区块奖励如何影响比特币的网络安全

比特币的网络安全很大程度上取决于区块奖励，而不是交易费用。 随着减半继续减少矿工收入，仅交易费用是否足以维持网络运行？

网络安全是什么意思？

区块链网络的去中心化和不变性在于它对双花问题的抵抗力。 对于工作量证明网络，这意味着它可以抵抗与哈希率相关的“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，允许网络参与者按照它认为合适的方式重新排列链上数据。 这种攻击可能会“抹去”合法交易。 通过创建看似有效的交易然后撤销它们，攻击者可以从交易所交易中获利而无需支付任何比特币。

比特币网络的整体哈希率是专用于保护区块链的计算能力，通常被认为是网络安全的衡量标准。 当它很高时，它通常被解释为看涨比特币——意味着更能抵抗 51% 的攻击。

虽然这种解释通常是正确的，但过于简单化了。

网络哈希率（任何时候运行的所有采矿设备的总和）不应脱离现实进行分析。 这些设备的成本和哈希效率可能相差几个数量级，这直接影响进行 51% 攻击的成本。

在比特币的早期，家用电脑可以用来挖矿。 如今，非常高效的专用集成电路芯片 (ASIC) 用于整个网络的哈希率。 2013 年顶级 CPU 每秒挖掘 64 兆哈希（而今天的 ASIC 每秒挖掘 53 万亿哈希 (TH)；两者相差 828,124 倍。

网络哈希率的大幅增加通常是由两个原因引起的：BTC 的价格上涨或 ASIC 技术的进步。 在这两种情况下，哈希率都会不断上升，直到达到由最高效机器的盈利能力定义的新经济平衡。 每个额外的设备都会减少其他人的份额，并且在某个时候，矿工开始关闭电力成本高于所赚取的区块奖励和交易费用的机器。

这两个增长触发点都在 2019 年发挥了作用。比特币的价格大约翻了两倍，比特大陆于 2019 年 4 月发布了新的矿机 S17。因此，尽管价格下跌，但哈希率在下半年保持增长年。

51% 攻击的成本

可以通过计算需要多少顶级设备来打击现有的哈希率来粗略估计进行网络攻击所需的成本。 这种方法进行了一些简化。 它假设攻击者还没有控制一部分哈希率，并且没有考虑运行这些新机器所涉及的各种成本。 它还假设主要的 ASIC 制造商比特大陆和嘉楠耘智都愿意出售这些专用设备（而不是自己开采）。

Bitmain 的 S17 Pro 以每秒 53 Terahash（10^12 哈希）的速度运行，每台成本为 2,500 美元。 当前哈希率为每秒 90 Exahash（10^18 哈希）。 大约需要 170 万台设备，成本为 42 亿美元。

令人惊讶的是，这并不比 2019 年 2 月的比特大陆 S15 高多少，当时 S15 是最强大的矿机。 S15的性能指标为每秒28Terahash，单位成本为1700美元。 支撑44个Exahash的网络哈希需要约26亿美元。 这意味着攻击成本增加了 58%，而哈希率增加了 104%。 因此，在评估比特币的安全性时，哈希率的增加可能会产生误导。

减半会影响比特币网络的安全吗？

最终，随着比特币区块奖励减半的继续，网络安全将越来越依赖于交易费用。 在 2140 年的某个时候，区块奖励将完全结束，这意味着除非对比特币代码进行根本性更改，否则网络将完全依靠交易费用运行（这似乎不太可能）。

目前每日手续费收入约为 35 万美元，仅占每日区块奖励收入（1580 万美元）的 2.2%。 随着区块奖励减半的临近，费用将需要增加 22 倍才能弥补即将到来的收入缺口。 否则比特币奖励，哈希率会下降，网络的安全性也会降低。

这不仅仅是猜测。 莱特币今年 8 月减半，全网算力下降近 30%。 如果比特币价格保持相似，51% 攻击的成本在减半后可能会暴跌至约 21 亿美元。

同时，如果交易费用增加，长期的用户增长可能会受到阻碍。 2017 年 12 月，每日交易费收入达到 300 万美元的峰值。 但是比特币奖励，网络必须首先经历严重的拥塞； 在高峰时段，交易费用超过 50 美元，以便在合理的时间内完成交易。

也就是说，在网络安全上的花费可能过多或过少——这些数字几乎完全是主观的。

早在 2017 年底，当比特币的哈希率达到每秒 10 Exahash（10^18 哈希）时，就需要大约 740,000 台最先进的比特大陆 S9 矿机（价值 15 亿美元）。 如果比特币今天减半，那会比比特币价格在近 20,000 美元的峰值时减半更安全。

尽管如此，比特币距离大规模使用还有很长的路要走。 如果该网络完全依赖交易费用，发起 51% 攻击的成本将低于 8500 万美元（约为其当前市值的 0.06%）。 随着区块奖励继续减少，这种趋势将如何发挥作用还有待观察。