第八章 聊聊区块链的几个数字
第八章 聊聊区块链的几个数字
- 1、概述
- 2、2100W
- 3、每个区块10分钟
- 4、挖矿奖励4年递减1次
- 5、区块确认6次永久生效
- 6、51%算力攻击
- 6.1 币安黑客事件
- 参考资料
1、概述
在学习区块链过程中，会发现一些数字，心里不断问自己，为什么会有这些奇妙的数字，它们是如何被定义出来的：
- 比特币总数量为2100W个
- 挖矿奖励每4年递减1次
- 每个区块10分钟
- 6次确认后交易永久生效
- 51%攻击
- …
本章的目的就是揭示这些数字背后的深层的原理。
这一章，可以说即快乐，又痛苦。
本身解谜就是一种很有乐趣的事情，痛苦的是这几个问题都没有标准答案。就算是自己的一种思考吧。
2、2100W
首先看看区块链为什么设置一个总量？目的是为了控制通胀，也就是货币贬值。
那为什么设置总量为2100W比特币，这个没有明确答案，我觉得可以从以下几个方面考虑：
- 总量需要满足一个条件：能支撑全球的经济总量要求。2019年全球的GDP总量约为86.6万亿美元，2100W能支撑全球经济总量的长期发展。
- 不能超过编程语言的对于整数的限制：比特币的最小单位是“聪”，1比特=1亿聪。所以比特币的总量等价于2100W亿，也就是2的50.899次方。这个数字比java中的整数2的64次方减1要小的多，但是在某些编程语言中，比如js，精确整数的最大范围就是2的52次方。
- 为什么要设置比“比特币”更小的单位“聪”：货币的一个特性是可拆分，比如人民币有100、50、20、10、5、1的面额，可以支持小额交易。
3、每个区块10分钟
为什么生成每个区块大概间隔10分钟，这个问题，也没有标准答案，可以试着从以下几个方面分析：
- 交易效率的考虑：每产生一个区块，区块中的交易就得到了确认。设置为10分钟，意味着每10分钟，新交易就可以确认一次。如果太长的话，就会降低交易效率。
- 降低分叉的概率：间隔时间是通过目标值的难度系数控制的，难度系数越低，则时间越短。由于难度系数降低，矿工同时成功的几率会大大增加，这就增大了分叉的概率。
- 网络延迟：网络中的新交易广播到全网，以及矿工挖矿成功后把区块广播到全网，需要一定的延迟时间，如果时间太短，不能保证大部分节点都能收到。
上面的分析，只证明了每个区块的生成需要一定的时间，但是为什么是10分钟，可能是进行了一些模拟测试，从众多的数字中得到的一个结果。
4、挖矿奖励4年递减1次
结合第二节我们知道，比特币的总数量应该有一个限制，但是就算有限制，那为么什么奖励要递减，不递减也可以达到这个总量呀，为什么是4年，不是2年，也不是8年呢？
因为每个区块大概为10分钟，每21W个区块后奖励减半，所以问题可以转换为：为什么是21W个区块后减半？
这个问题实在是难以解答，有一个黄金论，试着解释一下吧。太牵强了。
世界上的黄金储量是有限的，总计大概为21W吨，目前大部分已经开采完毕，剩余储量很少，每年的开采量都是有计划的，正是由于黄金是稀有的金属，才会在人类社会几千年的历史中，始终作为价值的代表。
比特币，如果想跟黄金一样成为一种持续有价值的货币，发行数量需要在一个相对较短的时间，追赶上已经发布的黄金数量。如下图所示，在2020年，比特币的发行量将达到总量的87.5%。另外，在初期设置较高的奖励，也有助于促进矿工积极参与挖矿。
随着时间流逝，社会对比特币的认知越来越深，比特币的网络也已经比较网络，慢慢的把奖励取消也不会造成矿工的积极性减退。
5、区块确认6次永久生效
6次永久生效，只是一种模糊的描述，不可能永久生效，只是造假的概率足够低而已。
在中本聪的《比特币：一种点对点的电子现金系统》一文中，对攻击者的成功概率进行了模拟计算，详情可以参考这篇文章。
q表示攻击者算力所占的比例，z代表区块的数量，意思是当在当前算力下，需要至少多少个块，才能使造假概率低于0.1%。
q=0.10 z=5
q=0.15 z=8
q=0.20 z=11
q=0.25 z=15
q=0.30 z=24
q=0.35 z=41
q=0.40 z=89
q=0.45 z=340
6、51%算力攻击
假设小黑转给小白100BTC，小黑控制了全网51%的算力。则会推断出小黑在竞争最新区块时获胜的概率非常大，甚至在可以完全掌控后面区块的生成。
攻击的过程是：小黑重新创建第N个块，把转给小白的记录从中删除，然后重建之后所有的区块，使新创建的链成为最长链。
这样的结果就是小黑转给小白100BTC的交易失效。
综上发现，小黑只能把自己转给其它人的比特币取消而已，不能凭空创建比特币，也不能把其它人的比特币占为己有。网络节点不会把一笔无效交易当作支付，而诚实节点也永远不会接受一个包含这种支付的区块。攻击者最多只能修改属于他自己的交易，进而试图取回他已经花出去的钱。
况且，如果小黑已经拥有了51%的算力，为什么不通过挖矿、手续费等方式合理获取收益，而是要通过这种破坏比特币规则的方式来获取呢？
所以，51%攻击从理论上看可能，但是从经济学角度上看，并不可行。
6.1 币安黑客事件
币安交易所用户被盗比特币7000余枚。
经分析，黑客是通过钓鱼、木马等方式，获取了大量币安注册用户 API 密钥（身份验证，控制访问）、谷歌验证 2FA 码以及其他相关信息，从而进行提款操作。
所以在比特币上，如何保护私钥、保护密码、验证码可能是每一个用户更重要的课题，而不用去担心51%攻击的问题。
参考资料
比特币的总量为什么只有2100万，不能更多吗？
为什么比特币设定的是 2100 万枚的上限？
比特币转账为什么一定要等6个确认才能到账？| 白话区块链入门129