比特币的初始区块下载

摘要:我们通过成功进行 35 次初始区块下载(IBD)以及记录节点与网络同步所需的时间,来测试比特币核心钱包(Bitcoin Core)的性能。我们使用了 2012 年到 2019 年期间的软件版本。结果表明,软件性能取得了明显且持续的提高,但差异程度也很大。即使使用最新的计算机硬件,旧版本的比特币仍难以通过 2015 年至 2016 年期间交易量回升这一难关。因此,我们得出结论,如果没有软件增强,几乎不可能实现今天的初始同步。

图 1——比特币初始区块下载时间(天数)—— 3 次尝试的平均值

(资料来源:BitMEX Research)
(注:同步到区块 602,707 。详情请看以下注释)

概述

为了在初始同步期间测试 Bitcoin Core 的性能,我们成功进行了 35 次初始区块下载(IBD),并记录了每次尝试所需的时间。结果显示在上面的 1 中,说明由于从 OpenSSL 升级到 libsecp256k1 进行了签名验证,在 2016 年 2 月发布了 Bitcoin Core  0.12.0 之后,速度有了显着提高。Libsecp256k1 专为比特币而构建。从那时起,速度提高程度慢了很多,并且由于 IBD 时间差异很大,只有经过多次尝试才能明显看到这些提高。然而,即使在 2016 年 2 月发布了 Bitcoin Core 0.12.0 之后,从 Bitcoin Core 0.13.0 到 Bitcoin Core 0.19.0.1 的每次软件版本发布,都可以看到性能取得了逐渐提高。

当然,IBD 时间只是其中一种度量标准,还可以通过许多其他角度和考虑因素来评估 Bitcoin Core 的性能和功能。虽然 IBD 时间不是衡量整体软件性能的完美或完备方法,但它高度资源密集,因此可能是一种良好的基准度量标准。

本报告基于之前的两个实验:

  • 2018 年 11 月, Jameson Lopp 进行了类似的演练,不过分析着重于独立执行,而本分析则着重于较旧版本的 Bitcoin Core(或简称为 “比特币” ,因为某些较旧的软件在 “Bitcoin Core” 命名之前发布 )。
  • Sjors Provoost 也在 2017 年 7 月进行了该实验,但是 Sjors 提供的数据同步尝试较少。

完整结果和原始数据

图 2——比特币初始区块下载时间(天数)

(资料来源:BitMEX Research)

(注:同步到区块 602,707。详情请看以下注释)

系统配置和其他说明

  MacBook Pro ( 64 位) Linux VPS ( 64 位)
操作系统 macOS Mojave (10.14) Ubuntu 18.04.3
处理器 6 Core Intel i9 2.9GHz  8 Core Intel Xeon
内存 32GB 32GB
存储 1 TB 快闪存储 640 GB 快闪存储
互联网下行带宽 62Mb/秒 2,000Mb/秒
互联网上行带宽 20Mb/秒 400Mb/秒
IBD 结束高度 602,707 602,707
Bitcoin.conf 设置 assumevalid=0
dbcache=24000
maxmempool=500

完整的结果表

客户端 客户端发布日期 同步时间 (小时数) 机器
Bitcoin Core 0.19.0.1 24/11/2019 11.4 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.18.1 20/07/2019 10.4 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.17.0 03/10/2018 17.7 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.16.0 28/02/2018 18.5 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.15.0 14/07/2017 21.1 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.14.0 08/03/2017 16.4 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.13.0 17/08/2016 24.7 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.12.0 17/02/2016 15.8 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.11.2 10/11/2015 53.3 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.10.0 12/02/2015 81.2 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.9.0 18/03/2014 85.1 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.8.6 09/12/2013 放弃 MacBook Pro
Bitcoin Core 0.19.0.1 24/11/2019 13.6 Linux
Bitcoin Core 0.18.1 20/07/2019 15.9 Linux
Bitcoin Core 0.17.0 03/10/2018 13.3 Linux
Bitcoin Core 0.16.0 28/02/2018 18.8 Linux
Bitcoin Core 0.15.0 14/07/2017 17.9 Linux
Bitcoin Core 0.14.0 08/03/2017 25.1 Linux
Bitcoin Core 0.13.0 17/08/2016 15.8 Linux
Bitcoin Core 0.12.0 17/02/2016 14.8 Linux
Bitcoin Core 0.11.2 10/11/2015 46.0 Linux
Bitcoin Core 0.10.0 12/02/2015 77.2 Linux
Bitcoin Core 0.9.0 18/03/2014 78.9 Linux
Bitcoin Core 0.8.6 09/12/2013 98.5 Linux
Bitcoin Core 0.19.0.1 24/11/2019 14.0 Linux
Bitcoin Core 0.18.1 20/07/2019 13.7 Linux
Bitcoin Core 0.17.0 03/10/2018 16.0 Linux
Bitcoin Core 0.16.0 28/02/2018 18.2 Linux
Bitcoin Core 0.15.0 14/07/2017 17.9 Linux
Bitcoin Core 0.14.0 08/03/2017 17.0 Linux
Bitcoin Core 0.13.0 17/08/2016 21.9 Linux
Bitcoin Core 0.12.0 17/02/2016 17.1 Linux
Bitcoin Core 0.11.2 10/11/2015 44.1 Linux
Bitcoin Core 0.10.0 12/02/2015 82.2 Linux
Bitcoin Core 0.9.0 18/03/2014 82.1 Linux
Bitcoin Core 0.8.6 09/12/2013 72.6 Linux

(资料来源: BitMEX Research)

结果分析

如上面的 图 2 所示,即使使用相同的软件和具有相同配置的机器进行 IBD,报告的时间也存在很大差异。

图 3——IBD 时间与客户端发布日期(天数)——3 次尝试的平均值

(资料来源:BitMEX Research)
(注:对于 Bitcoin 0.8.6 客户端,上面的结果仅为两次尝试的平均值)

