NCE:觀點 | 檢查區塊Nonce分布追蹤挖礦設備的變化_ASI

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：NFT仍處于前期階段，遠遠沒有到達真正的爆發和場景應用:4月28日19:00，OVR COO Diego Di Tommaso、The Sandbox 中國區總監 Harvey Tsoi、Nervos advocate Williams、NEAR Mintbase 中國發言人 iOTA Chan、東泗文化傳媒創始人邵冰參與了由ULink主辦的“NFT被人們火爆炒作但可玩性不足的當下，未來又該如何”線上NFT圓桌論壇。

活動中各位嘉賓對當下的NFT現狀談到了自己的看法，均表示NFT仍處于前期階段，遠遠沒有到達真正的爆發和場景應用。

Diego表示，一些奢侈品牌已經在尋找新時代人群作為他們的目標客戶，使用NFT技術通過NFT的身份認證同實際產品進行連接將成為趨勢。

Harvey表示，NFT現在還有很多玩法沒有被應用，還有很大的空間等待我們去發掘，同時我們也在不斷探索虛擬和現實如何運用NFT技術。

Williams表示，NFT不僅僅只是一個卡牌游戲，任何一個獨一無二的限量品都可以變成NFT，未來與跨鏈互操作性結合將成為可能。

iOTA表示，NFT可以取代舊的密碼系統，甚至可以成為解鎖虛擬世界的一把鑰匙以及整合其他代幣的保險庫。

邵冰表示，傳統攝影領域的藝術家非常看好NFT，特別是在數字專利和確權方面，以及公平、透明的交易環境，下一步可能會考慮如何在虛擬場景中實現策展活動。[2021/4/29 21:09:58]

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。

觀點：巨鯨結束HODLING模式，比特幣或到近期高點:鏈上數據分析公司CryptoQuant首席執行官Ki-Young Ju表示，數據顯示巨鯨正在結束HODLING模式，比特幣或到近期高點。Ki-Young Ju進一步表示，從四個數據上可以看到短期頂部的跡象。1. 交易所流入指標曾升至2.5 BTC，為3月20日以來的8個月高點；2. 交易所流入指標顯示巨鯨不再將其比特幣轉出交易所；3. 礦工頭寸指數（MPI）顯示礦工正在大量出售比特幣；4. 所有交易所的比特幣儲備均不再下降。其認為，比特幣2萬美元的價格戰將是巨鯨和散戶投資者的對決，比特幣短期或出現回調，預計將在今年年底突破2萬美元。[2020/12/3 23:01:42]

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。

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。

觀點：加密交易量下降或因為投資者希望在第三季度結束前套現:盡管加密資產價格下跌和交易量下降可能是過去幾周的特點，但eToro加密資產分析師Simon Peters仍想提醒交易者長遠考慮。他表示：“值得注意的是，每一種代幣在2020年的表現都很積極，像以太坊和波場分別實現了160%和84%的增長。”他還表示，加密資產交易活動在9月份可能會有所下降，但與2019年相比仍有很大的上升趨勢。一份關于eToro月度交易數據的報告發現，盡管9月份出現了下滑，但比特幣、以太幣和XRP仍位居榜首。這三種資產連續第二個月成為該平臺最受歡迎的三種加密貨幣。Simon Peters解釋說，交易量（或許還有價格）的下降可能是因為投資者希望在第三季度結束前套現。他說：“過去幾個月，一些加密資產取得了一些異常的收益，投資者顯然希望從中獲利。然而，有理由對一些加密資產感到高興，特別是比特幣顯示出一些積極的鏈上指標。因此，如果投資者感到自己正迎來另一輪牛市，他們可能會在再次投資比特幣或其他加密資產之前先持有現金。”(Finance Magnates)[2020/10/5]

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。

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。

觀點：DeFi資產是加密技術中最被低估的資產之一:DTC Capital投資者Spencer Noon表示，多項指標表明，DeFi資產是加密技術中最被低估的資產之一。他指出，Aave協議目前每天在未償債務和獨特貸款人方面都創下了歷史新高。它還錄得4.4億美元的閃電貸款。“閃電貸款”讓開發商無需提供抵押就能獲得貸款。盡管Spencer Noon是DeFi的樂觀主義者，但他同時表示他也對比特幣持樂觀態度。Spencer Noon警告說，美國總統選舉可能會在短期內造成一些行情波動。其他知名交易員也警告說，DeFi泡沫肯定會破裂。但Spencer Noon認為，宏觀經濟氣候將推動長期牛市。（The Daily Hodl）[2020/9/17]

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：將加密貨幣指定為類似證券的金融工具，可能產生積極影響:人們關于比特幣到底屬于貨幣、商品還是證券存在爭議。加密貨幣與證券的親緣關系主要源于其發行以及在ICO中的功能，它們在ICO中被用來籌集傳統資金。ICO通常由尋求為區塊鏈相關或其他在線項目籌集資金的公司進行。他們通過發行數字貨幣籌集資金，這些數字貨幣允許持有者使用新的系統或軟件，或分享產生的利潤。例如，總部位于瑞士的去中心化管理平臺阿拉貢（Arago）在2017年發行代幣籌集約2500萬美元，這些代幣賦予其系統開發方式的投票權。監管機構可能會根據不同的加密貨幣的具體特點，選擇不同的處理方式，這是英國去年采取的一種做法。一些參與者表示，任何將加密貨幣指定為類似于證券的金融工具的做法都可能是積極的，雖然可能面臨繁重的監管，但也有可能因此允許基金向更廣泛投資者銷售加密貨幣。倫敦加密基金Prime Factor Capital首席執行官Nic Niedermowwe表示，“如果它們以某種方式被歸類為金融工具，那么就會產生連鎖效應，將可能有資格獲得零售基金。”（路透社）[2020/3/3]

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。

-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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