减半后，BTC网络仍然安全吗？

作者|硬币指标

核心点

集体奖励目前是矿工的主要收入来源。将奖励减半将导致一些矿工退出网络。在短期内，矿工数量的突然减少可能会使网络更容易受到诸如51％攻击等安全威胁的攻击。

不同类的挖矿机之间的算力分配也将对网络的安全性产生影响。仍然可以在二级市场上购买的旧挖矿机（即前几代挖矿机）对网络构成潜在威胁。

涉及随机数分布的新技术使我们能够从数字上估算某些类的挖矿机（包括S7和S9旧挖矿机）提供的算力。

现在看来，许多旧的S9矿工已经重新开放。目前，Antminer S9系列的挖矿机约占BTC算力的32％。

尽管旧的挖矿机S9生成的算力远远小于51％，但它们的存在给网络安全动态带来的变化是巨大的。

BTC减半

5月11日，BTC迎来了历史上的第三次减半。此事件每210,000个区块发生一次，或大约每4年发生一次，直到发行量最终接近零。

在这一减半中，区块奖励从12.5BTC降至6.25BTC。在减半之前，市场经历了大幅波动，在减半之后，市场波动有所缓解。通常，此事件对网络安全的影响相对较小。

区块奖励目前是矿工的主要收入来源，因此奖励的减少将导致一些矿工退出网络。在收入减少的情况下，利润空间会收紧，效率低下的矿工可能会突然发现自己的经营蒙受了损失。从长远来看，随着市场趋于平衡，这些低效率的矿工通常会被高效率的矿工所取代。但是从短期来看，矿工的突然减少将使网络更容易受到诸如51％攻击等安全威胁的攻击。

本文将重点讨论减半的安全影响和运行旧挖矿机的经济影响。我们将使用Nonce数据估计网络上某些类的挖矿机的当前份额，并讨论旧挖矿机的存在如何影响BTC的安全性。

减半与安全

BTC矿工通过集体奖励和交易费获得收入。前者直接受到块奖励减半的影响，而后者则不受影响。交易费用通常是区块的空间需求的函数，因此在区块拥挤和交通繁忙的时期，交易费用趋于激增。

目前，交易成本仅占矿工总收入的一小部分。在过去的五年中，仅约4.4％的矿工收入来自交易费。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

由于BTC区块奖励大约每四年减半，这将增加交易费用以激励矿工以确保链上的安全。在减半之前的短期内，交易成本已经飙升（约占矿工总收入的17％），已上升至近一年来从未见过的水平。

减半后算力的下降可能会放大交易成本的增加，这是由于效率低下的矿工离开网络而造成的。算力的降低会在短期内增加挖矿区块所需的时间（难度调整是有规律的），从而减少了可用区块的空间。

为了减少收入的不确定性，矿工通常选择进入矿池。矿池是由矿池运营商组织的“松散联盟”在矿池中，矿工通常根据算力的贡献来分配收入。矿工经常由于某些因素而转换挖矿池，其中最令人关注的是运营商收取的费用。

只要没有不诚实的实体控制着BTC一半以上的算力，网络都是安全的。在51％攻击期间，控制超过一半算力的节点将使用该算力来更改块事务以执行双花操作。

发生51％攻击所需的最小矿池数量称为Nakamoto系数。此时，网络上的前4个矿池需要相互配合才能达到51％的算力。在BTC的历史中，该数字通常有所增加，这表明去中心化的程度正在稳步上升。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

Nakamoto系数不是一个完美的指标，它将高估BTC的中心化程度。由于各个挖矿工会都面临着大量的前期支出，例如挖矿机和其他资本，这也使他们失去了攻击网络的热情，也就是说，这些矿工仍可能最终选择离开恶意运营的挖矿池。

但是，挖矿池将选择组织中的矿工将挖矿的块并将其离开限制到一定程度以实现相对控制。此外，攻击者可能会使用类似于羽毛分叉的技术来使用不到一半的网络算力来更改历史交易。因此，使用诸如Nakamoto系数之类的指标来量化矿工之间的中心化程度非常有用。

Stratum V2是Betterhash的实现（但对原始协议进行了修改）。它建议各个矿工选择他们要挖矿的区块，而不是池运营商。挖矿池运行的这一潜在改进是将更多的权力交给各个矿工，并进一步去中心化网络。

