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比特币和以太坊的去中心化程度研究:以太坊牺牲了挖矿算力,换得去中心化和公平性
发表于 2018-05-23 11:43:19



这是一篇来自hackingdistributed的论文摘要型文章。本文由Orangefans社区的朱文杰翻译。Orangefans由一群真正对区块链感兴趣的小伙伴组成,如果你想和我们一起翻译学习国外优质文章,可以在微信后台联系我们。

我们持续对加密货币网络的状况做了纵向研究,包括比特币和以太坊。 我们刚刚公布了我们在2015年至2017年的研究成果,该同行评议的论文将在2月份召开的金融密码学和数据安全大会上做出汇报。

下面是我们的研究发现的一些要点。

比特币没有充分利用它的网络

比特币节点一般比以太坊拥有更大的带宽分配。 和我们在2016年的研究相比,我们发现比特币节点的中位数带宽增加了1.7倍。 典型的比特币节点比以前有更大的可用带宽。

更大的分配带宽表明,可以在不影响孤块率的情况下增加最大区块的大小,而影响去中心化。 如果人们对2016年的去中心化水平满意的话,他们应该能够把区块增大1.7倍,达到近两倍的每秒交易量,同时保持相同的去中心化水平。

有人认为,增加最大区块大小会过高地增加对CPU和硬盘的要求。 但是,这些成本首先是微不足道的,尤其是和今天的交易费相比,并且成本已经大幅下降。 比如,1TB硬盘在2016年平均成本是85美元,而在2017年是70美元。

迄今为止,我们没有看到任何关于比特币最大区块的具体数值的确切的、定量的争论。 关于这个话题的争论包含了模糊的、技术性的、但技术上不合理的争论,并没有科学的理由。 争论的技术可靠性与实际技术现实之间的不一致,对技术努力而言是令人担心的。

以太坊比比特币更好地去中心化

与以太坊相比,无论在网络延迟还是在地理位置上,比特币节点都更容易集中在一起。 换句话说,以太坊节点更多,而且它们更好地分布在全世界。 这表明以太坊的全节点分布更加去中心化。

部分原因在于比特币节点位于数据中心的比例高很多。 具体来说,只有28%的以太坊节点可以被确定为数据中心,而比特币的这项数值高达56%。

位于数据中心的节点可能表明企业化程度的增大。 它们也可能是,为了多种不同的实现而倾斜节点计数的部署节点的一种征兆(又称为女巫攻击的一部分以影响公众舆论),这个假设在我们的研究过程中被多次证实。

相比之下,以太坊节点倾向于分布在更广泛、更多样的自治系统上。

两者去中心化程度都不够高

比特币和以太坊挖矿都非常集中,比特币前四大矿池和以太坊前三大矿池控制超过50%的哈希率。

两个系统的区块链由少于20个的挖矿实体决定。 传统的拜占庭仲裁系统与比特币和以太坊不同,但是有20个节点的拜占庭仲裁系统将比比特币或以太坊更加去中心化,资源成本显著更低。 当然,设计出提供公开参与,而且公平地选出20个节点的仲裁协议来对系列交易进行处理,并不容易。

因此,我们看到在这个领域需要更多研究,以开发无许可和节能的共识协议。

以太坊浪费了更多的挖矿算力

以太坊的叔块比率比比特币的区块修剪率更高。 这是特别设计的,因为以太坊的网络更接近其物理极限,以实现更高的吞吐量。 结果,以太坊相比比特币有更少的哈希算力去做序列交易。 换句话说,叔块浪费了一些哈希算力,这就影响了在链上进行直接有用的排序工作。

这表明,以太坊会从中继网络中受益很大,比如Falcon或比特币的FIBER。 中继网络可以在矿工和完整节点之间快速传送区块,通过减少叔块和孤块率来减少浪费的算力。

以太坊展现出更好的公平性,支持小矿工

公平是一个重要的指标:它决定了小矿工与大矿工相比是否处于更大的劣势。如果系统是完全公平的,那么矿工们会有更少的理由把资源放到更大的、合作的矿池中,而这些合作矿池是一致运作的。

为了衡量公平性,我们研究了矿工在主链上所占的比例除以他们的没有帮助推进区块链的区块(即修剪的区块和叔块)的比例。在理想的系统中,这个值等于1。

两个系统的公平程度大致相当。但是,公平方差有很大不同,比特币的公平方差更大。也就是说,比特币中的小矿工挖矿的奖励更难以预测。部分原因是以太坊的高出块率有助于为大数法则提供更多的机会,而比特币,出块更少,月复一月会展现出更大的不确定性。

更多

关于我们如何测量数据以及用更精确的术语表述的我们的研究成果,全部细节都在我们的论文里。

(作者:Adem Efe Gencer, Soumya Basu, Ittay Eyal, Robbert van Renesse, Emin Gün Sirer,来源:http://hackingdistributed.com/2018/01/15/decentralization-bitcoin-ethereum/)




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