BIT:矿业科普｜矿工为何打包空块？

「知矿大学问答」是以问答的形式，邀请行业资深从业者，解答用户挖矿相关的提问。

来自@地摊小王子?的提问：

打包交易有手续费收入，为什么会有矿工打包空块呢？有人说打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工，这种说法对吗？

知矿大学小编@OWEN的回答：

比特币的空块是指，区块中仅打包了创币交易的区块。在《如果区块链会说话》一文介绍过，截止到目前，大约有9万空块，约占目前区块数量的14%。这其中很多空块是在比特币早期产生的，那时候用比特币的用户极少，链上几乎没有交易产生，所以矿工也只能打包空块了。

后来比特币链上交易多了起来，内存池一直有等待矿工打包的交易，这种情况下，为什么矿工还会打包空块？?@地摊小王子提问是针对这种情况的，以下的回答也是针对这种情况的。

比特币矿业公司 Bitfarms宣布增加18 兆瓦的容量:金色财经报道，比特币矿业公司 Bitfarms 宣布完成其设施扩建的第二阶段，为运营增加大约 18 兆瓦 (MW) 的容量。在 18 MW 的增加将计算能力提高到每秒 200 petahash (PH/s) 之后，被称为“地堡”的采矿设施现在每秒大约有 3.8 exahash (EH/s)。（news.bitcoin）[2022/7/30 2:47:09]

?01阴谋论

首先，打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工，这是彻彻底底的阴谋论。

假设真的有攻击者通过打包空块的方式来造成比特币网络拥堵，这种攻击非常低效，而且需要投入大量的成本。

调查：比特币矿业的可持续能源使用量同比增长近60%:4月26日消息，比特币挖矿公司正在进一步采用绿色能源，全球比特币矿业的可持续能源结构同比增长了约59%。

比特币挖矿委员会（BMC）是由44家比特币挖矿公司组成的团体，该团体声称他们代表了全球比特币网络的50%，或100.9 EH算力。该团体于4月25日发布了一份新报告，其中包括调查结果。该组织由比特币支持者、MicroStrategy首席执行官Michael Saylor领导。

对BMC成员公司的最新调查询问了他们的公司消耗了多少电力，其中水电、风能、太阳能、核能或地热资源产生的电力占多大比例，以及他们运营的算力是多少。

BMC估计，目前全球比特币挖矿行业中的可持续电力结构为58.4%，较上季度下降0.1%。更重要的是，可再生能源占比在2021年第一季度的36.8%基础上大幅增长。

然而，值得注意的是，BMC是在2021年6月才成立的，所以不清楚他们是如何计算出2021年第一季度36.8%的可再生能源占比的。

BMC成员自我报告的数据显示，他们使用的电力为64.6%的可持续电力组合，对全球比特币挖矿的估计是基于BMC成员的数据。（Cointelegraph）[2022/4/26 5:12:14]

目前比特币全网算力超过100E，全网矿工每天大约挖出144个块，每个块打包交易的上限在4000笔左右。假设恶意矿工想控制10%的算力来进行“空块攻击”，他们需要控制超过10E的算力，这么大的算力规模，不管是通过租用算力，还是买矿机来实现，都是一笔非常巨大的成本支出。

阿根廷创企加速器Grupo Neutrón投资数百万美元开展加密挖矿业务:阿根廷马德普拉塔的技术区将在一家国内创企加速器的支持下开展大规模加密挖矿业务。Lothal Mining将负责这家矿业公司在该地的运营。据当地媒体La Capital报道，Grupo Neutrón投资了近4500万比索（31万美元），并计划分配2亿比索（221万美元）的额外资金。基础设施已经就绪，该公司将首先开采以太坊，然而计划将业务扩展到其他加密货币。该加速器提供的资金用于购买硬件、制冷设备、建造矿场、雇佣员工进行电气维护等活动。此外，阿根廷国家工业部的官员也在矿场检查项目的启动情况。（Bitcoin.com）[2021/3/7 18:22:25]

参考crypto51的即时数据来计算发起攻击的成本，crypto51给出了对比特币进行51%算力攻击每小时需要的成本，我们假设的是10%的算力，也就是这个攻击成本的五分之一，每小时大约需要花费￥53万，攻击成本非常高。当然这种攻击，还是可以得到区块奖励回报的。

动态 | 华盛顿矿业公司Elite Mining Inc希望筹集近640万美元扩大挖矿业务:据Cryptodaily消息，华盛顿矿业公司Elite Mining Inc正在进行首轮融资，希望筹集近640万美元用于扩大其加密货币挖矿业务。[2019/5/1]

▲https://www.crypto51.app/?ref=block123

再来说“空块攻击”对比特币网络破坏效果。

空块攻击难以对比特币造成实质性的伤害，最终结果是损人利己、自讨没趣。

假设比特币网络已经很拥堵了，用10%算力进行“空块攻击”，相当于区块大小被恶意矿工人为“缩小“了10%，实际效果是平均每个区块能打包交易数量的上限”下降“了10%。比特币网络如果实在太拥堵，又会反过来降低人们链上交易的需求，网络就变得不再拥堵了，这样一来，“空块攻击”的效果就难以起到持续性效果。

综上，“空块攻击”需要付出高昂的成本代价，在攻击效果上也很难持续，打包空块是矿工发起“空块攻击”的这种言论是不明真相者的阴谋论。

矿工打包空块的真相是什么呢？

02真相

矿工挖矿是一场比拼速度的竞赛。不仅要看谁先找到了符合系统要求的解，还要把找到的解，尽快广播出去。快，对于矿工来说是一件贯穿始终的事情。

一个区块包含两部分，区块头和区块体。比特币客户端在对区块广播时，是将区块头和区块体分开传播的。区块头包含了版本号、父区块头哈希值、时间戳、默克尔树根哈希值、难度目标、随机数等6部分，它的大小只有80字节。交易信息被打包在区块体里。一个满载的区块大小为1M，它是区块头大小的12500倍。

越多的信息量，传播延时越长。区块头和区块体的大小差异，造成其他矿工会先接收到新区块头数据，一段时间之后，再收到区块体的数据。

收到区块头数据还没收到区块体数据的这段时间，对于矿工来说，也是有成本的，矿机依旧在运行。

矿工为了充分利用这段时间进行挖矿，就不能往区块里填充交易，也就说矿工只能尝试挖空块。这是因为矿工没有收到父区块打包的交易数据，不知道父区块打包了哪些交易，如果矿工往区块里填充交易，可能会把已经被父区块打包的交易再次打包，这会造成区块数据不合法，之前为此付出努力都变成了无用功。为了避免这种情况发生，在这段时间，矿工明智的做法是不打包交易挖空块。如果这段时间刚好挖到新区块，那么挖出的块就是空块。

粗略统计了一下，在待确认交易内存池持续不空的情况下，21万多个区块中，大约有0.75%的空块。另外这部分空块的出块时间，与其父区块的时间间隔都在几十秒之内，这样很好印证了我们前面给出的信息延迟的解释。

03总结

矿工打包空块是出于经济利益的考量，这样做是矿工最明智的选择。矿工为了充分利用这段时间进行挖矿，且避免与父区块中打包的交易发生冲突，就不能往区块里填充交易，也就是说矿工只能尝试挖空块。打包空块是恶意矿工为了对比特币发起“空块攻击”，这是典型的阴谋论。

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