Sự cạnh tranh về không gian khối Ethereum cực kỳ khốc liệt và các giao dịch được gửi trong vài giây cuối cùng của khoảng thời gian khối sẽ có lợi thế về thông tin.

Được viết bởi: Tripoli

Biên soạn bởi: 0x11, Tin tức tầm nhìn xa

Đầu tuần này, tôi đã đặt một câu hỏi trên Reddit AMA do Ethereum Foundation tổ chức và một trong những câu trả lời đã thu hút sự chú ý của tôi:

Tôi mong muốn được xem thời gian đóng gói giao dịch thay đổi như thế nào sau khi sáp nhập!

Về mặt lý thuyết, thời gian đóng gói trung bình sẽ giảm khoảng một nửa sau khi hợp nhất, vì thời gian dự kiến ​​cho khối tiếp theo bây giờ là 6 giây so với 13 giây trước đó và thời gian đóng gói thường xuyên hơn cũng làm giảm thời gian tối đa. Theo kinh nghiệm cá nhân của tôi, ngày nay các giao dịch được thực hiện rất nhanh chóng, thậm chí so với giai đoạn sau EIP-1559 và trước khi sáp nhập. Sẽ rất thú vị khi xem dữ liệu trông như thế nào một cách cụ thể.

- /u/vbuterin

Động lực thời gian khối bitcoin đang được nghiên cứu nhiều hơn và dữ liệu có sẵn hơn. Do đó, tôi sẽ chuyển bằng chứng hoạt động của Ethereum sang Bitcoin để phân tích [1]. Hai hệ thống rất giống nhau, với điểm khác biệt chính là việc điều chỉnh độ khó giữ thời gian tạo khối trung bình của Bitcoin ở mức 10 phút, trong khi thời gian tạo khối trung bình của Ethereum được giữ ở mức khoảng 13 giây [2].

Tuy nhiên, tính trung bình của thời gian khối là một sự đơn giản hóa rất lớn. Các phương tiện truyền thông thường gọi thợ đào Bitcoin là một nhóm máy tính giải quyết các vấn đề toán học phức tạp, nhưng thực tế không phải vậy. Ngụ ý trong từ giải pháp là những kiểu tương tự chính thống này gợi ý rằng các giàn khai thác đang liên tục tiến gần hơn đến một giải pháp, nhưng đó không phải là cách hoạt động của hoạt động khai thác tiền điện tử. Phép tương tự băm đơn giản nhất là lật một đồng xu và cố gắng ra mặt ngửa 77 lần liên tiếp [3]. Các hàm băm không chính xác sẽ không mang lại tiến bộ có ý nghĩa, đây là một phiên bản của sai lầm của người đánh bạc: tất cả các hàm băm đều độc lập và khi hàm băm thất bại thì không có tiến triển.

Nỗ lực độc lập và dẫn đến thiếu tiến bộ được mô tả là chứng mất trí nhớ. Cho dù thời gian đã trôi qua bao lâu kể từ khối cuối cùng, xác suất để những người khai thác Bitcoin phát hiện ra khối tiếp theo luôn như nhau: thời gian trung bình để khối tiếp theo xuất hiện luôn là 10 phút sau.

Nếu bạn quan tâm đến dữ liệu về phương sai khoảng thời gian khối Bitcoin, Jameson Lopp đã viết một bài báo hay cách đây vài năm. Nói một cách đơn giản, các khoảng thời gian của khối tuân theo phân bố xác suất theo cấp số nhân, bỏ qua các trường hợp biên bắt nguồn từ các khối xuất hiện rất nhanh.

Phương sai thời gian khối Bitcoin: Lý thuyết và thực tế Nguồn: Jameson Lopp

Để thảo luận về thời gian đóng gói giao dịch, chúng ta cần thêm một lớp khác vào phân tích. Một tuyên bố ngây thơ sẽ là khi một giao dịch Bitcoin được thực hiện, nó sẽ được đưa vào khối tiếp theo, khối này sẽ hoàn thành trung bình trong vòng 10 phút, do đó, thời gian đóng gói phải là 10 phút; Trong thực tế, tính chất cạnh tranh của không gian khối làm biến dạng thời gian đóng gói và thách thức các giả định về tính có thể thay thế được.

Biểu đồ bên dưới cho thấy sự gia tăng số lượng giao dịch đang chờ xử lý vào ngày 2 tháng 9 năm 2022. Mỗi vách đá hoặc điểm rơi trong biểu đồ thể hiện việc khám phá một khối mới và xử lý một loạt giao dịch có giá trị nhất. Để thuận tiện, các đường thẳng đứng của lưới được đặt cách nhau 10 phút, đây là thời gian trung bình của khối Bitcoin.

Bộ nhớ bitcoin

Biểu đồ cho thấy một khoảng cách không điển hình nhưng không phổ biến trong việc khám phá khối. Từ 10:20 đến 12:18, chỉ có hai khối được phát hiện thay vì 12 khối như dự kiến.

Mặc dù có vẻ an toàn khi gửi giao dịch 12 sat/vB lúc 10:20, nhưng nó có thể không được xử lý cho đến 13:00, ít nhất là 8 và có thể cách xa tới 11 khối. Hai nguồn độ trễ là phương sai thời gian khối và thông tin thời gian không đối xứng, tức là các giao dịch được gửi sau có lợi thế về thông tin bổ sung và có thể trả một khoản phí lớn hơn để bỏ qua hàng đợi giao dịch.

Lấy mẫu ngẫu nhiên các khối được phát hiện chậm và phân tích các giao dịch có trong chúng, một mô hình rõ ràng sẽ xuất hiện giữa thời gian gửi giao dịch và mật độ tương đối của các giao dịch được bao gồm trong khối tiếp theo [4]. Các khối chậm chứa nhiều giao dịch hơn khoảng 50% từ ngăn thời gian ngay trước khối được phát hiện so với từ ngăn thời gian ngay sau khối trước đó.