上面的 图 3 表明,除了 Bitcoin Core 0.12.0 拥有强大的性能外,每个软件版本的软件性能都在逐步提高。不过,尽管上图中的趋势明显,但每次尝试的 IBD 时间的巨大差异性可能表明存在相当大的不确定性。可能需要更多的样本数据,才能有说服力地作出自 2016 年以来性能取得提高的结论。这种差异可能主要是由比特币 P2P 网络或互联网连接方面的问题引起的,因此,需要进一步研究的有用领域可能是比较再扫描速度,即区块链一旦下载后,完全验证该区块链所需的时间。

在上述分析中,Bitcoin Core 0.12.0 的性能良好。这可能是因为 Bitcoin Core 0.12.0 启用了 libsecp256k,但没有验证隔离见证的交易输入的签名(隔离见证)。因此,Bitcoin Core 0.12.0 在 2017 年 8 月之后没有验证区块链中所有签名,从而给该客户端带来一些 “不公平的优势” 。但是,尽管该节点看起来不是异常值,但 Bitcoin Core 0.13.0 也可能拥有这种优势。当然,Bitcoin Core 0.12.0 之前的所有版本都拥有这种相同的 “不公平” 优势,但与使用 OpenSSL 带来的缺点相比,这不值得一提。

同步客户端,一直到其发布日期为止

下图(图 4)说明了同步客户端,一直到软件发布之日的区块高度为止所需的时间。

图 4——到客户端发布日期为止的 IBD 时间(天数)

(资料来源:BitMEX Research)
(注:仅在 Linux 上运行的节点数据。Bitcoin Core 0.19.0.1 仅同步到高度 602,707)

该图显示了从 Bitcoin Core 0.8.6 到 Bitcoin Core 0.14.0 的趋势基本持平,在这个阶段中,可扩展性改进不能适应时间推移和区块链高度上升带来的影响,并且该图显示了上升趋势。遗憾的是,近年来,软件改进的速度已下降,这也许是因为已经可取得了容易实现的成果。交易量上升也可能促成这种情况。未来的可扩展性改进可能更具挑战性,即使维持 400 万个单位的区块重量限制,未来 IBD 时间也可能继续增加,尽管软件会进一步升级以及硬件性能会适度提高。

失败的 IBD 尝试

我们确实成功编译并运行了 0.8.6 之前的比特币版本,不过,当节点达到 2015 年至 2016 年期间时,同步变得缓慢。0.8.6 之前的节点(例如 0.7.0 )在 2013 年通过手动更改锁定限制确实能成功通过明显的硬分叉,不过由于交易量增加,2015 年证实面临巨大挑战,并且该节点停止运算区块。我们尝试重启该节点,这确实有助于其推进,但随后该节点又再次卡住。然后,我们甚至尝试在具有 64 GB 内存和 8 个英特尔 i9 处理器的全新本地计算机上运行 Bitcoin Core 0.7.0 ,但是该节点仍无法通过 2016 年。由于相关的许多扩展参数为非线性 ,因此不能简单地靠投入更多硬件来解决这个问题。

有时,当节点卡在一个区块上,我们对其重启,在尝试 4 次重启后,我们放弃了同步。对于 MacBook Pro 上的 Bitcoin Core 0.8.6,当领先区块在 2016 年时,我们放弃了同步。虽然这有点令人失望,但其余 35 次成功的同步不需要重启。

结论

除了 BitMEX IT 部门使用 MacBook Pro 发布 BitMEX Research 时应更加谨慎外,这些数据还说明了在过去七年中,可扩展性已显著增强。过渡到 libsecp256k 是最显著的改进。IBD 时间大幅减少以及旧节点无法完全同步,这表明,如果不是因为这些可扩展性增强,那么即使用户拥有最高配置的硬件,到现在比特币也会基本消亡。数据还表明,技术创新不太可能跟上不断发展的区块链的步伐,并且 IBD 时间将增加。

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关于 2020 年第一季度的指数权重

北京时间 2019 年 12 月 27 日 20:00:05,BitMEX 将更新其指数权重。

从今天起,具有新权重的指数的假设值将作为 “NEXT” 指数系列(如 BXBT_NEXT)公布。

截至北京时间 2019 年 12 月 27 日 20:00:05假设没有因指数保护规则而排除任何成分交易所,BitMEX 指数权重为:

Binance
Bitstamp
Bittrex
Coinbase
Gemini
Huobi
Itbit
Kraken
Poloniex
.BXBT
10.61%
2.53%
52.30%
6.89%
4.21%
23.46%
.BETH
4.69%
58.81%
7.62%
28.88%
.BETHXBT
60.59%
5.96%
25.83%
4.13%
3.49%
.BXRPXBT
67.98%
3.62%
6.56%
16.24%
5.60%
.BBCHXBT
47.18%
5.97%
46.85%
.BLTCXBT
51.94%
10.07%
34.30%
3.69%
.BEOSXBT
46.98%
53.02%
.BADAXBT
83.48%
6.20%
7.36%
2.96%
.BTRXXBT
57.21%
42.79%

BitMEX “NEXT” 指数 可供您参考,其中包括指数权重计算。 您也可以阅读 BitMEX “NEXT” 特定文档 以进一步了解 BitMEX 指数。

如有更多疑问,请通过 联系表格 联络我们的客服。

关于 2020 年第一季度期货上架

BitMEX 将于北京时间 2019 年 12 月 13 日 16:30 上架新的季度期货。

关于当前和即将上架的 2020 年第一季度期货合约的上架日期和结算日期,请参阅下表。粗体显示的是全新合约。

代码 货币对 上架日期 结算日期
ADAZ19 卡尔达诺 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
ADAH20 卡尔达诺 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
BCHZ19 比特币现金 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
BCHH20 比特币现金 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
EOSZ19 EOS 代币 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
EOSH20 EOS 代币 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
ETHZ19 以太币 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
ETHH20 以太币 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
LTCZ19 莱特币 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
LTCH20 莱特币 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
TRXZ19 波场币 / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
TRXH20 波场币 / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
XRPZ19 瑞波币 (XRP) / 比特币 2019 年 9 月 13 日 2019 年 12 月 27 日
XRPH20 瑞波币 (XRP) / 比特币 2019 年 12 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
XBTZ19 比特币 / 美元 2019 年 3 月 15 日 2019 年 12 月 27 日
XBTH20 比特币 / 美元 2019 年 9 月 13 日 2020 年 3 月 27 日
XBTM20 比特币 / 美元 2019 年 12 月 13 日 2020 年 6 月 26 日

