抗 ASIC 也许并不正确,带来公平的同时却牺牲了整个网络的安全

白话区块链 2019-03-15

原文标题:《抗 ASIC 挖矿一定是对的吗?》
原文作者:五火球教主

「教主,最近好多小矿币很火,你说我去中关村攒台机器挖矿怎么样?」战士眼里跳动着金币的符号。

「如果是早期的矿币,看得准,短期投机下没毛病。长期来看,个人挖矿都意义不大」。

「为什么啊,不是个人挖矿才算真的去中心化么?」战士不解。

「我问你,是美国那种 2% 的农业人口养活一个国家先进,还是印度 70% 的农业人口养活一个国家先进?你眼里,印度那种农业模式才叫充分的「去中心化」。」我略带嘲讽的看了他一眼。

最近,突然冒出很多 PoW 的小矿币,过去几个月涨了数倍甚至数十倍,乍一看炒作得很火热,但或许暗藏风险。

这些小矿币通常有以下特点:

1、抗 ASIC,甚至抗 GPU
2、匿名
3、高 TPS
4、智能合约+DApp 平台

这些小矿币的最终目标便是成为下一个狗狗币或下一个乌鸦(Raven)。前者属于无心插柳柳成荫,一个连创造者本人都戏称玩笑般的作品,且被很多区块链「大咖」公开表示「毫无价值」,却硬是凭借着草根的力量,常年占据加密货币市值排名前 50 的位置。后者则是被大资本青睐,更是以 0 上币费上线币安平台。

几乎所有稍火的小矿币,其必不可缺的特质是抗 ASIC,有些甚至连 GPU 都能抗。实现的方法,多是通过以下几种手段:

1、共识算法。常见的有 X11,X22i,X16R, 还有 Cryptonight Lite 等。通过打断哈希算法串联顺序等方式抵抗 ASIC 矿机。
2、内存联合挖矿。用内存 +CPU 而不是单单 CPU 的方式来挖矿,因为 ASIC 矿机在内存上并不比普通 PC 有优势。
3、闲置硬盘空间挖矿。这个最好理解,当前的 ASIC 矿机相对于 PC 来说在硬盘空间上最没有优势。

今天,我尝试从一个网络工程师的视角,结合公司最近发生的两件事情,来谈谈 PoW 未来可能的发展趋势。

一、抗 ASIC 就一定是对的吗?

先说第一件事。最近周会上,大家谈到一个现象:一些客户的设备,被植入了木马,倒是没有什么大的危害,因为这些木马的唯一作用,是利用这些设备的处理器和内存,进行加密货币的挖矿。

挖的都是什么币呢?当然不是比特币或以太坊了,因为这些设备的算力相对于比特币或以太坊全网算力实在太小,根本挖不动。

这就引出一个问题。如果某个 PoW 共识算法的币种和比特币一样火爆,同时做到了所谓理想的「去中心化」,你觉的会有多少「家庭用户版矿工」会每天开着自己的电脑不间断的 24 小时挖矿?100 万或是更多?

目前全球黑客手里的「僵尸主机」(因中网络病毒而被黑客控制的主机或是网络设备)有多少么?据相关统计,2016 年这个数字是 670 万。随着智能手机等电子设备,5G 网络,物联网普及,这个数字在未来几年达到上千万甚至数千万,应该也不会感到意外。

如果比特币是由这样 100 万个家庭矿工组成的网络,很有可能几个大的黑客团体联合起来,便可以轻松对比特币发起 51% 攻击。

那现在的小矿币怎么没有被黑客攻击呢?也许市值太小根本入不了黑客的眼,也许是攻击带来的收益不够高,也许还有其他的原因。但不管怎么说,任何一个所谓「抗 ASIC」攻击的 PoW 矿币,其实都潜在的把自己暴露在几百万僵尸主机的「虎视眈眈」之下。随时都有被黑客利用众多僵尸主机发起攻击的风险。

而反观 ASIC 这边,无论 BTC、BCH 或是 BSV,虽然它们大多数算力由头部几大矿池掌握,看起来中心化程度高;但一台 ASIC 矿机的算力相当于数十万 CPU。换句话说,一台看上起毫不起眼的 ASIC 矿机,可以抵得过几十万台僵尸主机的算力,而拥有数万台 ASIC 矿机的矿场,即便黑客联合起来发动所有僵尸主机,都无法与之匹敌的,更不要说用这点算力对抗比特币或比特现金全网算力了。

对于 PoW 而言,安全性是最为重要的。

再者,换个角度,如果某个 PoW 共识算法的币种和比特币一样火爆,那么:

1、如果算法上是抗 ASIC 的,也许会慢慢的有针对此算法的 ASIC 矿机被研发出来。
2、如果是用内存或是硬盘,大型的磁盘阵列,或是专门的大内存主机,也一定会在效率上秒杀家用机。
3、即便单纯不考虑 1,2 的因素,把机器集中到数据中心,电力便宜的地方,也总是会比家用 PC 性价比高得多,长期看来,算力(无论是 CPU,还是内存,还是硬盘)总是会趋向集中化,正如现在的 BTC 三兄弟一样。

毕竟,PoW——Proof of Work(工作量证明),所代表的,是自由资本主义。算力的竞争的本质是资本的竞争。家庭作坊,在面对工业流水线时,总是那么无力。

如果你认同 PoW 是自由资本主义的话。 PoS (权益证明)便是如贵族世袭一般的封闭系统内的竞争,孰优孰劣,一目了然。

二、互联网协议升级与利好区块扩容?

