難度炸彈推遲:該如何決策?

本文是為預測EIP 4345 的影響而作的練習。這個EIP 提議在2021 年12 月推遲難度炸彈。我們的目標是看看我們是否能幫助確定應該何時推遲、應該推遲多少,好讓難度炸彈預計在2022 年5 月份再次爆炸。

預備知識

有關這個主題,我之前已經寫過很多篇文章了:

  1. 有關難度計算的方法:It’s Not the Difficult(中文譯本)

  2. 有關如何推遲難度炸彈:A Method to Diffuse the Difficulty Bomb

  3. 一些更老的文章見此處和此處

難度炸彈的計算兩部分組成:A 部分,用於調整難度、平抑出塊時間的波動;B 部分,即難度炸彈本體(詳細解釋見上述第一篇文章)。

A 部分的調整時逐塊發生的,保證出塊時間圍繞13.5 秒波動。這部分的調整效果非常好,如果沒有難度炸彈的話,將使出塊時間幾乎保持恆定。我們感興趣的是B 部分。

B 部分的炸彈是一個階躍函數,每隔10 萬個區塊,數值就變作兩倍。在“爆炸” 之前,大家都不會注意到它,然而一旦它開始爆炸,數值上升的速度會非常快(跟2^n 一樣。

炸彈的數值依賴於fake_period(偽週期號,在等式中表示為n_sub_p)。 fake_period 的值則完全依賴於fake_block (偽區塊號)的數值;這個數值又是由當前區塊的區塊號(real_block 數值)以及offset(推遲量)決定的。

注意

我只有自己一個人。我帶著日漸疲憊的心、使用公開可得的數據寫下這篇文章。我在這裡所說的一切都是可以討論的,但我已不准備為此負任何責任。本文中的一切,請自己帶著懷疑和謹慎加以看待和使用。

實際數據vs. 理論數據

我是一個工程師,不是一個數學家,所以我對實際數據的興趣,要比對數學預測的大。在下文中,我會預測數據將如何改變。我的預測基於上面的公式,但都只用到了簡單、直接的Excel 表格。

我的討論基於三個簡單的觀察:

  1. A 部分工作得非常好,使得出塊時間穩定在平均13.3 的水平。

  2. B 部分也工作得非常好,它是獨立於A 部分的,並且只會提高區塊時間。

  3. 如果我們忽略炸彈部分,我們的預測會是保守的。

換句話來說,如果我們的預測忽略了炸彈的效果,我們預測的時間將會比實際時間“提早” 一些。這樣的話,即使我們預測錯了,也會有額外的緩衝時間。

第一個表格使用當前的區塊號(在撰文之時是1339 1127),並按每塊13.3 秒的時間推算出1400 0000 區塊高度的時間:

看仔細一些,我們發現,自區塊號1200 0000 以來,平均出塊時間一直在提高(儘管8 月和9 月有所下降)。當然,隨著炸彈的爆炸,平均出塊時間會增加得越來越快。

再次強調,為了保守一些,我們選擇13.3 秒的出塊時間來預測未來區塊挖出的具體時間,並且,我們暫時忽略難度炸彈的效果。當難度炸彈爆炸時,平均出塊時間增加;所以,忽略難度炸彈的結果是我們預測的時間將早於實際挖出的時間。 (按我們這個例子來看,就是區塊1400 0000 將“不早於” 2022 年1 月10 日挖出。)

何時分叉

我們考慮的第一個問題是,“何時應該分叉?”

在我看來,答案完全取決於fake_period 的數值。可以這麼問:“我們應該在哪個區塊號分叉?1370 0050,1380 0050 還是13900 0050?”(加上一個50,確保沒有差一錯誤(off-by-one error) —— 為什麼這很重要,則留給讀者當作練習—— 公式的計算應該使用大於號呢,還是使用大於等於號呢?)

下面的表格展示了fake_block 計算。

在這裡我們並置了對每個區塊將挖出的具體時間的預測,以及偽區塊號的計算(用真區塊號減去偏移量,獲得偽區塊號,並推導出偽週期號)。

偽週期號正是我們感興趣的內容,因為難度炸彈的值完全取決於偽週期號的值。從我之前的工作來看,我們認為難度炸彈的效果會在偽週期號達到41~42 之間的時候開始顯現,在此之前則不明顯。換言之,當偽週期號變成41 時,B 部分的效果將壓過A 部分的效果。

我在這裡不想解釋為什麼難度炸彈的效果不會在偽週期號達到41 之前顯現。我想說的只是,炸彈只會提高出塊的時間,而如果沒有炸彈的話,A 部分就會讓區塊時間保持在13.3 秒左右。換句話來說,平均出塊之間會高於13.3 秒,如果太低了(出塊速度太快了),A 部分就會調整難度,把出塊時間拉回來—— 再直白一點—— A 部分就是這麼工作的。

給定上述分析,我建議在晚於1380 0000 區塊的任意時間分叉。大概是12 月中旬。我會建議以具體的區塊號(而不是日期)為目標,比如區塊號1385 0000。 “痛點”(也就是出塊時間明顯減慢的時候)會在大約1 月中旬到來。所以這個目標也是有容錯空間的。

我們應該推遲多少偽塊?