关于 2019 年 11 月 28 日 BitMEX .BBCHXBT 指数的临时更改

自北京时间 2019 年 11 月 28 日 10:00 起,BitMEX 将因 Binance 的预定符号更改,暂时将其从 .BBCHXBT 指数中删除。 该预定的停机时间预计将持续 8 个小时,并且只会影响 BitMEX .BBCHXBT 指数。 一旦 Binance 交易恢复,Binance 将被重新引入为 .BBCHXBT 的成分。

如果您有任何疑问,请通过 联系 页面联络我们的客服。

2019 年 11 月 26 日 Websocket 延迟

在北京时间 2019 年 11 月 26 日 05:30 和 2019 年 11 月 26 日15:05 之间,Websocket API 运行时性能下降。这导致这段时间内数据流延迟略有增加,并且在某些独立情况下,如因行情大幅波动产生的交易高峰期间有明显延迟现象。

该问题在北京时间 14:55 左右,因超出我们的自动监控系统延迟阀值被发现。 在 15:05 该问题得到解决,并恢复了全部性能。 我们将继续密切监视受影响的服务。

此问题是由于在北京时间 2019 年 11 月 26 日 05:30 发布市场数据分发组件后 CPU 修复不正确引起的。此问题带来的影响仅在数小时后发生的交易高峰期间被发现,因此在发布后的检查中并未发现。 此服务的配置已更正,并且已进行部署测试,以防止再次发生。

对于由此造成的不便,我们深表歉意。如果您有任何疑问,请通过 联系 页面联络我们的客服。

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本福德定律和加密货币交易数据

摘要:在本报告中,我们检验了本福德定律,这是一个数学定律,说明实际生活的各种数字序列中首位数字出现的频率。我们观察了来自加密货币生态系统的各种数据集,例如货币价格和交易量数据。我们认为,不应该孤立地看待这个数学概念,并且必需深刻理解基本经济原理才能得出有力的结论。对于少数的交易平台,尤其是 OKEx 和 HitBTC,我们发现报告的交易量数据所形成的分布似乎不遵循本福德定律。不过,这种模式并不代表数据的不当操纵,而这种出乎意料的分布可能有许多合理解释。

/var/folders/lc/fgzc3_9953x81v6b6dpnl7d00000gn/T/com.microsoft.Word/WebArchiveCopyPasteTempFiles/ben-1024x463.png

(本·阿弗莱克在 2016 年好莱坞电影《会计师》中向安娜·肯德里克解释了数字3异常高的出现率,这可能表明存在财务欺诈。电影中 41 分 40 秒所捕捉情节)

本福德定律概述

本福德定律涉及实际生活的各种数字序列中首位数字的频率分布。可能有人认为大多数情况下首位数字的频率分布为 11.1%( 即 1 为 11.1%,2 为 11.1%,3 为 11.1% 等),而在许多情况下确实如此,例如,随机数生成器应产生这样的频率分布。然而,在物理学、地质学、生物学、化学、建筑学、人口统计学、金融学、商业或其他领域中,存在一些实际生活情况,其遵循不同的频率分布,其中一种情况与下面的图表匹配,其中 1 最为常见(出现频率为 30.1%),其次是 2,依此类推。

指数增长的等比数列中首个数字的频率分布

(资料来源:BitMEX Research)
(注:等比数列从数字 1 开始,每次互动增长 2%,并包含 5,000 个数字)

我们可能很难充分证明为何数字会遵循上述现象,并且也没有适用于所有情况的简明解释。遵循本福德定律所必需的主要特征似乎是,数据必须跨越几个数量级。

我们认为,解释此现象的好方法是研究一个基本等比数列。例如,假设一个等比数列每次迭代增长 10% 。当该数列达到 24 的水平时(到二十多占 40%),该数列中的下一个数字为 26.4,仍在二十多之内,2 为首位数字。如果该等比数列为 84(到八十多占 40%),则该数列中的下一个数字为 92.4,而首位数字已从 8 变为 9。这表明在金融或自然等领域可能出现一些数列,其遵从这样的规律,较低数值的首位数字比较高数值的数字更为常见。

将本福德定律应用到商业和金融

在加入 BitMEX Research 之前,团队中许多成员曾经担任过涵盖股票方面的投资分析师或投资组合经理。早在 2015 年,受美国注册舞弊审核师协会的一篇论文启发,一位同事提议,我们可以将本福德定律作为一种工具,用于在报告的财务报表中查找财务欺诈。其理论依据是,如果公司财务准确地反映了实际生活,则这些数字应遵循本福德定律,但是,如果它们被恶意操纵或随机生成,则这些数字应明显偏离本福德定律,这可能是财务欺诈的信号。不过,如以下情况所示,它可能没有那么简单。

考虑以下两个人为设计的示例:

示例1——分析一家高增长美国科技公司——谷歌的销售额

美国互联网巨头谷歌[GOOGL US]在 1999 年的销售额仅为 20 万美元左右。该公司在过去 20 年显著增长,今天其销售额已超过 1000 亿美元。因此,谷歌的销售额跨越了多个数量级,而本福德定律可能适合分析该集团的财务指标。

示例2 ——分析低增长日本公用事业公司——Hokkaido Electric 的销售额

日本水力、热力和核能发电公司 Hokkaido Electric Power [9509 JP]在截至 2019 年 3 月的财政年度的销售额为 7520 亿日元。25 年前,该公司的销售额为 5440 亿日元,并且在 25 年中,其销售额均在 5000 亿日元至 8000 亿日元范围内。在过去 25 年的每一年中,该公司年收入数据的首位数字是 5、6 或 7,显然不遵循本福德定律。这不一定表示存在欺诈或其他财务不当行为,可能只是反映该公司的保守性,日本人口增长率低,低增长的经济环境以及日本通胀率相对较低。