再来说第二件事。公司可以给用户分配的 IPV4 的地址池,已经接近枯竭。目前的地址池储备,可能只能再撑 2~3 年左右。

上面这句话听着比较硬核,尝试用大白话翻译一下。

简单来说,在互联网上,设备之间通信,是基于一个叫做 IP 地址的东西,目前的版本号是 v4,所以也叫 IPv4。它长得什么样子呢?比如「192.168.1.1」。

一个 IP 代表什么呢?很简单,就像互联网上的门牌号码,我们淘宝买东西需要填家庭或是公司地址。计算机之间发消息同样需要这些「互联网门牌号」,来连接彼此。比如你家的 IP 是 21.33.13.5, 就类似于「中国,北京,三里屯,18 号」。

IPv4 总共就只有不到 40 亿的可用地址,原本大家估计在 2010 年之前肯定就用完了,毕竟全球的网络设备早就超过这个数量了,但是在各种技术加持下,硬是撑到了现在。最常见的就是 NAT,也叫做地址转换。这东西是干嘛的呢?

它相当于一个传达室老大爷,当快递投递到「中国,北京,三里屯,18 号」之后,就交给这位老大爷,再由他把东西交给具体的人,因为 18 号里面可能有 N 多个单元,好多栋楼,每栋楼里面还住着不一样的人。

一家公司,一个家庭,或者一个网吧,基本就只共享一个真正的公共 IP 地址,放到出口路由器上。里面的设备用的,都是私有,或者说内部 IP 地址,比如说「3 单元,5 号楼,401,五火球教主」这样子。而路由器呢,就好比传达室老大爷,几乎每个网络的入口处,都有这么个老大爷,帮着把消息传递到具体的人手上,从而节省下来好多 IP 地址。

然而再怎么节省,终于还是拖到了快用完的那一天。20 年前就开始开发的 IPv6 协议,也终于开始登场。就在去年,公司出现了自创办以来第一,二个商业用户,要求提供 IPv6 地址以及支持,相信在未来 2 年内,这样的客户会越来越多。预计 3 年之后,我们公司将面临着要么强制要求客户使用 IPv6,要么高价去收购市场上仅剩的极少量 IPv4 地址的尴尬局面。

IPv6 是什么呢?它是 IPv4 下一代协议,长这样:「2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334」。

这玩意看着就很反人性,但是它能提供地址数为 2 的 128 次方,号称可以为地球上的每一粒沙子分配一个 IPv6 地址,还绰绰有余。

使用 IPv6,「传达室老大爷」要下岗了!每台设备在互联网上的地址是「中国,北京,三里屯,18 号,3 单元,5 号楼,401,五火球教主」这样类似的格式,快递可以直接投递到个人手上,再也不需要走传达室了。

说了这么多,这跟区块链,或者说 PoW,甚至比特币有什么关系呢?

至少有以下两点:

第一,现阶段,黑客随机扫描一个 IPv4 的网段,比如说几万个地址,可能花个几个小时就搞定,然后根据扫描的结果,看看哪些机器存在漏洞,可以攻击,装个病毒或是木马什么的。实施攻击的第一步,通常是扫描。

但是 IPv6 网络大太多啊!按照现在的扫描速度,扫一个网段,里面可能几亿几十亿个地址,花的时间要远远大于 IPv4。这样一来,要找到新的僵尸主机,所花时间和成本将会大大提高,这对于网络安全,无形是个大的利好。

第二,CSW (国内用户戏称其为假本聪)在介绍 BSV 的 Metanet 时,单独说到了 IPv6 的问题。他表示,IPv6 是可以直接集成到 BTC 或是 BSV 里的。这样做有以下好处:

1、可以直接通过比特币的支付来分配 IPv6 地址。在这种情况下,网络攻击者必须预先存入一笔保证金,只有他们遵守规则时,才能收回这笔钱;如以任何方式违反规则,钱将丢失。简单来说,设备要想顺利上网,就得先拿到一个 IPv6 的地址,而拿地址需要自动交纳一点比特币做押金,要是不乖的话,押金可就没了。所以,黑客哪怕是发起 DDOS 这种简单的攻击(利用大量僵尸网络对目标发起分布式拒绝服务攻击),也必须先充值足够多的钱才能发起,这将大大提升黑客发起网络攻击的难度。

2、IPv6 支持高达 4GB 的巨型帧,所以在扩容之后(这个就真的没 1M 小区块的 BTC 什么事儿了)可以把 IPv6 集成到比特币交易中,让数据可以经过支付通道而流动。原来的 IPv4 协议,不支持巨型文件整体传输,需要传大文件是,需要将文件分割成很多个数据包一小份一小份传,稍微大一点的文件便不可能被打包至一份交易里。IPv6 支持高达 4GB 大小的巨型帧,从而可以使文件整份传输,就能很好的解决这个问题。

那在什么情况下,需要通过区块链网络来传输如此大的数据呢?比如当需要确认对方身份信息的时候。通过使用私钥签名的信息,来确认对方的身份。很显然通过私钥签名是比一般如 QQ、微信等社交软件安全等级更高。

比如 Alice 给 Bob 发了一份重要文件,这个文件可以直接走比特币的交易通道传过去(前提是比特币区块大小足够大),而真正上链的只是这个文件的哈希值,被矿工当成交易验证一下就好。

总而言之,IPv6 在未来 3-5 年一定会逐步走向主流,届时,将对互联网上的许多协议、设计、安全等方面产生不小的影响。而依附于互联网之上的区块链层,尤其是 PoW 共识算法,也必将随之发生相应的变化。目前来看,会是往好的方向发展,而 CSW 所提到的 IPv6 与比特币集成,更是激动人心。当 IPv6 将对区块链带来怎样的变化,我们拭目以待吧!

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