再谈数字货币挖矿：以太坊矿工是中心化的吗？

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昨日，链闻推送文章《》，在全面分析了矿机业务的本质后，今天，我们聚焦近期最受关注的以太坊挖矿领域。

比如在链闻之前，比特大陆的以太坊矿机已经发布，另外几家大型矿机厂商也纷纷披露了自己的以太坊矿机制造计划，这让一些矿工很担心，这很容易导致以太坊挖矿是中心化的，并且有存在被市场份额大的制造商发起 51% 攻击的风险。 Alethio团队成员通过以太坊上的数据分析了以太坊目前的挖矿状况。 然而，尽管团队得出“在以太坊网络中，很难实现一些矿工担心的攻击”的结论，但不可忽视的是，攻击者只需要统一全网最强大的 1.5%。 节点可以控制整个以太坊网络。

隋丹宁、Saulo Ricci 和 Johannes Pfeffer

编译：周恒宇

以太坊背后的本质是一个p2p网络结构，以太坊的每一个参与者都是这个庞大结构中的一个节点。 在这个分布式网络中，每个节点都与其他节点互联，为了维持整个区块网络的可持续发展，需要所有节点达成共识。 有些节点实际上属于矿工，他们的工作就是不断贡献算力来确认下一个要上传到链上的区块。

为了提高挖矿的成功率并获得更高频率的回报，矿工们经常相互合作，将他们的哈希算力集中起来进行挖矿活动。 这种哈希算力的组合被称为矿池。 矿池巨大的算力将对整个区块链网络产生影响。

在近期的学术研究中，各矿池的算力被作为判断以太坊中心化程度的标准，但我们认为这种判断方式不仅过于简单化了问题，也为算力中心化的讨论带来了新的思路. 一些差异。

我们希望带领读者了解目前各个矿池的运行状况和算力。 此外，我们将通过分析矿池如何支付矿工来深入了解以太坊上的哈希率分布。

先说一下我们的结论，在以太坊生态中：

并查看我们的详细分析。

挖矿方法有哪些？

先从最基础的知识普及一下。 对于正规的个人矿工来说，一般有以下三种挖矿方式：

1、自己挖矿

矿工可以组织自己的算力进行挖矿。 虽然矿工可以通过这种方式享受所有的好处，但是对于只有一两台矿机的业余矿工来说，这种方法在现实中是行不通的，因为在像以太坊这样流行的区块链网络中，这种使用微小算力的方式寻找区块可能需要几年。

这些矿工不得不面临来自大型矿池和拥有大量算力和算力资源的合作群体的算力竞争。 这种方式只有一个好处，就是矿工可以掌握挖矿的所有过程。

2.加入矿池

矿工也可以通过加入矿池进行挖矿。 通过将他们自己的散列能力添加到矿池的计算能力池中，矿工增加了他们对区块进行身份验证的可能性。 一旦矿池中的矿工发现并验证了一个区块，整个矿池中的矿工按照算力贡献比例分享挖矿收益。

3.“云挖矿”

这种方式除了拥有自己的硬件挖矿外以太坊停止挖矿如何挖矿，还包括自挖和矿池挖矿，矿工也可以向拥有自己矿机的矿工租用闲置机器。 虽然需要向第三方支付费用，但在这个过程中，云矿矿工避免了前期购买和维护矿机的过高成本。

我们研究中使用的数据

我们研究使用的数据库包含以太坊从2018年4月21日到28日整整一周的区块数据，包括以太坊的转账数据等。

数据集的整体状态

结论一：

以太坊矿池是中心化的吗？是的

为了支持我们的分析，我们先说算力在所有矿池之间是如何分配的。

如下图所示，一周内，排名前五的矿池挖出了84%的新确认区块。 所以从某种意义上说，矿池是高度中心化的组织。

但实际上，在现实世界中，每个矿池都是一个相对独立的个体。 矿池将包含所有个人矿工的利益，他们投资自己的采矿设备以增加采矿能力。 因此，我们将在分析中深入矿池，证明以太坊是如何实现去中心化目标的。

以太坊矿池挖出区块的总比例

结论二：

以太坊矿工是中心化的吗？实际上不是

上图给人的第一印象就是以太坊挖矿的算力非常集中。 但是，如前所述，矿池本质上并没有大量的矿机，它实际上是通过聚集许多个体的算力来挖掘新的区块。

当我们站在个体矿工的角度来看这件事的时候，我们会发现整个事情并不像我们想象的那样。

矿池支付给矿工最直接的方式就是直接返还收益。 在这种情况下，收益直接从矿池账户转到矿工账户地址。 这种分配是一种经常使用的分配方式，分配的数量可以由持有矿池分配账户的矿工自行设定。

在某些情况下，这种奖励的支付不会直接从矿池的账户中发出，而是会通过一个称为代理账户的独立账户返还给参与挖矿的个体矿工。 但也有矿池使用不太直接的支付方式：他们直接以法定货币支付给个体矿工。 比如：我们上面提到的云挖矿就是通过这种方式支付的，他们会在整个挖矿过程中将奖励打入参与者的信用卡中。