首位数字的频率分布

首位数字本福德模型谷歌销售额(1999年至2019年)Hokkaido Electric销售额(1995年至2019年)
130.1%33.3%0.0%
217.6%19.0%0.0%
312.5%9.5%0.0%
49.7%9.5%0.0%
57.9%4.8%72.0%
66.7%9.5%12.0%
75.8%4.8%16.0%
85.1%4.8%0.0%
94.5%4.8%0.0%

(资料来源:BitMEX Research)
(注:谷歌销售额为美元,而 Hokkaido Electric 销售额为日元)

以上示例的目的是说明不能盲目地将本福德定律应用于财务分析。为了有效地进行这一分析,可能需要对数学和相关业务的基本经济原理有深刻的理解。我们认为,在没有充分理解数学背后的假设和原理以及它们如何应用于金融的情况下,而仅基于统计或数学分析来推断有关金融市场运作的结论,这是一个人们(尤其是宏观经济学家和计量经济学家)经常犯的错误。我们不想在本报告中再犯次错误。

当我们使用本福德定律分析我们的股票投资组合时,我们能够发现某些行业(例如科技、生物技术或商品)的股票经常遵循本福德定律,而在观察更稳定的行业(例如食品、公用事业、 零售或建筑)时,情况则更为复杂。在对股票进行基本分析时,其可能适用的本福德定律更多是用于衡量数字的波动性或增长,而不是衡量是否对数字有任何恶意操纵。

虽然本福德定律可能被认为是警示有潜在欺诈行为的工具,但显然没有证据证明其有这种作用。在这本报告中,我们不会陷入这样一个误区,就是在评估加密货币领域时,高估本福德定律作为检测欺诈方法的能力。

加密货币价格

下面我们将本福德分析应用于加密货币价格。总体而言,结果表明,加密货币价格的变动确实遵循本福德定律。

加密货币每日价格百分比变化的首位数字的频率分布——截至 2019 年 11 月的 12 个月

(资料来源:BitMEX Research、Coinmarketcap)

在通过本福德模型观察平方差总和的平方根时,恒星币、比特币现金和莱特币的偏差最大,而以太坊和瑞波币的偏差最小。出于以下几个原因,我们不认为这能够证明恒星币、比特币现金和莱特币有价格操纵:

  • 所有货币都紧密遵循本福德模型,而考虑到随机性,预计会有一些偏差
  • 较低的偏差可能只是表明货币价格更加波动,因此价格百分比变化更有可能跨越多个数量级, 
  • 一年的价格数据可能太短,无法得出适当的结论(例如,比特币价格的时间跨度越长,分布越遵循本福德定律)
  • 我们尚未考虑其他可能会导致偏差的因素

加密货币交易平台

在观察了货币之后,我们将分析转移到加密货币交易平台,方式是观察美元兑比特币交易对的每日交易量。这里的结果更有趣,并且偏差也更大。在我们的样本集中,大多数平台都紧密遵循本福德分布,但有一些显著的例外,例如 BitForex、HitBTC 和 OKEx。

加密货币交易平台比特币兑美元每日交易量的首位数字的频率分布

(资料来源:BitMEX Research、英为财情)
(注:自 2018 年 12 月 12 日以来的每日交易量。)

结果表——加密货币交易平台比特币兑美元每日交易量的首位数字的频率分布

/var/folders/lc/fgzc3_9953x81v6b6dpnl7d00000gn/T/com.microsoft.Word/WebArchiveCopyPasteTempFiles/table-1024x276.png

(资料来源:BitMEX Research、英为财情)
(注:自 2018 年 12 月 12 日以来的每日交易量。)

本福德分布平方差总和的平方根

(资料来源:BitMEX Research、英为财情)
(注:自 2018 年 12 月 12 日以来的每日交易量。比特币兑美元)

虽然上述情况与本福德定律的偏差确实很明显,也可能令人关注,但与本报告货币价格部分相同的警告同样适用。即分布可能用于衡量增长或波动,但时间段可能太短,或者其他一些因素可能导致偏离。

结论

本文的结论并不是本福德定律证明了 OKEX 和 HitBTC 伪造了他们的交易量数字,也不是分析证明 Kraken 和 Bittrex 没有伪造其数字。如我们之前所解释,有很多因素可能会影响数字遵循本福德分布的程度,其中许多因素可能是完全合理的,例如平台是处于强劲增长时期还是处于稳定时期。CryptoCompare 的交易所评价 采用一种更全面的方法来评估交易所,远强于仅应用一种特殊的数学概念。不过,如果您已经熟悉加密货币交易平台领域的某些经济原理和趋势,则此分析可能会提供有用的附加信息。

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txstats.com 宣布

BitMEX Research 和 Coin Metrics 隆重宣布发布 P2SH.info 的后继网站 txstats.com。P2SH.info 是 Coin Metrics 的首席数据工程师 Antoine Le Calvez 所创设的独立项目。

用 P2SH 地址格式存储的比特币

( txstats.com 截屏)

BitMEX Research 与 Coin Metrics 合作推出 Txstats.com ,旨在提供比特币网络使用相关的深入,高质量和及时的信息。

Txstats.com 围绕比特币交易的特定要素提供了一系列的仪表板,例如:

  • P2SH 交易统计、 
  • 多重签名使用数据、 
  • SegWit 交易统计、 
  • Lightning Network 通道数据、
  • OP_Return 统计、 
  • Bech32 的采用、
  • 费用替代(RBF)的使用、
  • 与 Block Size Debate 有关的数据、 
  • 费用估算。

BitMEX Research 和 Coin Metrics 希望 txstats.com 具有灵活性,并将根据社区的反馈向网站增添更多统计信息。如果您希望网站添加新的功能,请随时发送电子邮件至 info@coinmetrics.io 或 用推特联系 @BitMEXResearch 告知我们。


如想进一步了解 Coin Metrics 和 BitMEX Research,请查看 Coin Metrics 的每周新闻资讯、State of the NetworkBitMEX Research 的博客

