矿池的权力过大？比特币或许该使用BetterHash协议了

注：原文标题为《Betterhash：使用新的哈希协议，让比特币挖矿实现去中心化》（BetterHash: Decentralizing Bitcoin Mining With New Hashing Protocols），作者是StopAndDecrypt。

以下为译文：

简介

BetterHash是目前比特币开发者正在开发的一种替代挖矿协议。当其完成时，需要有足够多的矿工愿意使用这一协议来切换到新的矿池，或者有一个既愿意服务于旧协议又愿意服务于新协议的现有矿池，而矿工们则逐渐做好了切换的准备。在任何一种情况下，最初的转换都需要有足够的矿工支持，以实现盈利，否则利润波动将太大。最终，矿工们将需要理解他们为什么要切换，并且需要有前瞻性思维的矿池运营商（他们不希望控制现有的矿池）。只有正确理解和传达当前系统的问题及风险时，这种情况才会发生，这是BetterHash挖矿协议能够被采用的前提。

那么，比特币挖矿当前遇到了什么问题？

比特币挖矿存在着一种代理问题：比特币矿池不是矿工，但矿池却代表矿工发出了不适当的信号（signal）。矿池运行着节点，其负责构建区块，选择交易，并可代表池中的所有矿工算力用于支持哪个分叉链。这就产生了一些激励问题，以及一些相当不受欢迎的政治压力。Betterhash的目标是通过将这些责任交还给各个矿工，以此解决这一问题，并为了网络的更大利益而剥夺矿池的影响。有了BetterHash，矿工们就可以自己控制算力，而矿池只是负责协调它们并分配奖励。

矿池的算力分布情况 VS Slush Pool的矿工分布投射到每一个矿池

在我们开始之前，让我们简单地回顾一下现存协议的结构差异，以及BetterHash协议将会改变什么。

目前，很多矿工甚至都不运行节点，而只是使用诸如Stratum之类的协议将他们的ASIC矿机连接到一个矿池。矿池运行节点、选择交易、创建一个他们想要挖取的区块，然后将该区块发送给所有使用其矿池的矿工，矿工开始对其进行哈希处理。一旦一个矿工成功地开采了一个区块，它就会被送回至矿池，然后输出到比特币网络。

而使用BetterHash，矿工将单独运行自己的节点、选择交易、创建一个区块，然后对其进行挖矿处理。该区块将被配置以支付矿池的费用，就像使用 Stratum协议一样，这些未成功的区块（称为“share”）将被矿工用来证明他们一直在为该矿池挖矿。通过更改创建区块模板的参与者，然后围绕这个概念构建一个新的协议，BetterHash绕过了我们要讨论的所有问题。

对于目前正在开发中的Betterhash协议的更多技术概述，Matt Corallo的这一演示视频应该是足够了：

应该注意的是，“Betterhash”这个名字已经是最终确定的，正如视频中已提到的。

https://www.youtube.com/watch？V=0LGO5I74QJM

比特币挖矿业的现状

为了理解为什么切换到Betterhash是如此重要，让我们解开所有与矿工现在的生活方式相关的问题，而如果他们使用BetterHash协议，这些问题将不复存在。

简言之，矿工自己solo挖矿的回报率是极不稳定的，这就是为什么矿池会在2010年诞生。批评人士会指出，矿池的算力分布现状，使得比特币挖矿是呈现中心化的，尽管反驳者断言称，矿工们可切换他们所使用的矿池，但问题并不总是那么简单的。如果你是一名矿工，那么你的选择就仅限于少数几个矿池，而每个矿池都会有一些服务条款，你要么接受要么不接受。而矿池太大，就无法提供多种选择。

实际上，你别无选择，只能选择最适合自己的矿池，如果大多数或所有的矿池都决定了一些你不喜欢或不认同的决定，那么你就没有真正的选择，只能去处理这个问题，因为你建立自己的矿池可能不会产生足够稳定的收入流。那些已经存在的矿池会变得较大，通过让大量矿工在其保护伞下，矿池拥有矿工所没有的权利。我们将逐一进行讨论。

矿池可以：

1. 确定哪些交易可被纳入区块，或者不执行这些交易。
2. 在适当的条件下被贿赂重组区块链；
3. 积压交易mempool，以提高交易费率；
4. 未经矿工同意直接使用算力挖取竞争分叉链；
5. 非诚实挖矿，这样做的动机应该是别有用心的；
6. 使用矿工的算力为某提案提供信号支持；

正如前面提到的，所有这些问题，基本上都是矿池在建立比特币区块，而非矿工在建立区块的直接结果。伴随着矿池的利用，第三方的问题也会随之而来。矿池可被黑客攻击，然后黑客就可潜在地执行这些利用，或者矿池可以受到网络层面的攻击，然后矿工就要忙于解决问题或切换到另一个矿池。而应用BetterHash之后，矿池黑客就无法控制矿工的算力，而针对矿池的网络级攻击，也不会对使用该矿池的矿工产生直接影响。

