浅谈比特币区块链矿池与风险规避

比特币挖矿产生非常高的回报，但对于每个小矿工来说，获得高回报的概率很低。 一个全天候 24/7 运行的 ASIC 找到下一个区块的机会不到 600,000 分之一，这意味着它在几年内都不会找到一个区块。 这种高风险/高回报的结果并不适合大多数人。 许多人倾向于在短时间内获得少量、稳定的收入（这实际上是规避风险）。 例如，固定的固定收入可用于支付挖矿电费。

矿池的形成：矿池是矿工联盟。 联盟整合矿工拥有的算力资源进行挖矿，并在成员之间分享奖励。 由于矿池的矿工作为一个整体开采区块比每个矿工更频繁，因此联盟可以更定期地向每个矿工提供小额持续付款。 从比特币网络的角度来看，一个矿池就是一个单一的挖矿节点。 池成员与池服务器交互，池服务器将正在处理的下一个块的标头发送给所有矿工。 每个成员都试图解决与该块对应的密码学难题（事实上，他们使用同一个块的变体，工作证明略有不同以避免重复工作）。 这将发送给池管理员比特币风险规避，然后管理员将块发布到网络。 该区块为矿池提供奖励，然后管理员将奖励分配给矿池中的所有矿工（减去一些小额费用）。

池内奖励分配和可能的操纵方法：许多矿池是公开的，对任何愿意的参与者开放。 显然，这些矿池必须采取措施确保只有真正为挖矿工作做出贡献的成员才能获得报酬。 为此，每个矿池成员将工作量证明的部分解决方案发送到矿池——“关闭”以完成区块的部分解决方案。 部分答案比完整答案更常见，任何试图解决难题的参与者都将提供稳定和长期的计算能力。 这说明矿工确实在参与挖矿，可以评估每个矿工对矿池算力的贡献大小。 因此，矿池根据矿工获得的份额奖励矿工（份额取决于每次提交的部分答案）。

幸运的是，找到谜题有效答案的池成员无法窃取他们的奖励。 密码学难题取决于矿池管理员控制的区块头。 加密谜题（通过加密散列）对块本身的内容进行编码，包括奖励的接收者。 一旦找到了特定标头的拼图的有效答案，任何人都不能篡改标头而不会使拼图的答案无效。 尽管如此，矿池仍然容易受到雇佣矿工的操纵。

1、矿池过渡。 在比特币的早期，矿池只是根据每个矿工提交的部分答案的数量，将最新区块的奖励分配给所有矿工。 份额数是根据同一个矿池创建的前一个区块计算的。 一些矿工想出了一个增加奖励的方法：如果池中有一段时间没有找到区块，就会积累许多部分答案（份额）。 如果一个矿池找到了一个区块，它的奖励就会被分成许多份。 产生额外股票的成本和以前一样高，而由于上述原因，预期回报较低。 相反，矿工可以切换到最近生产区块的其他矿池，每增加一个份额就有更高的预期回报。 如果很多矿工都采取这种行为，那么理性的矿工就会彻底放弃暂时无法获得区块的矿池。 因此，一种抵制矿池转型的奖励方案被迅速设计和开发，并被大多数矿池采用。

2.拦截拦截攻击。 虽然矿工不能窃取成功答案的区块奖励，但他仍然可以否决池中其他矿工的奖励。 矿工可以选择丢弃所有成功的答案，只向矿池管理员提交部分答案。 这样，当其他人找到完整答案时，矿工将获得一部分奖励，而无需对矿池做出任何实际贡献。 丢弃成功的答案会阻碍矿池，但只会让攻击者损失少量收入。

尽管攻击者付出了代价，但在某些情况下，攻击者投资计算能力以阻碍他们的竞争对手是值得的：攻击者矿池通过将一些矿工注册为受害者矿池中的工人来渗透，然后这些矿工进行区块拦截攻击。 在仔细计算成本和回报后，在某些情况下（取决于攻击者和受害者池的大小），攻击是有利可图的。 为了防止这种策略，提出了一种略微修改的挖矿协议。 在修改后的版本中比特币风险规避，矿工将无法区分部分和完整的工作量证明，也无法有选择地隐瞒完整的答案。

3.取消矿池。 虽然矿池对小矿工有利，降低了他们的风险和不确定性，但它们也为系统引入了一定程度的中心化。 矿池的运维人员本质上控制着众多矿工的算力资源，所以他们是相当强大的。 一些研究人员提出了对挖矿协议的技术修改，逐渐削弱了公共矿池的整体存在。 在这个方案下，在找到一个区块的有效答案后，挖掘这个区块的矿工仍然可以将奖励重定向给自己（不会使答案无效）。 假设许多矿工为自己的奖励而战，矿池就会因无利可图而解散。