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比特币的区块时间戳保护规则

摘要:我们检查了比特币鲜为人知的两个规则,这些规则用于防止不法矿工操纵区块时间戳以获得不公平的高额挖矿报酬。我们讨论了为什么可能选择类似 2 小时 MAX_FUTURE_BLOCK_TIME 值之类的常数,以及该值会对比特币现金有何特定的影响。我们得出的结论是,考虑到实施规则时缺乏功能网络,比特币的时间保护规则似乎相当有效,令人赞叹。

(来源: Pexels)

比特币的时间问题

人们可能认为时间对于比特币网络并不是一项重要的考虑因素,因为每个区块都引用前一个区块的哈希值,所以这些区块已经有先后顺序。比特币区块还包含交易(输入、输出和值)、推导区块头的默克尔树(Merkle Tree)和区块哈希值本身,用于证明工作量。从表面上看,这对于交易和一致性系统也许已经足够。但是,存在调整难度的问题如果太多的矿工加入网络,区块时间可能变得太快,又或者如果太多的矿工离开,区块时间可能变得太慢,使得网络不可靠。为了解决这个问题,每两星期调整一次采矿难度,以实现区块之间十分钟的目标时间。遗憾的是,为了对两星期的时间进行计算,需要将时间概念引入区块链并成为一致性系统的一部分。因此区块必须含有时间戳,人们可以将比特币看作世界上第一个分布式电子时钟。

区块时间戳安全规则

在比特币区块产生时,实质上涉及两个时间:

  1. 区块头中的时间,是由矿工放置的
  2. 区块产生的实际时间。

当然,这两个时间应当几乎相同。毕竟,矿工们肯定有合理准确的时钟,他们为什么会在时间上撒谎呢?

矿工的确存在在时间上撒谎的诱因。比如,不法矿工可能会添加一个将来的时间戳。举例,如果生产一个区块要 10 分钟,矿工可以通过向将来添加 5 分钟的时间戳来声称花了 15 分钟。如果这种增加 5 分钟的做法在整个两星期的难度调整周期都持续 ,平均区块时间会看起来像是 15 分钟,而实际上比这要短。那么下一个周期的难度可能会向下调整,由于区块时间加快,增加采矿收入。当然,这种方法的问题在于,比特币时钟的移动继续与真实时间越来越远。

为了解决或减轻上述问题,比特币有两个机制防止矿工篡改时间戳。

  1. 过去时间中值(MPT)规则 - 时间戳必须比过去 11 个区块的中值更靠前。11 个区块的中值意味着可以对 6 个区块进行重组并且时间仍不会向后移动,有人可能认为这与 Meni Rosenfeld 的 2012 年报告中提供的例子是一致的,即对于拥有 10% 网络算力的攻击者,必须进行六次确认才能将攻击的成功概率降低到 0.1% 以下。
  1. 未来区块时间规则根据 - MAX_FUTURE_BLOCK_TIME 常量,相比来自同等节点的中值时间,时间戳不能出现在未来 2 小时以上。节点提供的时间与当地系统时钟之间的最大允许差是 90 分钟(又一个安全保障措施)。需要注意的是,不同于上面的 MPT 规则,这不是一个完全达成共识的规则。具有在未来太远时间点的时间戳的区块是无效的,但随着时间向前移动它们可能变得有效。

规则一确保区块链在时间方面继续向前 移动 ,而规则二确保区块链不会向前移动 太远。这些时间保护规则并不完美 ,例如,矿工仍可以在两星期时间内通过生成未来的时间戳,从而将时间戳向前移动,但这种操作的影响有限。

如上文的比率所示  ,由于两个小时只是两星期中很小的一部分,此操作对网络可靠性和挖矿盈利 能力的影响可能有限。这相当于在难度调整后的两星期内,将区块之间的时间从 10 分钟减少至 9 分 54 秒。而且 ,它只是一次性变动,因为一旦发生了两小时的时间移动 之后,除非先向后移动 ,否则无法再次发生前 移。与此同时,矿工在向前移动两个小时之前,可能会考虑安全边际,以减少区块被网络拒绝的风险。

据我们判断 ,这些规则在防止矿工以恶意方式篡改比特币时间戳方面,已经证明具有合理的有效性。

比特币现金的理论区块时间问题

如我们最先在 2017 年 9 月所提及,比特币现金是 2017 年 8 月从比特币分叉出来的一种替代货币, 它的主要目的是提高区块大小限制 。当时比特币现金开发者的担忧之一,  就是很多矿工不会开采比特币现金,因此区块之间的时间 差可能太大。因此实施了所谓的 “紧急难度调整”(EDA),以减轻这种担忧 。我们在此不会进行详细 讨论,但足以说明此机制非常复杂并且证明存在根本的瑕疵 。这种算法意味着,如果在特定时期内没有找到特定数量的区块,难度将会降低。此政策尤其激进,因为它意味着区块之间的时间差越长,难度向下调整的幅度就越大。矿工可以故意留下大的时间差操纵网络,导致难度大幅变动,随后出现以非常高频率生成区块的低难度期。然后网络变得不可靠。

由于这种瑕疵 ,生成的比特币现金区块超过预期,并且矿工在此期间的收入增加。比特币现金建立了基于比特币的大约 5,000 条区块引线,一条引线至今依然存在。几个月后,在 2017 年 11 月,最终进行了修复 。EDA 被移除并且被一个新的难度调整系统(更简单的 24 小时滚动系统)取代。但是,这仍然与比特币的两星期窗口系统不同。比特币现金的系统更加动态并且调整速度更快。 虽然这意味着比特币现金可能在短期拥有更波动的难度,但此货币对变化的调整速度更快,而比特币中的时间差纠正可能需要花费更长时间。

币种 计算期 难度调整 说明
比特币 2 星期 每 2 星期 遭遇区块时间差的可能性更低 时间差需要更长时间解决
比特币现金 1 天 每个区块 遭遇区块时间差的可能性更高 时间差的解决速度更快

(来源: BitMEX Research)

