비트코인 논스 패턴의 미스터리

요약: 이번 보고서에서 저희는 비트코인 블록 헤더 내의 논스 값 분포가 무작위적 (ramdom)으로 나타나지 않으며, 논스 발생 횟수가 적은 설명할 수 없는 틈이 생겨나고 있다는 점에 주목할 것입니다. 그 후, 이러한 현상을 입증하는 도표와 함께 해당 사례가 발생하는 이유를 추측해 볼 것입니다. 이 현상에 대한 저희의 설명이 유익할 수도 있겠지만 여전히 미스터리로 남아있는 것 또한 사실입니다.

개요 및 최근 트위터 게시물

비트코인 논스는 블록 헤더의 일부분을 구성하며, 마이너들은 이를 작업증명 프로세스의 일부로 엔트로피를 제공하여 난이도 요건을 충족하는 해시를 찾기 위해 사용합니다. 이는 마이닝 소프트웨어 및 하드웨어의 환경 설정에 따라 달라질 수 있지만, 이론상 논스 값의 분포는 무작위적이어야 합니다. 저희의 이전 보고서에서 다루었듯이 2009년 사토시가 영향력 있는 마이너로 추정되었을 당시 논스 값은 특정한 패턴을 따랐습니다.

2019년 1월 4일, 100trillionUSD라는 트위터 계정의 사용자는 비트코인의 논스 값 분포를 보여주는 도표를 게시했습니다. 2010년 중반부터 2016년 초까지 논스 값은 무작위적으로 나타난 듯 했고 그 후, 논스가 자주 발생하지 않는 4개의 미스터리한 구역이 생겨났습니다.

planB@100trillionUSD

The weird nonce pattern is still there at block 556995 …
I would expect nonces to be totally random, like block 100000-400000. But ever since block 400000 there are 4 areas with less nonces. Of course before block 100000 it was Satoshi playing around.

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며칠 후인 2019년 1월 7일, khannib라는 트위터 계정의 사용자는 모네로 또한 비정상적인 논스 값 분포를 보이는 것으로 추정되는 점에 주목했습니다. ASICs (에이식 마이닝 칩)의 사용을 금지했을 가능성이 있는 모네로 하드포크는 ASICs가 이 같은 패턴을 유발한다는 것을 나타낼 수 있는 논스 값 분포를 다시 무작위적으로 만든 듯 합니다.

Antoine Le Calvez@khannib

Interesting patterns emerge when looking at nonces. Red overlay is mining difficulty.

Can you spot the ASICs?

H/T @100trillionUSD who did the same for BTC

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2019년 1월 23일, 암호화폐 분석업체인 TokenAnalyst는 관련 마이닝 풀의 논스 값을 채색하여 비트코인의 논스 값 분포 패턴을 자세히 살펴보았습니다.

TokenAnalyst@thetokenanalyst

The distribution of block nonces, a random integer from 0 to 2^32 that is included in a bitcoin block when carrying out the Proof-Of-Work hash, should be totally random if searching for them is carried out in a random way by all miners. 🔢

TokenAnalyst@thetokenanalyst

Time of each block vs nonce. Values coloured by top-10 most active mining pools (by number of blocks mined since Jan 2016). Dashed-blue vertical lines are block rewards halving. Red line is log difficulty. As you can see – mining is now dominated by a few large pools. pic.twitter.com/wvgtdJmaHA

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TokenAnalyst의 또 다른 트위터 게시물은 Antpool이 예기치 못한 논스 값 분포의 주 원인임을 시사하는 반면, Bitfury 및 Slushpool은 도표 상 “여백”에 큰 영향을 미치지 않는 논스 값을 가지고 있음을 나타냅니다.

새로운 논스 값 분포의 분산형 도표

저희는 위의 분석을 다시 한 번 반복하여 유사한 분산형 도표를 제작했습니다 (2018년 시작); 이는 문제를 보다 명확하게 밝혀내기 위한 노력의 일환이었습니다.

또한 저희는 Antpool, BTC.com, F2Pool, Slushpool 및 Bitfury에 대한 개별 분산형 도표를 제작했습니다. 앞서 언급된 도표들은 TokenAnalyst의 데이터와 일치했습니다. 단, “여백”은 Slushpool 과 Bitfury에서 보다 Antpool 상에서 더 선명하게 나타났습니다. Slushpool의 도표에서도 여백을 찾아볼 수 있지만 훨씬 더 희미하며, Bitfury는 선명한 패턴을 볼 수 있을 만큼의 충분한 블록을 찾지 못했습니다. 통계적 분석도 충분히 가능할 수 있지만, 이러한 분산형 도표를 해석하는 인간의 두뇌는 몇몇 형태의 통계적 분석 보다 더 유용할 수 있습니다.

비트코인 논스 값 분포 – 모든 논스 (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 논스 값 분포 – Antpool (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 논스 값 분포 – BTC.com (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 논스 값 분포 – F2Pool (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 논스 값 분포 – Slush (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 논스 값 분포 – Bitfury (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

비트코인 캐시 ABC

비트코인 캐시 ABC 또한 비트코인과 동일한 논스 값 분포 패턴을 공유하고 있습니다.

비트코인 캐시 ABC 논스 값 분포 – (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

에이식부스트 (AsicBoost)

비공개 에이식부스트가 앞서 언급한 패턴의 기여 요인 또는 원인일 수도 있습니다. 이러한 패턴은 많은 사람들이 비공개 에이식부스트가 시작되었다고 추측할 무렵에 나타나기 시작했습니다; 그리고 논스의 조작이 필요한 이 패턴은 비공개 에이식부스트 구현에 있어 특이성이 될 수도 있습니다. 그러나 이 패턴이 계속된 2018년, 비공개 에이식부스트의 사용은 비트코인에서 중단된 것으로 추정됩니다. 비공개 에이식부스트 자체가 중단되었지만 펌웨어의 특이성은 여전히 남아있습니다.

아래 도표에서 저희는 공개 에이식부스트를 이용하여 채굴된 블록의 논스 값 분포를 살펴보았습니다. 거듭 언급하지만, 이 패턴은 희미하지만 눈으로 확인할 수 있을 정도로 남아있습니다. 이것이 해당 패턴은 비공개 에이식부스트와 아무런 관련이 없음을 나타낼 수도 있으나 결정적인 증거라고 단정짓기에는 무리가 있습니다.

비트코인 논스 값 분포 – 공개 에이식부스트의 블록 (2018년 이후)

(출처: BitMEX Research)

결론

현재로썬 비트코인의 비정상적인 논스 값 분포는 미스터리로 남아있습니다. 암호화폐 커뮤니티는 이 문제를 깊게 파고 드는 동시에 마이닝 풀 소프트웨어 및 ASICs (에이식 마이닝 칩)를 보다 자세하게 살펴보는 것과 같은 더 심도있는 분석을 원할 것 입니다. 저희는 이것을 심각하지 않은 원인으로 발생한 무의미한 이례적인 현상 정도로 추정하고 있습니다; 그러나 비트코인과 관련된 이 같은 미스터리는 몇몇 분석가들에게 충분히 흥미로울 수 있습니다.