除了在不同实体之间分配算力之外，不同类的挖矿机的算力分配对网络的安全性也有很大的影响。

加强挖矿机（加固硬件）

BTC矿工将尝试找到现时值（或任意值）以将新区块添加到现有区块链中，现时值将使区块头的哈希值低于目标值，并且这些哈希值的计算速度验证称为算力，而满足此条件的随机数称为黄金随机数。从理论上讲，黄金随机数平均分布在潜在随机数和有效块的空间中。必须满足块头的哈希值的阈值，该阈值由网络的难度参数设置。此参数基于链中的块。可接受的速度会定期调整。

尽管挖矿最初是由CPU完成的，但GPU在早期就进行了并行化，挖矿变得更加高效。如今，挖矿几乎总是使用包含专用芯片（称为ASIC）的挖矿设备完成的。与其他挖矿机相比，这些设备的速度明显更快，并行化能力更强，并且节省了能源。

老式矿工的存在改变了BTC当前的安全模式，因为尽管随后的运营成本很高，但所需的初始投资却很小。即使除了挖矿机的成本外，开设由旧挖矿机组成的矿场仍然存在各种障碍（实际或其他物流成本），但是这些挖矿机的存在也大大降低了进入市场的固定成本。

由于挖矿业的匿名性，通常很难区分使用哪种类的挖矿机来确保网络安全。但是，新技术使我们能够从数字上估算某些类的挖矿机提供的算力。

我们可以根据BTC的现时分布来计算网络上用于挖矿的挖矿机的类。通过将这些数据与二手市场上挖矿机的价格信息结合起来，我们还可以量化这些廉价且过时的挖矿机带来的风险程度。

由于黄金随机数均匀分布在所有潜在区块的随机数空间中，因此我们先前曾预计，黄金随机数将随时间均匀分布，但实际上它们的随机数分布并非如此。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

在上图左侧附近，随机数中心化在较低范围内。这是CPU挖矿时代矿工使用的采样技术的结果，该技术是将迭代次数从零增加以测试该值。

2015年，BTC的随机数分布**出现条纹，这种模式直到最近才开始消失。条纹形状首先变宽，然后突然变窄，然后逐渐消退。总共可以看到四个不同的条纹，并且可以在图中确认每个条纹的窄带和宽带。

这些条纹的出现源于Bitmain Antminer S7和S9矿工的金币随机抽样技术。这些矿工曾经是网络上的主导矿工，而S9的主导地位直到最近才被Antminer S17取代。

宽带和窄带分别由S7和S9系列挖矿机使用的采样技术引起。我们可以使用获得的信息和技术背后的原理，以数字方式估算S7和S9在网络比例中提供的算力。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

从上图可以看出，S7和相关矿工提供的算力百分比在2016年5月达到顶峰（约61％）。如今，S7仅占整个网络算力的一小部分。 S9和相关矿工挖矿的区块比例在2018年5月达到峰值（约78％）。现在，大约32％的块是由S9生成的。

该估计方法基于以下假设：S7和S9都不在用于随机数确定的排除区域内，并且除排除区域外的所有挖矿机都具有相同的用于随机数确定的算法。这些假设在CPU挖矿时代并不正确，而且自GPU挖矿开始以来似乎就一直存在。手动确定禁区，并校正和标准化估计值超出0〜100％的范围。

估计值将受到一定程度的噪声的影响（我们可以在图的左侧看到它）。 2015年估计的S9算力中较小的Convex起可能是由噪声引起的，也可能是其他事情的信号，例如试验性挖矿机的测试。

每种类的挖矿机所提供的算力的比例进一步证实了当前的观点，即旧的挖矿机会威胁着BTC的安全。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

上图中最值得注意的是，维护网络安全性的算力呈指数增长

S9s提供的估计算力在2019年8月达到峰值，当时算力为52EH / s。 2020年2月，S9s的算力达到了**点，约为21EH / s。

现在看来，大量先前离线的S9已重新开放，这很可能是最近BTC价格上涨的结果。现在，该矿机的算力为37EH / s。

由于市场环境的快速变化，此时各种矿机的算力分配将不会根据现状继续进行。但是，我们的分析说明了在有利条件下使用旧挖矿机进行挖矿的可行性以及部署此类廉价挖矿机的简便性。

现在，S9挖矿机在二级市场上的价格非常低。这些矿工的二手价格从20美元到80美元不等，而其原始价格约为3,000美元。考虑到当今的经济环境和中国雨季带来的廉价电力，矿工发现，使用这些设备很可能使它们盈利。

尽管S9之前已脱机（现已投入使用）所产生的算力远远不足以发起51％的攻击，但它们的存在给网络安全动态带来了巨大的变化。使用BTC挖矿算法的其他平台可能会更强烈地感受到这种效果，包括BCH和BSV。这两个平台当前的安全算力分别约为2.5EH / s和1.8EH / s。