而网络层面的攻击，攻击者可击落大量的算力，或者根据需要进行重定向。BGP攻击是很容易完成的，至少可以说，从中恢复所需的时间和资源是相关的。想要理解攻击者如何窃取矿池算力，并执行本文中编写的任何利用攻击，请观看下面的3分钟演示内容：

https://youtu.be/k_z-FBAil6k?t=353

（网络级攻击讨论在5:52处开始，并于9:00结束）

毫无疑问，一项协议是否适合采用，取决于这些问题是否迫切需要去解决。

但是，针对这些场景的潜力，并不总是能很好地表达其必要性。

我想揭示一些假设的场景，以及一些已经以某种方式发生的场景，以便大家更容易理解Betterhash的必要性。所以让我们仔细看看它们各自是什么。（请注意，其中一些是假设性的，其不太可能实际发生，有些则需要非常具体的情况，而另一些已经以一种或另一种形式发生了。）

1、 矿池确定哪些交易进入一个区块

在讨论51%攻击的可能性时，经常会提出一个问题，如果足够多的矿池可以被说服将交易类型或地址列入黑名单，甚至是暂时的黑名单，那么问题就会出现了。 这样做的原因可能是被胁迫，也可能只是出于经济上的激励，不管是矿池自己，还是外部在支付奖励。

场景1: 审查一个服务器的热钱包

想象一下，一家交易所的热钱包被40%的矿池列入了黑名单（可能是由一家竞争交易所在背后支付），那么它不会阻止这个热钱包进行交易，但会明显地减缓其交易处理速度。作为一名矿工，也许你不认为这种行为对生态系统而言是健康的，但也许你没有其他选择，因为你对此没有发言权。

场景2: 审查保密交易类型

“可能开发者也是同样的懒惰”，导致代码忽略了那些保密类型的交易。

上面的推文最终证明了（如果我们信任他的话），这个例子是非恶意的，但如果考虑情况是恶意的可能，那就值得思考了。比特币目前还没有保密交易，而且可能永远也不会拥有，但它有很多不同的交易类型。如果一个矿池有理由这样去做，那么理论上他们就可以忽略这些交易，因此特定类型的交易积压会加剧，交易费用会提高，并可能降低使用这些特定交易的任何服务的速度。

相关阅读：ZCash保密交易审查事件 ：https://medium.com/@levdubinets/zcash-shielded-transaction-censorship-12098f21090b

2、 可贿赂矿池来重组区块链

与上面的示例类似，矿池可决定他们不希望在账本中包含的特定版本的交易，然后尝试执行此决定。这种情况几乎不可能自发地或事后进行协调，但如果矿池有此倾向，而只要有少数这样的矿池愿意接受贿赂，然后立即采取行动，那么矿工对此就没有任何发言权。

如果矿池愿意和矿工分享这些贿赂金，那矿工可能会去接受，但矿池给予矿工的份额越高，则其愿意的动机也就越小。此外，在黑客攻击的场景中，黑客可反贿赂矿池，使情况变得更加复杂。

这是在某交易所被黑后所被提到的一个建议。尽管矿池没有准备这样去做，很多人用它来争论比特币挖矿是中心化的，关于这一主题的更多细节，请听下面的播客，并注意，如果使用Betterhash，那其中讨论的任何事情都是不重要的，因为当矿工在构建区块，而非矿池构建区块时，这些问题甚至是不需要考虑的。

3、 矿池可积压交易，以提高交易费率

矿池不仅可以阻止特定的交易，还可以选择忽略低于特定费率的所有交易，从而提高试图交易的每个人的成本。一些人认为这是一个微不足道的问题，因为较小的矿池将利用机会纳入这些交易，因为对他们来说，这样做的回报会更大，因此这将长期奖励弱势矿池。我不认为这是微不足道的，因为我们已经看到了这种行为的影响，如何在政治舞台上引导关于短期内费用上涨的争论。

费用市场是迟早会存在的，但不应该通过限定网络规则，来以此谋利。虽然在矿池层面，可能会存在竞争以应对这种行为，但我们仍然看到一些矿池选择挖空块。在过去的一些实例中，一些特定的矿池只打包高于5聪每字节的交易，即使是在区块还有剩余空间的情况下。这可能需要在矿池之间进行一些协调才能产生效果，但如果激励措施一致，那么协调就不难甚至不必要了，现在，一小部分矿池运营商将拥有一个其他人都没有的价值工具。

矿池也可以秘密地做到这一点，他们不需要创建“非满”区块，而是可以用看似合法但未经宣布的交易来填充这些区块，然后将这些交易重新收集起来，通过引导他们相信新的“现行费率”是真实的。一旦市场开始支付更高的价格，那么矿池可以重新调整他们的恶意交易。在下图所示的时间里，Tx积压量中最底层的50%，仅占矿工收取费用的7%。回报与交易积压中的中间费率呈非线性增长关系，如果有足够大的矿池想要尝试这个，那么它会是有利可图的。

https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/7lwajx/spamming_the_network_unfortunately_doesnt_result/

