比特币安全与出块补贴奖励关系模型（Part 2）

这是一篇很长的硬核长文，我将分几次分享。之前分享了Part 1。

原文地址：

https://uncommoncore.co/research-paper-a-model-for-bitcoins-security-and-the-declining-block-subsidy/

比特币安全与出块补贴奖励关系模型（Part 2）

@Hasu James & Prestwich & Brandon Curtis

2.2 市场治理

根据一句通俗的说法，作为经济参与者，我们无时无刻不在投票——把钱花在某一些事情上，而不是其他事情上。区块链也是市场，所以当用户(消费者)买卖BTC时，他们会不断投票给以某种方式行事的矿商(生产商或服务商)。当用户对矿商提供的服务不满时，人们对支付系统的信心可能会骤降，比特币的兑换价格可能会比攻击前有所下降。我们将p(攻击后价格：PostAttackPrice)定义为攻击后的相对BTC/USD价格，例如，postAttackPrice为95%意味着攻击后BTC价格下降了5%。

（等式5：EV（恶意挖矿值）= p(攻击后价格：PostAttackPrice) *（MEV+MR）- MC）

在更新的等式中，MR(出块奖励+手续费用)和MEV（矿工可提取的价值）都随着攻击导致BTC价格的下降而变小，而MC(恶意挖矿值)保持不变。虽然在这里使用BTC而非法定货币作为基本单位并不常见，但我们发现推理起来更容易。实际上，矿工在攻击后并不会减少名义上的BTC数量，但是由于他们损失了5％的BTC购买力，因此他只能将其换成95％的攻击前BTC。

由于引入了市场治理概念，因此只要MR（诚实挖矿值）大于p（攻击后价格）*（MEV（矿工可提取的价值） + MR（恶意挖矿值）），EV（恶意挖矿值）就将无利可图。

（等式6：EV（恶意挖矿值）<0，如果MR（矿工收益）>p(攻击后价格)*(MEV+MR)）

由此，我们可以得出系统安全的三种方式：

1、MEV（矿工可提取的价值）可能较低，例如，因为使用比特币交易的人很少，或者用户在没有额外保证(如知道买家身份)的情况下不会认为支付是最终的。

2、p(攻击后的价格)可能较低，意味着用户对比特币应该做什么非常敏感，如果矿工停止工作，他们愿意转而使用BTC的竞争对手。这在某种程度上是一个“做出你的选择”的参数，因为如果BTC的价格很容易崩溃，其他形式的攻击(如破坏)就会变得更有吸引力，从而增加MEV值。

3、MR（矿工收益）可能很高，因此p(攻击后的价格)对MR的影响开始超过MEV的潜在收益。

2.3 矿工的约束

到目前为止，我们做出了不切实际的假设，即挖掘区块所需的一切都可以按需出租(这一观点主导了对比特币安全性的学术评论)。实际上，挖矿过程并非如此。在一个竞争激烈的模式中，矿工们都在跑步机上跑步，如果一个矿工在相同的成本下提高算力并增加收入，其他矿工就必须跟随步伐，否则就有完全跌落的风险。挖矿行业中几乎没有可持续的护城河。因此，挖矿的工业化速度可能比历史上任何其他行业都要快。随着挖矿的工业化，发掘区块的算力成本开始变得越来越重要。

有几种方法可以降低矿工的单位成本：

1、如果生产设施的产能不足，矿机商可以销售更多单元的矿机，以平均更多项的管理费用。在比特币挖矿过程中，每个单位哈希算力都有一个比特币网络形式的自动买家，所以这里没有什么可优化的。

2、业务可以降低生产的持续物料成本。挖矿业的等价物将是不断寻找更便宜的能源，更好地获得散热或冷却设备，以及优化矿机。

3、企业可以通过使其生产设施专业化来降低管理费用。在比特币挖掘中，这导致硬件优化在一项工作上变得更加重要：即哈希SHA256。一旦这种硬件不能再挖掘比特币，它实际上就一文不值了。值得注意的是，即使是像ETH网络这样的大型GPU挖矿网络也是如此。尽管可以使用通用硬件挖掘ETH，但对GPU的需求远远不足以满足突然大幅增加的供应。如果ETH价格暴跌，ETH矿工也将失去大部分价值。

4、矿工还可以通过签订长期的购电协议（PPA）来降低单位能源成本。

因此，为了降低单位成本以至于可以竞争性地开始参与挖矿，一个理性的矿工需要高度专业化的硬件，并且需要在网络上长期使用的原件。矿工的专业化程度越高，其资产和支出的不可回收性就越大。从等式1中，我们知道MR-MC =0。这意味着，我们可以从挖矿总收入中得出挖矿总成本，这仅仅是所有区块奖励的总和。

矿工必须预先承担多少费用？在与比特币矿工和专家交谈之后，我们得出了一个粗略的估计，即普通矿工，乃至整个挖矿业，将其总资产成本的约50％绑在了此类不可回收资产上。此外，我们了解到，这些资产平均会在24个月内贬值。

如果我们以此假设进行计算，那么整个挖矿行业将获得整整一年的区块奖励（两年* 50％），未来两年内矿工都将被约束，会诚实开采比特币。在每个区块12.5 BTC的奖励下，等于658,800 BTC。

换句话说，矿工们在开始挖矿之前，必须提前购买预计开采过程超过两年的所有BTC的50%。

在这些BTC被交付之前，任何危及它们价值的事情对它们都是极具破坏性的。

因此，我们可以说，矿工们坚定地致力于以一种最大化BTC价值和网络效用的方式挖掘比特币。

（等式7：EV（恶意挖矿值）= p（攻击后的BTC价格）* （MEV（矿工可提取的价值） + MR（矿工收益））- MC（矿工成本） - [1-p（攻击后的BTC价格）] *忠诚约束）

在示例一中，哈希算力仍然可以被租用，p(攻击后的BTC价格为95%，仅在攻击持续的10个区块时间内影响MR（矿工收益）。一旦矿工被比特币价格约束，同样的价格下跌将影响一整年的52,704个区块收入！现在，5%的价格下跌将让所有矿工失去相当于攻击前的32,940个区块的收入。

示例2：EV(具有60%哈希算力和100MEV的10个数据区块攻击)=95%.*(100btc+10*12.5btc)-(100*12.5btc)-5%*395，280btc = -19.675 btc收入

对于拥有60％哈希率的攻击者而言，MEV必须约为21,000 BTC，即按今天的价格计算为1.87亿美元，才能使攻击获利。 对MEV的高容忍度表明，今天的比特币网络确实安全。 这些发现可以推广到所有使用PoW的加密货币，并表明矿工费用不可重用对安全性有多么重要。

（未完待续。。。）

（本文为翻译转载，仅代表原作者个人观点。原文地址：https://uncommoncore.co/research-paper-a-model-for-bitcoins-security-and-the-declining-block-subsidy/）

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编译者/作者：等风的小胖

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