出，占迄今挖出的67萬個區塊中的0.0028%，非常接近0.0025%的預期值！這個結果很容易通過計算得出，但只能代表某個特定時間段內出塊時間的差值分布情況。

金色午報 | 9月8日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞：上海虹口區、錨定幣、Filecoin、Swerve

1.當前DeFi協議中鎖定資產總額約合96.5億美元。

2.上海虹口區創立區塊鏈+社區生活服務工作模式。

3.以太坊鏈上比特幣錨定幣發行量突破7萬枚。

4.V神：當前正在發生垃圾郵件攻擊ethstatus。

5.PeterSchiff之子不顧其反對購買了更多的比特幣。

6.Filecoin更新經濟參數：區塊獎勵解鎖20天延遲移除。

7.韓國警察廳和三大通訊巨頭合作推出區塊鏈數字身份平臺。

8.Curve分叉項目Swerve上線3天鎖倉量達4.2億美元 接近前者一半。

9.褚康：本輪深度回調的主要原因是礦工拋售、美元走強及DeFi投機降溫。[2020/9/8]

深層次分析

如果要對這個問題進行深入思考，Felix?Weiss已經解決了這個問題，他提供了一種方法，能夠確定在前一個區塊挖出后的特定時間段內應該挖出的區塊數量。

金色相對論| 相里朋：無幣區塊鏈需對共識機制及底層技術加大探索:本期金色相對論中，對于無幣區塊鏈的共識及其技術如何應用在場景中，高級工程師、工業和信息化部電子第五研究所區塊鏈主管相里朋表示，“Token”一直都有，而當前業內的底層技術創新還乏善可陳，多數應用解決方案尚處于研制或探索試用階段，鮮有與業務深度融合的成功案例，行業應用層次普遍偏低。高舉通證經濟大旗，落地之路卻步步維艱，虛擬代幣涌現出無數泡沫。

當前社會并非所有場景都需要虛擬代幣/通證（token）來激勵，且“無幣”區塊鏈同樣也支持共識機制、分布式存儲、點對點通信技術及密碼學技術，也可對多方參與的結果達成共識。既使在“無幣”區塊鏈方向，只要敢想敢探索，解決實際問題，也能涌現出一大批優秀案例。[2018/9/29]

這個數量能夠通過計算指數分布的累積分布函數得出。

但就出塊時間的差值而言，怎樣才能其整個歷史分布狀況與預期分布進行對比呢？為了解決這個問題，我們需要利用指數分布的概率密度函數，這個函數可以通過f(x;λ) =?λe^-(λx)進行建模。針對出塊時間問題，x等于上個區塊出塊后的某個時間點，λ作為率參數，等于1/600（即目標出塊時間），概率密度函數用線性方式表示如下圖：

分析 | 金色盤面：USDT/CNY價格逐步走低:金色盤面綜合分析：USDT/CNY12小時線在7附近走出圓弧頂，短線資金流出局面得到緩解，BTC反彈帶動市場走穩，但能否反轉，還要繼續觀察。[2018/8/13]

我在寫這篇文章的同時也繪制出了670000區塊之后所有區塊的預期分布狀況，與上圖的形狀很相似。

于是我收集了腳本的數據，并將其放入了以下這個表格中：

顯而易見的是，下圖的x軸用對數表示更加合理，否則數據會過于分散，而觀察不到一些有趣的現象。

不同挖礦時期

出塊時間的預期分布是基于哈希率恒定不變的假設。但根據BTC的發展歷史，其哈希率不可能是恒定不變的。

金色財經現場報道 IPFS、Filecoin中國區技術布道人董天一：去中心化是手段不是目的:金色財經現場報道，在西部中小企業發展論壇上，開展了以《目前中國區塊鏈行業現狀》為主題的圓桌討論，IPFS、Filecoin中國區技術布道人董天一指出：去中心化是手段，不是目的。其實說到底就是區塊鏈的應用，在現行的經濟體中，區塊鏈又長出了一個側枝。我們要做的是，把長出來的這一塊東西融入到原有的經濟體中。區塊鏈只是來提升這個世界的效率。我們常說溯源、防偽，但是事實上，區塊鏈在落地上，連這一點都很難做到。我現在不是很贊同它會改變這個世界。如果只是為了提升TPS，那么完全可以只用支付寶就可以了。到底需不需要用區塊鏈這個東西，值得思考。[2018/4/28]

