Джеймсон Лопп, разработчик Bitcoin Core, анализирует майнинговую активность Сатоши Накамото (предположительно соответствовавшего ему субъекта сети).
Проведя какое-то время в криптовалютной экосистеме, нельзя не столкнуться с аргументами о несправедливом распределении токенов того или иного проекта в силу “премайна”, “инстамайна” или “фастмайна” со стороны фаундеров, обогатившихся за счет этого при первоначальном запуске проекта.
Объекты же такой критики, желая дать отпор, неизбежно укажут на то, что Сатоши владеет около 1,1 млн BTC, или почти 5% от всего предложения биткойнов, какое когда-либо будет существовать.
Преамбула: паттерн Патоши
Дисклеймер: для целей этой статьи я буду исходить из предположения, что так называемый паттерн Патоши принадлежит одному майнеру и что этим майнером был Сатоши. То есть здесь я буду использовать “Сатоши” и “Патоши” как взаимозаменяемые слова. Хотя доказать это невозможно, активность этого майнера позволяет предположить, что он обладал чрезвычайно глубоким пониманием Биткойна на самом раннем этапе его существования — пониманием уровня Сатоши. Однако это само по себе тема для отдельного поста.
Что такое паттерн Патоши? Если вы знакомы с основами биткойн-майнинга, то знаете, что он, по сути, представляет собой последовательный перебор значений nonce в попытке создать валидный блок с хешем, соответствующим заданной сетью сложности. Всякий раз при переполнении поля nonce инкрементируется поле extranonce, расположенное в coinbase-транзакции, сигнализируя об исчерпании пространства поиска. Поскольку длина поля nonce составляет 32 бита и начальный уровень сложности Биткойна подразумевает сканирование в среднем 32 бит, то nonce будет время от времени — но не всегда — переполняться.
- Extranonce работает как “автономный счетчик”, не обнуляясь после нахождения блока.
- Скорость, с которой определенный майнер увеличивает extranonce, намного выше той, на которую указывает его фактический хешрейт — так это реализовано в исходном коде Биткойна.
- Каждые несколько секунд во время майнинга производится проверка наилучшего блока. Если лучший блок сменяется, то extranonce инкрементируется дополнительно. Обычно значение extranonce увеличивается с каждым полученным внешним блоком, за исключением только одного майнера, Патоши, который, похоже, выбивается из этого правила.
Визуализация этих extranonce в виде графика позволила выявить паттерн Патоши: последовательность почти идентичных наклонных линий extranonce.
Кроме того, майнер Патоши обнаруживает странное ограничение в значениях nonce, находимых для блоков. В отношении причин этого есть несколько теорий, но самой правдоподобной мне представляется та, что Патоши разработал собственное многопоточное ПО для майнинга, и эти диапазоны были распределены между разными ядрами CPU, так что каждое ядро процессора параллельно сканировало меньший диапазон значений nonce.
Примечание: методы, используемые для идентификации блоков Патоши, оставляют некоторую неопределенность, из-за чего возникают пересечения с блоками других майнеров, паттерны extranonce которых могут частично пересекаться с паттерном Патоши. Впрочем, вероятная величина этой погрешности составляет существенно меньше 1%.
Особенности Патоши
Ознакомившись с более чем десятком технических статей с анализом блоков, по-видимому, добытых Сатоши, можно прийти к нескольким заключениям об этом майнере:
- Он использовал для биткойн-майнинга специальный многопоточный клиент, выделявшийся на фоне общедоступных программных клиентов. Говоря простым языком, современные процессоры имеют несколько ядер — несколько процессоров внутри одного физического модуля. Однако, если только вы не напишете свою программу таким образом, чтобы она могла распределять свои вычисления параллельно по нескольким ядрам, по умолчанию она сможет использовать только одно ядро. Так и ранний публичный клиент Биткойна многопоточности не предусматривал: он майнил только на одном ядре процессора.
- Его хешрейт был постоянным в течение месяцев, а затем систематически снижался.
- Менее 20 из 22 000+ блоков (0,09%) были потрачены.
- Похоже что автоматическое включение и отключение майнера Сатоши было прописано в коде его программного клиента.
Засыпающий Сатоши
Есть странный аспект во временном распределении блоков, добытых Сатоши: оно не соответствует распределению, которое можно было бы ожидать от майнера, который тратит на майнинг 100% своего времени. На самом деле, он практически никогда не добывал подряд блоки с интервалом менее чем в 5 минут. Простое объяснение заключается в том, что после нахождения блока он на 5 минут приостанавливал работу своего майнера.
Satoshi did not pre-mine or even fast mine bitcoin – we can observe the timestamps.
What we actually see is the deliberate throttling back of hashpower as the network bootstrapped itself.https://t.co/HyCKTE2j0j
— Jameson Lopp (@lopp) September 3, 2022
@lopp: Сатоши не делал ни премайна ни даже фастмайна биткойнов — это можно видеть по временным меткам. Что мы в действительности наблюдаем, так это намеренное сокращение собственной хеш-мощности по мере развития сети.