在比特币现金的新难度调整算法中很多人可能忽略了一件事情  ,就是它与两小时时间保护规则的相互关系。 据我们所知,比特币现金保留了 2 小时常数。

两小时时间现在是计算期的 8.3% 。这相当于将区块之间的时间从 10 分钟减少至 9 分 10 秒。这确实似乎具有潜在的重要意义,并且如果加以利用,可能导致矿工盈利能力的变化。因此比特币现金在矿工篡改时间戳方面可能具有一定脆弱性,或者至少比比特币更加脆弱。另一方面,虽然比特币现金面对矿工时间戳篡改攻击时比比特币更加脆弱,但对问题的解决速度更快。

结论

比特币现金的时间保护规则的明显脆弱性,可能未被利用,显示出比特币的时间保护规则的思考是如此完善。据我们所知,这些时间保护规则自 2009 年比特币推出时就已经存在。在设计系统时,中本聪必须至少在三个深度层面进行创新:

工作系统的验证 → 难度调整系统 → 完善的时间保护规则

虽然这在今天我们看来可能不是特别精巧,但我们对这些系统已经有了 10 年经验。我们认为,中本聪在没有任何此类网络之前对此进行了全面思考,是非常了不起的。

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比特币现金 2019 年 10 月的哈希率波动增大

摘要:我们观察了近期比特币现金网络哈希率波动的增加程度。我们注意到,振荡显性的周期性可能表明存在某种形式的操纵,但我们没有发现这种行为的直接证据。我们的结论是,对于比特币现金哈希率的波动问题,没有简单的解决方案,另一方面,到目前为止,对币的可用性的负面影响微乎其微。短期内最好的办法可能是耐心等待并研究可能的解决方案,除非某个特定的原因变得更加明显。 

比特币现金哈希率估算-(8小时滚动均值)– PH/s

(资料来源:BitMEX 研究)
(注:选择了八个小时,最大程度地提高显性的哈希率振荡的视觉效果。哈希率数据经使用难度和区块时间戳算得)

比特币现金哈希率波动的问题

近期有人对比特币现金哈希率的波动明显高出正常水平,导致区块时间的变化大于预期表示担忧。如上图所示,哈希率的波动似乎在 2019 年 10 月初左右有所增大。需要注意的是,考虑我们是根据区块时间来计算哈希率的,这是一个随机且动态的过程,因此要确定哈希率短期的变化是否随机,或是否是由实际变化所导致的具有挑战性。但是,我们认为数据具有合理的说服力。在我们看来,这种波动性可能让网络在某些时期支付的可靠性略有降低,但这不是个大问题。

在 2019 年 10 月,我们对比特币现金的难度、区块时间戳以及我们节点收到比特币现金区块的时间进行了基本分析。

如下图所示,与比特币相比,比特币现金的波动时间间隔的确显得更大。 

区块间的时间间隔 – 50 区块滚动平均(分钟)- 2019 年 10 月

(资料来源:BitMEX 研究)
(注:x 轴是比特币现金的区块高度,而截至2019年10月29日结束前的29天,比特币增加的时间间隔相同)

不仅是区块之间的比特币现金时间间隔看起来比比特币更加不稳定,峰值更高而谷值更低,而且其随机性似乎也更小,峰值和谷值更规律。数据可能存在某种形式的周期性,这可能意味着操纵,但我们没有发现任何直接的证据。另一方面,数据的随机性意味着图表可能看起来有周期性,但这可能是错觉。请注意,比特币现金难度是按照每个区块调整的,因此调整算法不应造成此类周期性。还请注意,选择的是 50 个区块的滚动周期,以最大程度地增大峰值和谷值的大小,因此图表可能对问题略有放大。 

尚无证据证明引起这一现象的原因

我们在下表中,通过计算每个区块高度的难度,分析了每个矿池每个区块的平均难度。我们试图确定,是否某个矿池在用于实现减小平均难度的某个策略取得了成功。分析没有结论,未知矿工达到的平均难度相当接近平均水平。但是,对数据进行更详细的分析,可能会发现更需要关注的环节。

比特币现金 – 2019 年 10 月采矿统计

矿池 所采区块的号码 采矿份额 采掘每个区块的平均难度 时间戳与本地时钟之间的平均时间间隔(分钟)
未知 2,260 58.5% 346,505,954,955 0.48
BTC.TOP 394 10.2% 338,181,028,080 0.37
BTC.COM 374 9.7% 356,552,266,136 0.35
Bitcoin.com 266 6.9% 351,755,694,757 0.68
ViaBTC 234 6.1% 354,652,554,749 0.40
Antpool 210 5.4% 355,272,725,567 0.38
Huobi 118 3.1% 344,651,571,915 1.00
DPOOL 6 0.2% 360,262,982,821 0.31
总计 3,862 100.0% 347,926,146,858 0.48

(资料来源:BitMEX 研究)

我们还分析了区块时间戳与本地系统时钟显示收到区块的时间之间的时间间隔,再次寻找矿池之间的差异以求获得操纵证据。也许可以利用我们昨天的文章中提到的潜在的 8.3%的脆弱性。但同样也没有发现直接证据,未知的矿池表现平均,时间戳早于我们的系统时钟 0.48 分钟。

下面的图表继续对比我们的本地时钟观察时间戳间隔,并对比特币和比特币现金加以比较,试图从视觉上识别任何违规。它们似乎显示,比特币时间戳一般与我们的本地时钟更加一致,而且时间间隔的波动更小。这可能仅仅说明比特币拥有较比特币现金更为强大的点对点网络,区块繁殖的速度更快,而非对时间戳有任何恶意操纵。

比特币现金 – 时间戳与我们的本地节点时钟之间的平均时间间隔(分钟)– 2019 年 10 月–( Y 轴切割以便于与比特币进行比较)

(资料来源:BitMEX 研究)

(注:橙色线是 50 区块移动均值)

比特币 – 时间戳和我们本地节点时钟之间的平均时间间隔(分钟)- 2019 年 10 月

(资料来源:BitMEX 研究)

(注:橙色线是 50 区块移动均值。X 轴是 2019 年 10 月)

