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CSW系列文章连载五:货币首先必须要稳定

陈雪刚数字蚂蚁 ·

03月03日

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在可以想象的未来,我们可以预期比特币会按照摩尔定律所预测的概率以接近指数的速度增长。因此,我们可以看到更低的阻塞时间。

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货币首先必须要稳定

原文:https://medium.com/@craig_10243/money-must-first-be-stable-a44fbe7574c7

我在用更容易理解的方式写这篇文章;像一篇博客而不是一篇学术论文。

很多人经常想知道为什么比特币的间隔时间是10分钟。比特币被配置为调整10分钟的区块间隔。但是,会注意到,实际网络上一个块的平均时间约为560秒或9.3分钟。与所10分钟差异是因为与网络的增长有关。在可以想象的未来,我们可以预期比特币会按照摩尔定律预测的概率以接近指数的速度增长。因此,我们可以看到更低的阻塞时间。

虽然比特币的发现实际上不是泊松过程或指数过程,但只有当比特币被设置为显示更长的阻塞时间时,它才会接近这些过程。其中一个主要原因是比特币是一个SEIR过程。当科学家为流行病建模时,他们使用与以下术语相关的组合模型:

-易受影响

-暴露

-传染性

-已恢复

在比特币系统中,或者对于任何分散的节点系统,我们可以这样描述,易受影响的状态是网络选择了一个块并正在挖掘寻找新的块解决方案的状态。在这一点上,零块[B(0)]在整个网络中都是已知的,并且所有用于实际目的的矿工都在其上矿。接下来,我们有一个暴露状态。在暴露状态下,矿工发现了一种新的解决方案。一个或多个矿工持有这个解决方案,现在正在一个新的区块开采。这需要从发现哈希解决方案的矿工传播到所有其他矿工。在暴露状态上标记时间与向其他矿工接收该区块之间有一定的时间间隔。

下一个状态可以在流行病学研究的传染状态中建模。在这里,矿工已经验证并接受了接收到的块作为满足块散列的解决方案,并开始将其传播给其他矿工。在验证阶段之后,每个矿工立即开始寻找零块后的一号块[B(1)]的解决方案。


在所有节点都知道事务之前的预期时间为:

看此建模请点击https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3151940

结果不是在极限之上,而是一个渐近等价。期望时间随n而增加的事实与我们不按n缩放i0的事实有关。由此我们可以看到,当少数连接不良的节点持有事务,并且几乎所有节点都有区块或事务的副本时,节点向八卦网络中其余节点的传播速度非常慢。

我们现在可以扩展此模型以考虑审查以及当发现块时,块将重置并重新启动该过程。

验证节点接收的每个块并检查其准确性。当几乎同时开采两个块时,包括要由节点接收的第一个块并进行验证。下一个块将被放入“孤立池”中,并在最初接收到的块之后进行验证。 如果添加了另一个块,则将此孤块添加到节点的主链中,使其成为更长的链。

每个节点在将块传播到连接的对等节点之前验证该区块。以这种方式,仅传播有效块,并且快速隔离任何无效块。比特币核心客户端列出了以下功能中的所有验证要求:


· 在验证块时,节点将确保:

· 数据块的数据结构格式正确。

· ·块头哈希小于或等于两周内设置的目标难度。

· 数据块上的时间戳在未来不超过120分钟。这允许在挖掘节点上有一段时间漂移。

· 块大小小于或等于max_block_size参数中设置的值。

· 初始交易是一个CoinBase生成交易。这是该区块的交易零,并支付获胜矿工。

· ·块中不存在其他CoinBase交易。

· 块中的每个事务都是有效的。每个事务及其散列必须单独检查和验证。

· 接下来,验证该块以确保:

· 交易指数有效性正确。

· 事务哈希正确。a

· 花费txout已经在主链中花费。

· 所有预防措施均标记为已用。

花费的txout由使用它们的有效事务花费。

utxo(未花费交易输出缓存保存接收到的事务时,如果每个事务已被接收、缓存并保存在池中,那么它的验证应该很快。事务不在utxo缓存中的情况会减慢进程。节点从网络请求事务的副本,验证它,并将其添加到哈希检查中。

当接收到具有事务的块时,矿工丢失,挖掘节点需要下载丢失事务的副本,然后才能完成接收块的验证。在下面显示的分布中,我们可以看到比特币网络上记录的数据块时间。虽然这是一个10分钟阻塞时间的近似指数,但我们可以看到,当我们看一分钟的次时,它形成一个幂律分布。


10分钟相比,验证和传播时间较小。结果表明,我们可以近似一种泊松方法,这种方法在计算与真实SEIR模型相关的微分方程或更简单的幂律近似时要简单得多。

时间很重要

比特币需要在金融世界中发挥作用,而不是金融世界为比特币建模。货币交易不遵循平等分配。早在2006年和2007年,我就参与了为会计和审计目的创建自动化欺诈系统的货币交易建模。我对全球系统中货币交易的时间分布非常熟悉。