BTC开启新纪元

在减半的期望和对机构投资BTC的兴趣日益增加的影响下，BTC的价格急剧上涨。自减半以来，BTC市场波动性有所缓解，但价格仍继续上涨。减半也驱使交易费用增加，并导致算力下降。

与减半有关的情绪将继续影响市场，减半事件本身将继续检验BTC是否可以成功过渡到该市场，因此矿工的收入主要取决于交易费用的阶段。该事件的长期影响尚待观察，但它对挖矿机经济和整个市场的影响已经显而易见。

网络数据观察

各项指标汇总

来源：Coin Metrics Network Data Pro

BTC和ETH的交易费继续攀升，但与上周相比，大多数其他指标相对持平。

5月14日，BTC的交易费用中位数达到2.88美元，为2019年6月以来的很高水平。同时，5月14日，以太坊的交易费用中位数达到0.25美元，为2018年8月以来的很高水平。当街区交通拥挤时，手续费往往会激增。这种激增的原因将在下面讨论。

网络亮点

减半后BTC的算力已降至81.66 TH / s，比减半前的高点低约40％。正如本周的每周特别文章所指出的那样，随着效率较低的矿工退出网络，可以预期算力会下降。经过一段时间的改组，它可能会恢复，在这段时间内，高效的矿工会取代效率低下的矿工。但是，尚不清楚此周转期将持续多长时间。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

算力的下降导致BTC块的平均时间区间升至2018年底以来的很高水平（不包括2020年3月12日前后的块区间时间。这是由哈希率的下降和随后的下降引起的）。

随着区块生成速度变慢，区块空间的竞争变得越来越激烈，这导致交易费用的增加。支付更高的交易费会导致矿工将交易包含在区块中的可能性更高。因此，在块空间宝贵的时期，中位数交易费用趋于激增。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

块总数的减少也导致每个块的大小增加。 BTC的平均块大小在5月17日达到了1.32MB的历史新高。

自从BTC减半以来，以太坊的中间交易费用也显示出增长的迹象。但是，比特币现金（BCH），比特币SV（BSV），Ripple（XRP）和莱特币（LTC）的交易费用中位数并未显着增加。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

市场数据观察

BTC的表现已连续三周超过其他数字货币资产，并形成了不可忽视的趋势。尽管不能排除这种趋势只是价格随机波动的结果，但似乎合理的解释是BTC的储值属性在当今市场环境中变得越来越重要。正如我们所看到的，机构投资者越来越多地将BTC纳入其投资组合中，BTC自然成为寻求数字货币投资的机构投资者的**，并最终导致数字货币资产成为独立的资产类别。采用。

来源：Coin Metrics Network Data Pro

通货膨胀的潜在看涨期权

现在有一个新的论点：在需要BTC存在的市场环境中，全球中央银行和政府采取了无与伦比的货币和财政政策。为了研究这种现象，我们在美联储的资产负债表中显示了同比变化，强调了美联储对COVID-19的反应速度和幅度。金融危机后，美联储的政策反应超出了前三个量化宽松计划的资产负债表扩张范围。

同样，无论是基于基于调查的通货膨胀预期（例如密歇根大学消费者调查）还是基于市场的通货膨胀预期（例如从TIPS得出的5年和5年远期通货膨胀），人们将继续要注意。

在通货膨胀率上升的背景下，我们如何调和这些担忧：一方面，BTC在通货膨胀率上升期间是一种反通胀资产；另一方面，短期内不存在通货膨胀，长期通货膨胀预期很低吗？根据美联储《消费者期望调查》，由于COVID-19，通货膨胀预期中值并未发生显着变化，但受访者的通货膨胀预期不确定性却空前上升。

为了解释这种现象，我们可以将BTC视为以通胀为目标的看涨期权，并研究其希腊指标：期权价格对通胀的敏感性。即使对未来通胀水平的预期中值保持不变，未来通胀的潜在波动性仍在增加。

标准期权价格理论表明，潜在隐含波动率的增加应导致看涨期权价格的增加。因此，我们可以将最近BTC价格的上涨归因于“预期的通胀波动”

CMBI观察

CMBI和Bletchley指数本周均表现良好，收盘价比上周收盘价高5％至15％。本周知名的新闻是，在BTC减半之后，CMBI BTC指数表现最强，上涨了14.4％。 CMBI以太坊指数本周也表现强劲，收盘上涨11.9％。尽管有这两个方面的强劲表现，但表现**的市值加权指数还是小的Bletchley 40指数，该指数本周上涨了12.1％。

资料来源：Coin Metrics CMBI