我们找不到任何操纵时间戳或其他恶意挖矿策略的证据。比特币现金是一种少数派哈希率币种,因此在种程度上可能让哈希率更加不稳定。显性的周期性,也许是由用于挖掘最具赚钱的币的自动化系统的滞后,或其它某些更为良性的因素所致。

结论

想要解决比特币现金哈希率波动性这一潜在问题,可能需要硬分叉,并且该币种已经计划在几天内就进行硬分叉升级,但不包括针对上述问题的修复。所有修复在展开前都可能需要大量的开发工作和分析/讨论。因此,短期内不可能修复。但是,这一问题也许没那么迫切。

至于比特币现金,也许会考虑解决这一问题,我们建议对以下提议加以考虑:

  1. 合并挖矿–正如我们先前在 2017 年 11 月所说明的那样,启用与比特币合并挖矿可以增加比特币现金挖矿的稳定性,但比特币现金社区的部分人,可能因为对比特币的态度不那么友好而仍然不愿意采纳这种方式。我们认为,这种憎恨会随着时间的推移而消散。

  2. 采用比特币两星期的调整期 比特币现金可以恢复至比特币固定的两星期难度调整系统。这可能无法完全解决问题,但也许是更简单的解决办法。

  3. 减少区块时间 – 比特币现金可以重新启用1MB的区块大小限制,并将区块时间减少到1分钟左右。不过这可能无法解决哈希率的波动,由于区块时间间隔减小,所以无论如何区块都会显出合理地规律性。我们认为,与提高对区块大小的限制相比,该策略更直截地匹配比特币现金社区的目标,即无需等待如此长的确认时间,增加链上的吞吐量并提高可用性。

截至目前,哈希率波动性增加的问题似乎并不紧迫,而且只持续了一个月。至少对我们而言,2019 年 10 月波动明显突然增加,还是一个未解之谜。但如果这种情况持续,或有特定原因变得明显,则可能需要解决。

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电子邮件隐私问题:事件回顾及我们能提供的帮助

上周末发生的电子邮件泄露事件可能会令您感到不安对此有诸多疑问针对这次事件,我们在世界各地的团队全部夜以继日地工作,全力保护您的账户安全并确保尽快回归正轨。 

客服团队已经为许多用户提供了帮助,并将与每一位用户取得联系。 由于这次的工作流程较为繁复:要确保遵守所有流程的合理性保证信息传送的顺畅严格处理所有潜在的安全问题,因此联系到所有用户需要一定的时间。如果您目前尚未收到我们的电子邮件,请不要担心,很快收到。

对于此次事件给您带来的不便,我们深表歉意。以下信息将进行事件回顾明确我们可以提供的帮助以及您可以用来增强安全措施的一些方法

事件回顾

北京时间 11 月 1 日星期五下午两点,许多用户收到了一封电子邮件, 收件人:字段中包含其他用户的邮件地址。 这原本是我们发给用户的常规信息更新的邮件,内容有关指数权重进行的更改。 在这次群发中,许多 BitMEX 用户电子邮件地址(包括大量非活跃地址)以小批量的方式泄露给其他用户。 没有涉及其他信息泄露

BitMEX 是一家全球性公司,需要向多家电子邮件供应商发送邮件。电子邮件的可传递性本身是一个多层次的问题,需要大量工作来构建发件人信誉系统和自动过滤垃圾邮件。这些措施会使企业提供大规模邮件服务,例如 BitMEX 面临一定的困难

我们仅在极少数且绝对必要的情况下向所有用户群发电子邮件,以保持较高的信噪比。我们在 11 月 1 日发布的指数更新具备绝对的重要性,它将影响我们所有产品的定价 – 这是我们觉得有必要将其告知所有用户的原因

然而,在全球范围内,向所有收件人发送这样的批量邮件是一项困难而复杂的任务。因为有些邮件服务器,特别是雅虎和网易等大型全球品牌的分支机构,具有非常严格的管控制度在我们发送大量邮件时启动限制系统但是对于系统重要通知(例如提现,重置密码和清算),客户必须安全地接收邮件。

为了补救这个问题,我们构建了一个内部系统来处理重要电子邮件涉及的必要呈现、翻译、分段和零碎(以免触发频率限制)的发送。自 2017 年以来,BitMEX 未曾一次性向所有用户发送电子邮件,我们平台近年也发生了巨大变化。

此次事件中,当我们开始群发邮件时,发现需要 10 个小时以上才能完成发送,而团队希望用户在更合理的时间范围内收到相同的材料资讯。为了解决这个问题,我们快速改写了发送方式,以单次 SendGrid API 接口调用批量发送 1,000 个地址。由于时间的限制,这次操作没有通过我们常规质量检查流程没有第一时间发现 API 接口调用会创建一个串联的 收件人:字段,从而导致用户电子邮件地址的泄露。 在意识到问题时,我们即刻停止继续发送电子邮件,并从源头上解决了问题从事件发生开始,我们一直在全力帮助所有受影响的用户,阻止信息泄露的蔓延并减轻损失。

BitMEX 是一家认真对待工程设计的公司,对于如此严重的疏忽导致用户信息泄,我们非常的愧疚和自责。这些失误是整体流程上的问题,而不仅仅是工程设计层面上的。 我们的流程有严重的漏洞,我们正在夜以继日地进行弥补和修正,并保证即使是最简单的代码更改也都受到严格审查。

有一个事件我们的此次操作无关BitMEX Twitter 的账户曾被外部人士访问,该账户在 6 分钟内重新受 BitMEX 控制并重新修复,该事件正在安全审查中。

除电子邮件地址外,没有任何个人或账户信息被披露。 我们的核心系统在任何时候都没有受到威胁。

受影响用户有哪些?