所以我選取了三個時期進行分析。

1.?CPU時代：哈希率相對平穩。

2.?GPU時代：哈希率加速上升。

ASIC時代：哈希率增速相對較緩

CPU時代

在CPU時代，對于出塊時間少于10分鐘的區塊，實際數量比預期少，為什么會出現這種情況呢？我將在下文進行解釋。

GPU時代

請注意，在GPU時代，情況截然相反，實際數量比預期要多，最可能是因為哈希率加速上升。

ASIC時代

在早期ASIC時代，BTC哈希率有大幅上升，我特地選取了距離當今較近的時間段，這樣數據不會受到很大影響。我們能從上圖看出，BTC出塊數量仍然多于預期，但是不能夠與GPU時代相比。

整個挖礦時代

如果將670000個區塊的數據全部繪制成一張圖表會是怎么樣的呢？根據下圖，實際出塊時間與預期是非常吻合的，除了圖中左邊的部分。

根據上圖，我們能得知，父區塊挖出后29秒內出塊的數量遠低于預期，對此有沒有合理的解釋呢？

深入研究

在這個時間戳范圍內的預期出塊數量為30497。

另一方面，實際出塊數量是22441。

那么為什么出塊數量會相差8056？

我們發現，14296個區塊的增量是負數，其中有3549個屬于-29到0的區間范圍內，那么剩下還有大約6000個區塊，下文將會對這6000個區塊進行詳細分析。

通過繪制負增量的時間戳分布情況，我們能得出，下圖基本上是正增量分布情況的鏡像。

這是因為BTC協議允許負時間戳增量的存在，但這不是根本原因，我們要考慮到實際挖礦的工作過程：

1.?礦池會為下一個區塊生成區塊元。

2.?礦工向礦池發出工作請求，開始對區塊元進行哈希計算。

3.?礦工將完成的工作返回給礦池，形成工作量證明。

所以問題就變成了：區塊元的產生頻率是多少？時間戳多久更新一次？

但是，我認為背后的答案更加復雜，因為礦工也有可能更新時間戳，這就牽涉到了研究特定ASIC應用的硬件或者固件。

上文提到，還剩下大約6000個時間戳增量是負的區塊，對這些區塊有合理的解釋嗎？我認為理論上是能夠解釋的，原因可能是時鐘漂移或挖礦軟件沒有得到很好的適配。如果你了解BTC挖礦歷史的話，早期礦工沒有組成礦池，都是單獨挖礦。所以礦工配置不能達到企業級別，這些業余礦工無法保證礦機數據與權威渠道定期同步。早期礦池都是由業余挖礦愛好者而不是全職專業人士運營。我認為，如果我的理論合理，那么隨著挖礦產業逐漸成熟，礦池軟件得到改進，時鐘漂移出現的頻率也在下降。所以我運行了另外一個腳本，按照時間繪制了時間戳增量為負的區塊分布情況圖。

根據上圖，我們能看出，不僅時間戳增量為負的區塊數量在減少，時鐘漂移問題也逐漸得到改善，值得特別注意的是，自2017年底后，只有少數區塊的時間戳增量為負。

總結

BTC大部分運行機制都基于數學原理。通過分析實際出塊時間的分布情況，我們能發現，在過去12年中，10分鐘出塊時間這個機制運行非常良好，只出現過很少的極端情況，背后的原因也很容易找到。挖礦也形成了產業化，挖礦軟件得到逐步改善，出塊時間分布狀況越來越符合預期。

這就是數學的力量！

本文內容來自于：Cypherpunk Cogitations

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