如何解决比特币的网络安全问题

比特币的网络安全在很大程度上取决于区块奖励，而不是交易费用。在矿商收入不断减少的情况下，仅收费就足以维持这个网络吗？

网络安全是什么意思？

区块链网络的分散性和不变性在于它对重复使用问题的抵抗。使用的工作量证明意味着它能抵抗与哈希值相关的“51%攻击”。

控制一半以上的网络哈希率，从而控制一半以上的块生产，允许一个实体以它认为合适的方式重新安排链。这样的攻击可能会“抹去”合法交易。通过创建看似有效的交易，然后将其逆转，攻击者可以从交易所的交易中获利，而无需花费任何比特币。

总网络哈希率是用于保护区块链的计算能力，通常被认为是网络安全的度量。它的高点经常被解读为比特币的看涨指标——意味着更高的抵抗51%的攻击。

虽然这种解释通常是正确的，但它过于简单化了。

网络哈希率是任何给定时间内所有运行的采矿设备的总和，不应该在真空中进行分析。这些设备的成本和哈希效率可以变化许多数量级，这直接影响进行51%攻击的成本。

在比特币的早期，挖矿可以在家用电脑上进行。今天，特别高效的应用集成电路芯片负责几乎所有的网络哈希率。这种差别是惊人的：2013年，一台顶级的CPU可以以每秒64兆字节的速度挖掘数据，而现代的ASIC可以以每秒53兆字节的速度挖掘数据——这是828，124倍的差距。

网络哈希率的大幅增长通常有两个原因：一是BTC价格的上涨，二是ASIC技术的进步。在这两种情况下，它都在不断上升，直到达到由最高效机器的盈利能力定义的新经济均衡。每增加一个设备，就会减少其他所有人分到的那块蛋糕，而且在某个时候，矿工们会开始关掉那些耗电比他们获得的奖励和收费还要多的机器。

这两个增长触发点都是在2019年观测到的。比特币价格上涨了近三倍，而新的Bitmain S17系列ASIC于2019年4月发布。因此，尽管价格在下降，但下半年的哈希率持续上升。

51%的攻击成本

通过计算需要多少顶级设备来重新创建现有的哈希率，可以大致估计进行网络攻击的代价。这种方法是剪接的。它假设攻击者还没有控制哈希值的一部分，并且没有为操作这些新机器而对生产、设置和电力成本进行折扣。或者假设，主要的ASIC制造商，Bitmain和Canaan，愿意以这个数量出售这些专用设备（而不是自己开采）。

行业领先的Bitmain S17 Pro生产53 TH/s，每台售价2500美元。当前的哈希率是90 Exahashes /秒。大约需要170万台设备，费用为42亿美元。

令人惊讶的是，这并没有比2019年2月的高，当时Bitmain S15仍然是最强大的ASIC。大约需要26亿美元来覆盖44 Exahashes的网络哈希率和S15的28 /s性能和1700美元的价格。这意味着攻击成本只增加了58%，而哈希率增加了104%。因此，在评估比特币安全性时，哈希率的增加可能会对人们产生误导。

减半会影响安全吗？

最终，随着比特币区块奖励继续减半，越来越多的网络安全将取决于费用。在2140年的某个时候，区块奖励将完全停止，这意味着网络将需要完全依靠交易费运行，除非比特币的代码发生根本变化（这似乎不太可能）。

目前每天从费用中获得的收入约为35万美元，仅占每日区块奖励收入（1580万美元）的2.2%。随着奖金减半的迫近，费用将需要增加22倍来弥补收入的不足。否则，哈希率将下降，网络的安全性将下降。

这不仅仅是猜测。莱特币在今年8月减半，该网络的哈希率下降了近30%。如果比特币的价格保持不变，那么在减半之后51%的攻击成本可能会下降到大约21亿美元。

与此同时，如果收费增加，网络可能会阻碍其长期用户增长。2017年12月，每日收费收入达到300万美元的峰值。然而，网络必须首先经历严重的拥塞，在高峰期，在合理的时间内处理一笔交易的费用超过50美元。

也就是说，在网络安全上花费太多或太少也是有可能的——而这些数字几乎完全是主观的。

2017年末，比特币的哈希率达到每秒10 Exahashes，也就是大约74万最先进的Bitmain s9，价值15亿美元。与比特币价格在接近2万美元的峰值时跌去一半相比，即使比特币在今天跌去一半，它也会更安全。

然而，比特币的普及还有很长的路要走。如果该网络完全依赖费用，51%的攻击成本将不到8，500万美元，约为其当前市值的0.06%。当块奖励继续减少时，这种趋势将如何展开还有待观察。