大部分的 BitMEX 用户都受到影响。您可以用以下的方式来进行判断:

  • 如果您收到有关指数更新的电子邮件, “收件人:” 字段里只有您个人的邮件地址,您并没有受到影响。
  • 如果您收到指数更新的电子邮件,并在 “收件人:” 字段里看到多个电子邮件地址,您已经受到影响。
  • 如果您没有收到指数更新的电子邮件,可能已受到影响,我们建议您按照以下步骤操作,以增强线上防护。因为虽然系统在完全发送完成之前就已被关闭,但许多受影响的收件人希望可以不再接收类似的电子邮件,将 BitMEX 电子邮件标记为垃圾邮件。这种方法确实可以在引起某些主机上可传递性问题,导致电子邮件无法送达。 同批次中的其他用户可能已经收到该电子邮件,从而暴露了您的电子邮件地址。
    • 由垃圾邮件报告引起的可传递性问题导致后续的密码重置被延迟了几个小时。运营团队已于北京时间 11 月 2 日 14:00 之前解决了这个问题。

我们可以提供哪些帮助?

在发现泄露事件后,BitMEX 员工全力减少用户损失。我们知道许多用户在不同的电子邮件服务商设置了相同的邮件地址,再加上密码经常重用,这意味着我们的许多用户可能由于 hash 值散列转储而在其他平台上面临风险,包括一些与加密无关的平台。

因此,在通知用户泄露事件后,我们采取了以下措施:

  • 安全和客服团队在泄露事件后开始加强对可疑活动账户访问的监测,由此导致了多个账户需要重置密码并由客服团队进行人工审查。
  • 在电子邮件发送的当天,北京时间 21:00 ,对提现进行的常规人工审核增加了额外的检查。我们确定了可能表明账户被入侵的标准,并取消了以下情况账户提现申请:(i)没有启用双重验证 (2FA) ;(ii)提现至未发生过交易的比特币地址;(iii)从未出现过的IP 地址提交提现申请;(iv)在电子邮件地址泄露事件后发出提现申请。所有其他提现申请均不受影响。以上行动是为了保护我们的用户和那些已经联络的受影响用户。
  • 目前发现有人正在收集 BitMEX 的电子邮件地址并可能使它们受到安全威胁,BitMEX 工程师强制要求所有尚有余额且没有启用双重验证(2FA)的用户重置密码。在经过全面的质量审查并肃清原始错误后,我们已通过电子邮件通知受影响的用户。
  • BitMEX 客服(客服链接)正在和更多团队合力工作,无间断地处理用户需求,帮助用户更改电子邮件地址,回答问题,提供安全评估和建议。

如果您担心个人信息在 BitMEX 或任何其他平台上泄露,最好的办法是从修改您的电子邮件地址开始,在所有关键服务上启用双重验证(2FA)。我们已经发布了相关建议以及其他包括 Paul Stamatiou 的实用指南

BitMEX 工程团队正在研发增加平台安全密钥数量的新功能,改善账户通知的信息方式,为用户提供更多避免和控制账户入侵的工具。

您需要做什么?

尽管没有任何电子邮件地址以外的账户详细信息和个人信息遭到泄露,但为了安全防护,我们建议您:

  • 谨防钓鱼行为。BitMEX 的电子邮件只会从 ”support@bitmex.com” 和 ”noreply@bitmex.com” 发出。我们建议把这些地址添加到联系人列表中。我们绝不会要求您给出密码。
  • 请注意 BitMEX 绝不会要求您转账。充值您的 BitMEX 账户的唯一方法是将比特币发送到您唯一的 BitMEX 存款地址。您唯一的 BitMEX 存款地址将以 ” 3BMEX” 或 ” 3BitMEX” 开头,您可以在 BitMEX 账户的存款页面查询
  • 请关注我们的官方 BitMEX 通讯渠道您只需参考这些渠道发出的相关指导
  • 请使用强有力的密码来保护您的账户;为您的所有账户( BitMEX 和个人账户)启用双重验证(2FA);并使用密码管理器。 


我们想向您再次保证,除了电子邮件地址之外,没有任何个人或账户信息被泄露。 在此问题发生期间,我们的任何系统都没有受到威胁,它们仍然是安全的,我们也会继续采取措施来增强我们的安全性。 您的隐私和安全仍然是我们的首要任务。

同时,如果您需要一些即时的帮助,请通过 联系 页面联络我们的客服。

 

Vivien Khoo
代理首席运营官

更新:关于影响我们用户的电邮隐私问题的声明

今天早些时候,我们的一些用户收到了一封电子邮件,其中在”收件人”字段中包含其他用户的电子邮件地址。对于此通讯可能引起的关注,我们深表歉意。这是软件错误的结果,该错误现已被解决。

BitMEX 非常重视我们用户的隐私和安全。请放心,在这种情况下,除了电子邮件地址外,没有其他任何个人数据或账户信息被泄露,也没有进一步发送电子邮件。导致此问题的错误已得到识别并解决,以确保保持我们一贯的高隐私标准。

我们正在继续努力,以确保将来不会再次发生这种情况,并将引入额外功能来进一步保护我们的用户。有关此事的进一步说明将在适当的时候发布。

同时,以下是一些即时指导,应遵循这些指导以确保账户的持续安全:

  1. 请注意网络钓鱼行为。来自 BitMEX 的电子邮件是从 ” support@bitmex.com” 和 ” noreply@bitmex.com” 发送的。请将这些电子邮件地址添加到您的联系人列表中,以确保这些电子邮件不会落入您的垃圾邮件文件夹中。 BitMEX 绝不会要求您输入密码。
  2. BitMEX 绝不会要求您转账。充值您的 BitMEX 账户的唯一方法是将比特币发送到您唯一的 BitMEX 存款地址。您唯一的 BitMEX 存款地址将以 ” 3BMEX” 或 ” 3BitMEX” 开头,并且可以在您的 BitMEX 账户的存款页面上找到。
  3. 请注意我们的官方 BitMEX 通讯渠道。这些是我们的主要官方社交媒体沟通渠道,应仅遵循这些渠道发出的指引。
  4. 我们谨在此提醒所有用户,请使用强而独特的密码来保护自己的账户;为您的所有账户( BitMEX 和个人账户)启用二步验证(2FA);并使用密码管理器。可以在此处找到更多建议

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我们意识到我们的一些用户今天较早时收到了一封关于一般用户更新的电子邮件,其中包含了其他用户的电子邮件地址。

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