我們需要考慮的另一個問題是,“我們需要偏移多少偽區塊?”

如上所述,偏移量決定了偽區塊號,進而決定了偽週期號,進而決定了炸彈的值。所以,在下文中,我們會專注於偏移量,看看我們能學到什麼。

EIP 4354 所提議的數值

首先,我們來看看這個EIP 提議的偏移量。我們在此根據13.3 秒的平均出塊時間生成一個簡單的圖表。同樣地,我們忽略炸彈的影響,因為我們知道炸彈只會提高區塊時間,因此讓相應區塊號的實際發生時間晚於我們的預測。我們將安排“Arrow Glacier”(下一次分叉的代號)發生在1380 0050 號區塊,並使用這個EIP 提議的偏移量1050 0000。

本图似乎表明,如果我们(按照这个 EIP 的建议)设置 1050 0000 的偏移量,则难度炸弹最早将在 4 月中旬(也即伪周期号再次到达 41 的时候)开始爆炸。到 5 月中旬,区块将开始显著变慢(伪周期号到达 43)。

我们之前遇过的最大的伪周期号就是 43, 是在 “拜占庭” 分叉之前。出块时间的增加显著可见 —— 达到了数秒的级别。

提早或推遲分叉的時間

為了消遣,我準備看看如果我們提早或推遲分叉的時間,會有什麼影響。

下面的這張表顯示了估計的結果—— 讓我有點意外—— 分叉的時間對最終結果沒有影響。但是,我回想了一些,覺得這是有道理的。因為,唯一一個決定偽週期號的量就是偏移量。除了讓當次分叉之前出塊變得更慢,推遲分叉的時間對下一次難度炸彈爆炸的時間(即四五月間)沒有任何影響。

你可以從上面這張圖看出,無論我們早點還是晚點實施“Arrow Glacier” 硬分叉,只要我們使用1050 0000 的偏移量,那就對下一次難度炸彈爆炸的時機沒有任何影響。

那我們該偏移多少呢?

這個問題取決於你想在5 月的時候給以太坊核心開發者多大的壓力。如果你想給他們很大的壓力—— 讓5 月的時候整個世界都會抱怨以太坊出塊速度變慢—— 那就把偏移量設得小一點。如果你只想輕輕地推他們一下—— 類似於“我們最好現在採取行動,不過也不是特別著急” —— 那就支持大一點的偏移量。

如果你使用了 1050 0000 的偏移量,你可能是在给他们很大的压力。你可以预期,四月底就会看到出块显著变慢(慢上一秒的那种)。但是,难度炸弹的麻烦之处在于,一旦开始爆炸,就不会给人喘息之机。

从 “明显(变慢)” 到 “非常显著”,到 “令人烦躁”,再到 “搞什么鬼” 再到 “以太坊去死吧”,只需要 4 到 6 周时间。我不是瞎扯,因为每一个 10 万区块的周期都会越来越长(因为每过一个周期,炸弹数值就会翻倍,出块时间会增加得非常快),而且只要开始爆炸,就会爆炸得越来越快。详见我上面关于 “拜占庭” 分叉前爆炸情况的文章。难度炸弹是来得很慢,但爆炸之后可就是另一番景象了。

在最後一個表格中,我建議使用1070 0000 的偏移量。我同樣建議在1380 0050 號區塊後分叉。這會讓我們現在有休息的時間,並讓預計下一次爆炸的時間推到5 月中旬。這是保守估計,但也是現實的考量。

結論:需要設置大於1050 0000 的偏移量。

總結

  1. 決定你想給核心開發者多大的壓力。如果你想狠狠推他們一把,就把偏移量設為1050 0000;如果你想放過自己,就請設置為1070 0000。搖擺不定的,可以在這兩者間取一個值。

  2. “何時” 激活分叉的決定對下次爆炸的時間沒有影響(也即,都左右不了炸彈會在5 月份爆炸)。這個決定唯一影響的是“Arrow Glacier” 硬分叉之前出塊時間會拉長到多久。這是因為,只有偏移量會影響偽週期號,也只有偽週期號會影響難度炸彈的數值。

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