Ngược lại, nếu chúng ta nhìn vào các khối nhanh, sự phân bổ thời gian chuyển giao thậm chí còn nhiều hơn [5]. Điều này cho thấy sự cạnh tranh về thời gian trong các khối nhanh không có ý nghĩa gì.

Hầu hết các khối có thể được phát hiện nhanh chóng, vậy điều đó có quan trọng không?

Nếu chúng ta tính toán thời gian tạo khối dự kiến, thì sự đóng góp của các khối đuôi dài thực sự lớn đến mức đáng kinh ngạc. Nếu bạn tính thời gian tạo khối trung bình nhưng bỏ qua các giá trị ngoại lệ như 20+ hoặc 30+ phút thì thời gian tạo khối dự kiến ​​sẽ giảm xuống còn 6-8 phút.

Về thời gian đóng gói, sự cạnh tranh về thời gian về không gian khối về cơ bản đã bỏ qua các khối đuôi dài này. Ví dụ: giả sử rằng các giao dịch cũ hơn 20 phút được thay thế bằng các giao dịch mới có mức phí cao hơn, thì thời gian đóng gói trung bình của các giao dịch vào khối đầu tiên về mặt lý thuyết sẽ giảm xuống chỉ còn 6 phút.

Trên thực tế, nó không giảm xuống còn 6 phút. Chúng tôi thấy trong quá trình phân phối khối chậm, các giao dịch không được thay thế hoàn toàn, nhưng tôi hy vọng thời gian đóng gói khối đầu tiên có thể nằm trong khoảng 8-9 phút, thay vì xấp xỉ 10 phút ngây thơ.

Tính toán sâu hơn về các giao dịch được thay thế sẽ yêu cầu phân tích dữ liệu toàn diện hơn mức được cung cấp trong bài viết này (chủ yếu dựa vào các xu hướng trong yêu cầu không gian khối, việc luân chuyển ngẫu nhiên các khoảng thời gian khối, v.v.) và kết quả có thể là sự phân phối hài hòa đa phương thức.

Quay trở lại với Proof-of-Stake Ethereum, giả sử không gian khối không cạnh tranh, khoảng thời gian khối 12 giây không đổi cho biết thời gian đóng gói trung bình là 6 giây [6] (so với 13 giây trong Proof-of-Work).

Tuy nhiên, sự cạnh tranh giành không gian khối Ethereum rất khốc liệt.

Ngay cả với khoảng thời gian chặn không đổi, chúng ta dường như đang chứng kiến ​​sự cạnh tranh mạnh mẽ về thời gian, thậm chí còn lớn hơn cả sự cạnh tranh về không gian khối đuôi dài của Bitcoin. Tất cả điều này xảy ra trong vòng vài giây, lặp lại sau mỗi 12 giây.

Vậy thời gian đóng gói có ngắn hơn không? Tôi đoán nó sẽ phụ thuộc vào cách xác định thời gian đóng gói. Nếu khối đầu tiên trên Ethereum bị chi phối bởi các giao dịch được gửi trong vài giây cuối cùng của khoảng thời gian khối, thì tôi không rõ liệu việc giảm phương sai có tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa hay không. Mặt khác, nếu chúng ta đang nói về một giao dịch duy nhất có phí ưu tiên đủ để đảm bảo rằng giao dịch đó được bao gồm, thì thời gian đóng gói dự kiến ​​sẽ giảm từ 13 giây xuống còn 6 giây [7].

chú thích:

[1] Phương sai của phân bố xác suất theo cấp số nhân tỷ lệ thuận với bình phương thời gian khối, do đó phương sai của thời gian khối Bitcoin là (600/13)^2 = 2130 lần so với khối Ethereum PoW. Có lẽ điều này giải thích cho việc thiếu phân tích tương đối về thời gian khối của Ethereum.

[2] Chỉ báo này giả định rằng Ethereum không nằm trong khoảng thời gian của hard fork, trong khoảng thời gian hard fork, thời gian tạo khối bắt đầu tăng theo cấp số nhân để buộc các thợ mỏ phải áp dụng thay đổi này.

[3] Theo văn bản này, tốc độ băm trung bình trong 30 ngày là 250,75 triệu TH/s, do đó, có 250,75×E6×E12×(60×10) = 1,5E23 lần thử băm trong một khối 10 phút. Để tìm số lần tung đồng xu tương đương, chúng ta lấy logarit cơ số 2, tương đương với 76,9 lần tung đồng xu liên tiếp.

[4] Khối chậm trong mẫu này là một chuỗi giả ngẫu nhiên được tìm thấy trong khoảng thời gian từ ngày 22 tháng 12 năm 2022 đến ngày 12 tháng 1 năm 2023, chứa 40 khối và khoảng thời gian chặn là từ 42 đến 75 phút.

[5] Khối nhanh trong mẫu này là một chuỗi giả ngẫu nhiên bao gồm 86 khối được tìm thấy trong khoảng thời gian từ ngày 22 tháng 12 năm 2022 đến ngày 12 tháng 1 năm 2023. Khoảng thời gian chặn nằm trong khoảng từ 2,5 phút đến 6 phút giữa các phút.

[6] Không thay đổi nếu chúng tôi bỏ qua các khối trống do lỗi trình xác thực.

[7] Thật không may, dữ liệu trước khi hợp nhất có vẻ không đáng tin cậy và mặc dù điều này có thể chỉ là do tính chất siêu cạnh tranh của không gian khối cùng với sự khác biệt về thời gian của khối, tôi không cảm thấy đủ tự tin để xuất bản nó.