在加密社区中经常被忽视的是事务的时间分布。在任何一段时间内,我们都可以看到这种分布在本质上近似于指数分布。区间越大,分布越接近指数函数。在大型商业系统中,在超过5分钟但剩余时间不到1小时的时间内,我们通常预计交易将在指数图上95%的置信区间内。


或者,当我们降低间隔时,数据看起来越来越随机,并且噪声对系统的影响使预测变得更加困难。


无法对时间间隔建模的影响是块大小的更广泛分布问题。在一分钟内,即使是在较低的10%阿尔法,我们也期望与标准的可预测分布有许多偏差。结果是块尺寸的标准偏差要大得多。

尽管区块的分布是不对称的,但更大的区块时间允许增加小型矿工的范围。随着时间的减少,能够竞争的矿工越来越少。部分原因是交易的不对称分布。在一分钟内,孤立率大约是10分钟区块间隔内的2.53倍。下面的图表将此绘制为孤立率与第10个分块中的时间之比。

我本可以花更多的时间做指数和图表,然而,解释为什么货币不应该被改变的整个过程是问题所在。

改变定居点(区块时间)以减少改变分布,最终更倾向于大矿商而非小矿商。它扭曲了盈利能力。

这就是为什么10分钟。

更重要的是,10分钟不是最佳的,没有什么是最佳的。比特币要正常工作,需要在5分钟到20分钟之间。确切的理想最佳时间是不可计算的,因为它随时间的一天,每一季节,使用频率,电价和许多其他不标准的因素而变化。

认为这有助于商人的论点充其量是假的。货币稳定时才是最有效。这就是比特币的全部用途。为了赚稳定的钱,但这是每个人都试图改变的一件事,那就是让比特币成为一个典型的硅谷螺旋,并希望它能起到实验作用。就是这样,比特币永远不会以这种方式运作。

当缩放到包含更大的块大小时,10分钟的块为1 GB1分钟的块间隔为相应的100 MB


虽然从表面上看,上面显示的两个块的幂律分布是相似的,但由于块处理时间和分布时间分布不均匀,它们有很大的不同。

此外,由于块时间越短,保留一些由矿工自己创建的交易就越容易,从而进一步扭曲分布。每隔10分钟,第一个四分位数是平均值的30%。在一分钟内,第一个四分位数是平均值的40.5%。

考虑到快速发现的块存在于第三个四分位数或更大的四分位数中,而不是分布时间,我们最终会遇到这样一个场景:一分钟的块包含足够的事务,从而减慢分布速度。不幸的是,大多数所谓的缩放测试使用的是均匀分布进程,而不是幂律块大小。我们在第三个四分之一大小的一分钟区块最终被缓慢地传播给除最大的矿工以外的所有人。在当前的环境中,将是挖掘池和单独的矿工,散列率为15%或更高。小型矿工将缓慢地接收到该区块,在发现新的区块之前,他们将有27%的时间无法验证该区块。

散列率的增加主要影响矿工,其散列率不到总散列率的10%。

效益

一分钟冻结率的好处是提高了商家采用率。即使在一分钟内,在超过两分钟内,也会发现大约20%的时间段。为了在商业场景中对商家有用,需要在不到3秒钟的时间间隔内发现并传播一个块,而不需要孤立。这种情况在最好的时候很少发生。这是一个错误的论点,反对0-conf的好处。事实上,改变阻塞时间没有可实现的收益。

有很多消极影响

主要的缺点是比特币是一种现金支付系统。商家开发软件和应用程序,每次进行更改时,都需要重新部署这些软件和应用程序。这是比特币表现出的最差的弱点。与菲亚特相比,比特币每分钟都在变化。

如果我们要使比特币成为全球货币,我们需要复制现金的特性。首先,这归结为创建一个稳定的平台。每次修改协议时,都会失去商家的机会。原来的比特币协议有足够的弹性。从来没有完美的状态。

比特币的10分钟时间间隔是个猜测。够好的了。也许5分钟会更好,也许15分钟,但现实并不重要,因为它永远不会少于2分钟,并且成功地扩展。需要做的最重要的方面是稳定和锁定协议,以便商家可以在全球范围内制造和使用硬币。

块时间越长,不确定性越小

我们在下图中看到了块的分布。一个小的(1分钟的阻塞时间)只能用幂律或指数分布来建模。较大的阻塞时间接近正态分布或高斯分布。



就像很多事情一样,比特币的冻结时间是一种权衡。没有完美的时间,当你减少或增加时间,你就要改变激励和改变制度。

最重要的是,比特币不能做到这一点。比特币被设计成稳定的,并镶嵌在石头中。


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