4、 矿池可在未经矿工同意的情况下，直接动用算力

实际上，是矿池在决定要扩展的链，矿池给矿工们提供了一个区块，实际上只需要说“挖这个区块吧，”然后，矿工们就去挖这个区块了，直到有人找到了解，然后矿池又给矿工们另一个区块。矿工们不会自己跟踪不同的分支，矿工们通常会假设矿池是诚实的，并且会挖取你希望他们挖取的币/分叉链。很多矿工并不运行节点，因此他们没有验证共识规则。在过去，当矿池决定它们不验证区块，而是在无效区块上进行“SPV挖矿”时，这就产生了问题。作为一名矿工，你应该明白自己花的时间和金钱，没有因为矿池的原因而被浪费掉。

一个场景：

你是一名矿工，也是矿池_A的一部分，你为矿池贡献了算力，那你就会收到源源不断的支付。你完成了数学计算，然后进行了检查，并且这永远不会改变。

矿池_A的运营者决定使用你的算力为另一个处于危险之中的链提供算力（生命）支持。而这个链可能是你不关心的，甚至可能是你不喜欢的，或者是竞争者。矿池继续以“市场价”为你的算力支付报酬，但实际上你的算力并没有在你认为的那条链上被使用。

由于现在有一整个矿池在挖不同的链，网络的区块生产速度减慢（回报变少）（市场可能会被愚弄，认为对另一个链的支持比实际支持会更多），这会降低你支持的链的潜在价值。作为一名矿工，这可能是你想要避免的一种情况。不幸的是，这种情况在现实世界已经发生过了：

5、 矿池可使用矿工的算力进行不诚实的挖矿工作

考虑一下上面的场景，这是一个最好的例子说明这将如何进行：矿池坦诚告知矿工其意图，并且至少试图弥补矿工们。他们告诉矿工，如果你不喜欢，那你可以直接离开。但如果矿池是不诚实的呢？

如果一个矿池表示他们正在挖两条链，分别是黄色链占80%算力，绿色链占20%算力，而你正在通过它们挖绿色链，你怎么知道他们是诚实的，只有20%的矿工在支持这条链，他们可单独告诉每一个矿工，他们就是这20%，而他们是唯一支持这条链的人。矿工将不得不在侧通道上进行协调，然后相加他们的算力，以确定自己是否被欺骗。主要的问题是，很多矿工是隐秘的，很多人希望保持私密，并且也应该保持这样。像这样进行协调，以避免被欺骗和操纵是一种不切实际的解决办法。

这类虚假信息不仅允许矿池完全利用所有矿工的综合算力，而且造假可能影响市场对每一条链的估值。任何重视比特币网络长期健康的人，都希望避免这种情况。

6、矿池可使用你的算力为提议发出投票信号

这种操作甚至不需要实际的链分裂。考虑到投票信号不是财务承诺，这样做的风险是很小的。如果你想尝试将市场转向你想要的方向，你只需要说服运行这些矿池的少数人临时发出支持信号。如果失败了，就像我们看到的NO2X一样，那么这对矿池而言也不会带来什么损失。不管结果如何，每个矿工的算力都是在正常运用的。

每列表示一个矿池。每列的顶部部分表示该矿池拥有的算力，而底部部分则表示使用该矿池的其他矿工的种类。

没有人想要另一个NO2X方案，也没有人能够“决定”大多数人在他们真正不支持的情况下支持什么。如果几年前BetterHash就已经存在，那么NO2X运动也许就不必要了。

矿工们没有为Segwit2X投票，而是矿池在做这件事

结论：视角问题

我预计人们在阅读这篇文章时，会有两种不同的反应，这两种反应都是我从少数观看这篇文章的人那里得到的：

1. “我不知道矿池拥有那么大的权利。”
2. “这篇文章，给人的感觉像是矿池拥有了比实际更多的控制权。”

现在，对于“元考虑”，乍一看，人们可能会认为：

“第一个人可能对矿池或比特币不太了解，第二个人是个老手，他充分理解细微差别，以更恰当地衡量这些情况。”

另一种可能的看法是：

“第一个人提供了一个新的、真实的视角，来学习这个系统中的权力平衡，而第二个人已经在这个系统中呆了一段时间，对事物的现状和潜在的威胁变得过于舒适和不敏感。”

这两种初始反应都是有效的，这两个元考虑因素也都是有效的。如果矿池不可能去滥用系统当前设置的方式，那么就没有驱动力去开发更好的协议，你也不会阅读本文。相反，如果矿池对比特币构成了严重的威胁，那么它们会以无法弥补的破坏性方式滥用自己的权力（见BCash）。

除了这些两极分化的观点，这是我希望你收获的东西：

BetterHash应该被实施，因为客观上，它比当前比特币所使用的协议要好。矿池滥用以及网络攻击不应是可行的，我们可通过让矿工运行自己的节点来减轻这些担忧，这样他们就可以创建自己的区块，并使用一个更好的矿池协议，该协议的结构围绕着简单但根本的改变。如果我们不提前解决我们知道如何解决的问题，总有可能会出现严重的问题，所以让我们来解决它吧。

其他资源：

Bob McElrath: Decentralized Mining Pools for Bitcoin

Off Chain with Jimmy Song : How Mining Pools Work with Matt Corallo

What Bitcoin Did: Matt Corallo on How Bitcoin Works

感谢 Jameson Lopp和Steve Lee