#比特币#比特币矿机的王朝更替：通过nonce分布图来追踪S9和S17矿工
随着比特币即将迎来下一次产量减半 ， 其网络正在经历多个过渡过程 。 除了奖励调整导致挖矿经济发生重大变化之外 ， 比特大陆的Antminer S17矿机也在取代长期存在的S9系列矿机 ， 并成为网络主导挖矿硬件 。
据悉 ， 比特大陆是在2016年发布的Antminer S9 ， 此后其迅速成为市场上最受欢迎的SHA-256矿机 ， 而经过几年的发展 ， S9依旧在市场上占据了很大一部分比例 。
由于缺乏有关各个矿工使用的挖矿硬件类型的公开数据 ， 因此很难衡量这种过渡的发生速度 。 不过 ， 有一个信号源确实揭示了挖矿硬件的变化趋势：网络的nonce随机数分布 。 这些任意数字的排列方式（矿工将其纳入在每个区块的哈希中） ， 暗示了多年来挖矿硬件的使用情况如何发生了变化 。
在关于网络状态的上一期报告中 ， 我们研究了如何使用随机数分布模式来发现ASIC的兴起 。 而在本期报告中 ， 我们将进一步探讨比特币nonce随机数分布的特殊性 ， 以及该分布条纹背后的来源 ， 以调查挖矿硬件的最新变化 。 然后 ， 我们将按矿池细分这些数据 ， 从而可以更深入地了解特定矿池所使用的硬件 。
通过金色弹珠了解比特币挖矿的过程挖矿是比特币安全模型的关键部分 ， 可以说它是对以往数字货币创建尝试的最重要改进 。 尽管挖矿的含义相当复杂 ， 但其背后的概念却相对易于理解 。
从矿工的角度来看 ， 挖取一个区块类似于反复从袋子中选择弹珠 ， 而不进行替换 。 要知道的是 ， 袋子中弹珠的数量非常庞大 ， 其中蓝色弹珠的比例非常之大 ， 而金色弹珠的比例却很小 。 而矿工从袋子中取出金色弹珠时 ， 就会收到一笔奖励 。
用更技术的术语来进行解释：比特币矿工们竞相寻找的是一个金色的随机数 ， 该随机数被添加到提议的区块头后 ， 会被哈希至网络难度参数确定的某个特定值以下 。 矿工通过猜测值 ， 并检查结果哈希值是否低于某个阈值来搜索这个只能使用一次的nonce或任意数字 。 第一个为有效区块找到该值 ， 并将其广播到网络的矿工 ， 有权选择和排序区块中的交易 ， 这是最终使这些交易有效的必要步骤 。
作为回报 ， 矿工可以获得一笔区块奖励 ， 并从区块中包含的任何交易中收取手续费用 ， 这两者都是通过特殊的coinbase交易获得的 。 假设SHA-256哈希函数的属性保持不变 ， 则任何给定区块的金色nonce的分布都是随机的 ， 除非通过蛮力计算 ， 否则无法找到金色随机数 。
由于对coinbase交易的引用包含在区块头中 ， 因此每个挖矿实体都从不同的分布中进行采样 。 换句话说 ， 每个实体都是从不同的袋子中取出弹珠 ， 而袋子中装有相同数量的弹珠 ， 并且期望蓝色和金色弹珠的比例是相同的 。
而金色弹珠的比例 ， 是由网络难度参数（由网络自动调整的）决定的 ， 并在相关时期内固定 。 如今 ， 由于较高的区块难度及随机方差 ， 对于特定的区块头 ， 通常没有金色的nonce随机数 。 换句话说 ， 有些袋子当中 ， 是没有金色弹珠的 。
而耗尽拟议区块随机数空间的矿工 ， 通常会增加区块的时间戳 ， 以生成一组新的随机数 。 也就是说 ， 当矿工取完弹珠后 ， 他们会抓起一个新的装满弹珠的袋子 。 如果时间戳已到了进一步调整使其无效的地步 ， 矿工必须调整该区块中包含的交易集 。 类似地 ， 如果一名矿工在房间里的袋子用完了 ， 他们需要从另一个房间里多抢一些 ， 而这是时间密集型的 。
为了增加在固定时间内找到金色弹珠的概率 ， 矿工们可以将他们的计算并行化 ， 这类似于一次抓一把弹珠 ， 而不是每次抓一颗 。 通过使用适合该任务的硬件（特别是GPU和称为ASIC的专用芯片） ， 就可以并行查找nonce随机数 。 而ASIC的并行化效率 ， 要比任何其它方法都要高 。
而在另一种形式的并行化计算中 ， 几个矿工协调他们的nonce发现 ， 并同意分割任何挖矿回报 ， 而以这种方式行事的矿工群体 ， 被称为矿池 ， 而其运营商通常会收取一定的费用 ， 个体矿工会接受该费用 ， 以降低其收入的波动性 。
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