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让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

2019-06-19

普通笔记本电脑就能挖矿,将闲置计算机资源充分利用,既降低了挖矿门槛,真正实现回归大众,又优化了资源配置。

编辑 | 卢晓明

出品 | Odaily星球日报

让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

矿工,是区块链网络安全的守护者。

区块链起源于比特币,彼时只有 PoW (Proof of Work,工作量证明)机制,发行比特币的过程被人形象地称为“挖矿”。于是,网络中贡献算力、争夺记账权的节点就被称为“矿工”。如果没有足够数量的矿工,区块链网络的安全就会岌岌可危。

后来,PoS(Proof of Stake,权益证明)机制被提出并逐渐获得认可,在 PoS 公链网络中,持币者拥有投票权。由于投票往往伴随着锁仓,因此投票者也被称为“质押人”(staker)。投票就像 PoW 网络中的算力,投票率/质押率的高低,影响着网络的安全性。

此时,投票者/质押者,就是 PoS 网络中的矿工,也就是网络安全的守护者。网络给到守护者的回报,是每一个区块的发行奖励和记账手续费。

可惜,本来人人可以享受的这份殊荣,已经变得高不可攀。

比特币激励机制的异化

比特币发行本质上是在简单粗暴碰撞(乱猜)随机数,算力越大单位时间内能猜的次数越多,因此被称为 PoW (工作量证明,详情可看这篇文章。)贡献工作量维护网络安全,网络也属于每一个人。为了赢取出块奖励,矿工们消耗了大量电力,同时损耗挖矿硬件。由于获胜的概 率与算力成正比,矿工也因此陷入了一条唯算力至上的不归路。

1、中心化:公平挖矿不复存在

中本聪原来设计让算力作为工作量证明的单位,原因之一乃是以每一个参与者贡献算力,来共同维护网络的安全。

这一设计巧妙地考虑到了人性:一旦有人掌握网络中超过 51% 的算力,他就有能力攻击网络、实施双花,然而此时他又获得了更大的出块概率,很有可能成为出块人,从而将其利益与网络自身的价值绑定在一起。他便没有攻击网络的动机。

超出中本聪设想的是,比特币价格的飙升,与算力行业迭代的快速。为了提高挖矿效率,厂商设计出了挖矿专用的 FPAG、ASIC 芯片,大大提高了挖矿效率。

挖矿也成了一条专门的产业链,矿商、矿场、矿工,挖矿成了一门重资产“投资”。

价钱是普通笔记本电脑几倍的矿机,算力(影响收益)能增长 1000 倍。如今,用普通笔记挖出比特币已不太可能。个人已经难以成为节点或参与挖矿,比特币开始背离中本聪设想的公平:每个人都有机会获得比特币的发行权。

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2、用户与矿工的分化

在中本聪原来的设计中,一个用户通常拥有一台计算机,接入网络中使用比特币,同时贡献算力维护比特币的安全。他既是用户,也是矿工。

可如今,普通电脑没法挖矿,买专业矿机变成了参与挖矿的前提,这使两个角色彻底分离开,导致了比特币开发者、矿工和用户之间分化严重。原来人人可发行,变成了只有矿工群体才有的特权。

尝试回归公平的激励机制

PoS 虽然逐渐获得认可,但每一条公链,无不想回到最初中本聪的设计,让挖矿变得人人可及、平等,却又能给予矿工合理激励。ETM 就是为这一理想不断努力的公链之一。

在其最近公布的黄皮书中,我们能看到 ETM 激励机制的一些特点:极致平等、保护中小用户。在本文中,Odaily星球日报将解读 ETM 的共识机制、投票和分红等激励机制。

En-Tan-Mo 的共识机制名为 UPoS,具体出块过程如下:

1、 通过上凸函数映射将所有投票人的权益(stake)转化为相应的票数:这里原则是抑制大户权益,鼓励散户。

2、 结合时间、节点以往表现等影响因子,算出每个节点的当选概率,在每个出块周期抽出 101 个节点参与本轮竞争出块。

时间即持币时长,一个持币 2 个月的散户,可能给节点带来的当选概率比一个持币 1 天的大户要多。

3、 被选中的矿工一起参与随机抽签(结合混沌排序和改进后的 PoW),中签节点有3秒时间出块,3秒内出块不成功则跳过。

4、 开始下一次抽签,抽签结果由上一区块哈希值决定,难以预知。完成 101 个块后进入下一周期。

让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

PoW 算力为上的“公平”最终走向了不公平结果:公链被寡头统治。为了保证结果的公平,ETM 的 UPoS 共识机制有以下几个设计:

1、人人都可以参与挖矿

公平的前提是大众参与,否则只能是少数人的公平。

新型的 PoS 公链为了性能,有不少选择小范围共识。这牺牲了去中心化,让挖矿变成少数人的游戏。在 UPoS 共识机制中,挖矿则是大众的权利。

UPoS 对节点门槛非常低。任何账户都能够成为矿工,但是只有入选的 101 个账户才能够生成区块。

入选概率由持币量(stake)转发而成的票数决定。

用户需要锁定一定额度的 ETM,换取一定额度的投票权益(票数),用以投票选举出矿工。锁仓是投票的前提,用户通过锁仓获取投票资格,这部分金额仍存在于个人账户中,但无法用于任何交易。