下表列出了我们分析的时间段内顶级矿池的状态。 他们的挖矿收入与他们开采的区块数量大致成正比。 数据的差异主要来自支付过程的个性化和时间延迟。

我们会发现，表中最后一个名为“bitclubpool”的矿池支付的奖励与挖出的区块数量明显不成比例。 Bitclubpool就是我们所说的不直接从矿池账户返还奖励给矿工的矿池。 我们可以从独立支付账户的数量来推断这一点。 我们认为这种操作奖励的方式非常不透明，会降低矿工对它的信任。

下图绘制了矿池支付给每个矿工的百分比的累积分布函数 CDF。 累积分布函数图主要说明样本的分布情况。 曲线的陡度表示x轴上该值附近的区域是样本相对集中的区域，y轴上显示低于该值的样本占整体样本的比例。

这张累积分布图显示，支付给矿工的小额奖励占所有支付的绝大部分。 通过我们的分析，我们发现排名前四的矿池平均只向每个矿工支付了他们总奖励的 0.04%。 获得总奖励比例最大的矿工是“nanopool”的参与矿工，他可以获得矿池整体收益的3.7%，

矿池如何支付给矿工？

在我们的分析过程中，我们观察了三种不同的矿池支付方式：

1、直接在链上使用加密货币支付，如Ethermine、Ethfan、F2pool、nanopool等矿池。

特征：

2. 通过链上代理账户支付报酬。 例如下面的账户是链上的代理账户，用于支付 0xb75d1e62b10e4ba91315c4aa3facc536f8a922f5

特征：

下图是收到付款的矿工数量和平均付款金额的散点图。 它相应地包含不同的支付方式和集群。

我们可以发现，排名前五的矿池miningpoolhub、f2pool、ethfa​​ns、nanopool和ethermine都具有相同的模式：矿工多，支付量小。 这意味着他们直接支付给矿工，这也符合矿池中矿工的去中心化结构。

但从另一个角度来看，“bitclubpool”是图像左上角的异常值，这意味着“bitclubpool”只会向少数几个账户支付非常大的金额。 这些账户没有从区块挖掘网络中获得奖励以太坊停止挖矿如何挖矿，因为我们可以清楚地看到他们收到的 35,173 ETH 远远超过了他们那一周开采的 1124 个区块。 Bitclubpool 的网站声明他们使用支票账户以法定货币支付。 我们认为，Bitclubpool 上的大量链上支付实际上是转账给其他矿池所有者。 同时，有迹象表明Bitclubpool和bw正在利用挖矿来掩盖某些欺诈活动。

此外，我们仔细查看了上图中 Bitclubpool 和 bw 附近的点。 地址0x92e3f585ab699445fd7a809b5edf0c3dc88fb549下的支付方式类似于Bitclubpool和bw。

上图中地址为0xb75d1e62b10e4ba91315c4aa3facc536f8a922f5的矿池支付也具有一定的特征。 我们发现每笔款项价值约100 ETH，而且都转入了同一个账户。 然后这个账户会将收益转移到其他账户，金额小于1ETH，这有点类似于之前各大矿池使用代理账户的做法。

发起51%攻击需要多少矿工？数千

51%算力攻击是区块链生态中经常流传的问题。 当攻击者掌握了全网一半以上的算力时，他终于可以创造出全网最长的链。 这条记录信息链完全属于他，甚至可能不包含任何其他矿工。 块。 因为最长的链总是被认为是最可信的，所以攻击者拥有以下特权：

我们收集了来到不同矿池的矿工信息，并按照调查周获得的奖励进行排序。 根据算力与收入的比例关系，我们可以判断他们掌握的算力。

为了达到一半以上的算力，攻击者必须想方设法说服超过4484个矿工合作发起攻击； 也就是说至少有4484个矿工可以统一恶意攻击颠覆整个以太坊网络，而不是表面上看到的3个矿工。 该池可能会中断网络。 但从支付地址来看，前4484名矿工仅占全网矿工总数的1.5%。 下图说明了 297,443 名矿工持有剩余 50% 的算力。 因此，从另一个角度来看，攻击者只需要统一全网1.5%最强大的节点，就可以控制全网。

51%算力攻击一旦实现，将对整个加密货币市场产生巨大影响。 如果竞争链不如攻击链长，持续的 51% 攻击甚至可以阻止其他矿工从网络中挖掘新区块。 假设矿工足够理性，他们会尽力保护自己的投资价值和回报。 如果某个矿池达到全网算力的接近50%，或者与其他矿池合作达到全网算力的51%以上，矿工就会为了保护自己的利益而放弃这些矿池。

作者是 Alethio 团队的成员。 Alethio 是一种监控以太坊网络和矿工生态系统健康状况的工具，向不同用户提供有关影响其网络的活动模式的信息。 通过Alethio，大家可以分析以太坊网络的一些情况，通过研究得出一些结论。

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