跟某些直接按排名出块的公链不同,ETM 将节点入选概率化。

其将 DPoS 中出块节点由按排名选取固定的前几名,变为按得票占总票数的比例概率抽选,让排名 101 名以 后的矿工也有机会入选。

无论票数多少都有当选可能,这防止了大户持续垄断出块权利。再者,入选的 101 个节点需要跑一轮 PoW,也就是说即便入选也不意味着一定能获得验证交易机会。

每个周期出块的数量是 101 个,每一轮中每名矿工根据快速混沌排序决定出块顺序,每人有 3s 的出块时间。如果未按时出块或者区块未通过验证,则继续快速混沌排序寻找下一个出块矿工。每个区块的生产都需要至少其他 68 名矿工签名确认并广播。

2、增加散户机会、抑制大户权益

这是最能体现 ETM 重视公平挖矿的设计。

PoW 面临着算力中心化的问题,PoS 也可能导致富者越富穷者越穷的马太效应。这让散户获得记账权的机会式微,参与系统的积极性也越来越低。

在 ETM 系统中,用户锁仓一定金额 ETM 后,即获得投票资格, 但锁仓金额并不等于最终投票权益(票数),它要经过一系列的转换 X = u t·T (其中 T 为锁仓金额,t 为时间增益系数,u 为抑制权益系数),得到最终投票权益 x (票数)。

为了让整个系统不被寡头垄断,ETM 在这一转换中做了以下几件事:

(1)时间增益——增加散户机会

此处指的就是所谓的时间增益 t。为ETM 为小额投票人设定了时间系数 t 的概念,小额权益(票数)在时间的帮助下,成倍增长,尾部用户也能够突出重围,获得成功。这个时间增益系数每 24 小时自增一次,成功的概率随着时间而增加,而在被投票人成功出块后折半,不影响大的生态平衡。

(2)抑制权益——降低寡头权

为了防止大户形成垄断,ETM 用上凸函数转换持币数量和投票权,这就是上述的「抑制权益」系数 u。通过上凸函数, 抑制了资本获得超额收益的几率,进一步提高去中心化程度。

什么是上凸函数?该函数的曲线特征大致如下。

让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

它带来的效果是,大户拥有票数越多,会让他支持当选概率增加,但增加的速率会比散户小。比如,散户A 有100 ETM,大户B 有 1 万 ETM,他们全都投给了节点小花,最后上凸函数转化后,B 的当选概率不是A 的 100 倍,可能只有不到 20 倍。

3、奖励分配:鼓励投票、更鼓励直接参与挖矿

无论是DPoS 还是 PoS ,用户都能以投票参与出块,但成为节点才是参与治理最直接的方式。这是 ETM 投票和分红机制的理念——鼓励直接参与,而非被代表,也是中本聪白皮书的初衷——每一台电脑即一节点。

接下来,Odaily星球日报将具体解释 ETM 代币发行和分红机制。

跟比特币一样,ETM 中的挖矿收益分为区块奖励和交易手续费。

其中区块奖励占 Token 总量的 48%,共 2.4 亿枚,在 6 年内分配完毕,逐年递减。 6 年内的比例分别为 :12.13%、10.11%、8.09%、 8.09%、6.07%、3.51% 出块奖励的变更时间表如下表所示:

让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

交易手续费用则由当前轮所有活跃参与者按比例均分。

具体而言,ETM 每产出一个区块,投票人可以获得一定的投票分红。投票分红奖励占 Token 总量的 5%,共 2500 万枚。在 6 年内分配完毕,逐年递减。6 年内的比例分别为:2.0224%、1.0112%、 0.5056%、0.5056%、0.5056%、0.4496%。

这 5% 的奖励中,有一半给投中入选矿工的投票人,依入选矿工数量分成 101 份后,每名矿工的投票人按票数比例分配;给另一半累积一轮后随机选一名矿工,该矿工的投票人按票数比例分配。

每个区块投票分红奖励总额的变更时间如下表:

让挖矿回归大众:En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

总结下来,ETM 出块奖励6-2个ETM,逐年递减。总量 48% 分给矿工;5% 分给投票人,其中 2.5% 以固收形式发放(所投节点进了 101 即能获得),剩下以抽大奖形式发放,每5分钟开奖一次,全给到一个矿工的“粉丝”。这跟其他 PoS 公链不同,给到矿工节点的奖励似乎比投票人多。

对此,ETM 首席科学家 Aaron Yuan 回应是为了鼓励每个用户都能当矿工,直接参与出块,而不需要中介。ETM 为此研发了一键挖矿的软件,用户只需要在电脑上安装即可成为矿工。这款软件还有一个双挖设计:由于 UPoS 的 PoW 算法兼容 ETH,如果节点没有入选 101,还可以利用空闲算力挖 ETH。

配备独显、i5双核 CPU的普通笔记本电脑就能挖矿,将闲置计算机资源充分利用,既降低了挖矿门槛,真正实现回归大众,又优化了资源配置。

根据 ETM 的路线图,其主网目前正在内测,计划于今秋上线。各位矿工如果正在寻找有潜力的币种与公平挖矿的机会,不妨关注一下 ETM 的进展。

 

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