Как объясняет в своем исследовании Серджио Лернер, есть вероятность, что кастомный майнер Патоши продолжал добычу и сразу после нахождения блока, но искусственно увеличивал временную метку следующего блока не менее чем на 300 секунд.
В любом случае это интересное явление, явно являющееся сознательным решением майнера. Можем ли мы копнуть глубже? Я проанализировал распределение блоков Патоши несколькими различными способами. Во-первых, если мы посмотрим на разницу временных меток блоков Патоши, то увидим, что он редко добывал блоки с интервалом менее 5 минут. Ожидаемый тренд дельта-распределения временных меток для майнера с хешрейтом в 4,35 мегахеш в секунду (Mhps) при сложности 1 показан синей линией. Для этого графика я использую данные по блокам Патоши только за тот период, когда он майнил с хешрейтом в 4,35 Mhps.
Итак, мы видим явный и большой пробел на месте недостающих “быстрых” блоков. Но что, если взять в расчет ВСЕ дельты блоков Патоши, включая те, что были добыты после блоков других майнеров?
Это выглядит чуть лучше: ясно, что Патоши не отключал свой майнер (и не корректировал временные метки своих блоков) на 5 минут (300 секунд) после получения блока другого майнера. Но мы видим также, что количество блоков, нахождение которых заняло более 10 минут, намного превышает ожидаемое! Хотя отчасти это может быть связано с тем, что Сатоши со временем снижал свой хешрейт, ситуация может усугубляться и одной из разновидностей майнинговых манипуляций.
Затем я взял набор данных из предыдущей диаграммы и всякий раз, когда блок добывался более чем через 5 минут после предыдущего, я вычитал 5 минут из временной дельты. Получаемый в результате набор данных гораздо лучше соответствует ожидаемому распределению.
Здесь вы можете спросить: насколько значимы в действительности эти диаграммы? Можем ли мы сравнить их с некой контрольной группой? Для сравнения, вот график всех блоков Биткойна, добытых во время “эры CPU”, то есть до начала майнинга на GPU:
Остается открытым вопрос: является ли это уникальное явление следствием того, что Сатоши отключал свой майнер на 5 минут после нахождения блока, или же просто на 5 минут увеличивал свои временные метки? Я твердо уверен, что машина Сатоши отключалась. Почему?
Проведем мысленный эксперимент: если бы Патоши, найдя блок, просто устанавливал временную метку своего блока на 5 минут вперед, то можно было бы ожидать, что аномально высокий процент дочерних блоков других майнеров будет иметь временные метки раньше второго блока Патоши, поскольку майнеры устанавливают временные метки на основе часов своей локальной машины. Давайте попробуем поискать:
- последовательность «блок Патоши –> блок Патоши –> блок другого майнера»;
- второй блок Патоши должен быть найден менее чем через 10 минут после первого;
- определим дельту между вторым блоком Патоши и дочерним блоком другого майнера.
Для поиска блоков по этим параметрам я написал такой скрипт. Скрипт обнаружил 1881 совпадений. Из этих блоков:
- только у одного дельта временной метки от родительского блока Патоши была отрицательной;
- только 5 (0,3%) были добавлены менее чем через 5 минут после родительского блока Патоши.
Кроме того, если бы Патоши лишь манипулировал временными метками добываемых блоков, то не смог бы скрыть общее распределение добытых блоков за длительный промежуток времени и, следовательно, не смог бы скрыть свой фактический хешрейт. До конца этой статьи держите в голове две цифры: 4,35 Mhps и 6 Mhps.
Доминирование хешрейта Сатоши
Можно видеть, что у майнера Сатоши было 4 разных эпохи хеширования. Первоначально он следовал плану снижения хешрейта на 1,7 Mhps каждые пять месяцев, но через месяц после второго такого снижения он отказался от этого плана в пользу постоянно понижающегося хешрейта.
Сравнив хешрейт Сатоши с остальной сетью, мы можем яснее проследить, что загрузка ее хеш-мощности другими майнерами началась в октябре 2009 года, когда сам Сатоши отошел на второй план.
Фактически, до октября 2009 года Сатоши занимал опасно доминирующее положение, контролируя более половины хешрейта сети.
Что еще интереснее, Сатоши перестал доминировать в хешрейте сети только после того, как он добровольно снизил свой хешрейт в несколько раз.
Это говорит нам о нескольких вещах:
- Сатоши и планировал снизить свой хешрейт всё это время;
- изначально Сатоши довольно грубо контролировал свой хешрейт;
- позже Сатоши внедрил тонкую систему контроля собственного хешрейта.
Двойная спираль
Внимательный читатель мог заметить, что в наборе данных для первого графика распределения временных меток в главе “Засыпающий Сатоши” исключены блоки 1400–1916. Почему? Потому что в этот период произошло уникальное явление, искажающее расчет дельты временных меток для блоков Патоши: работали одновременно два майнера Патоши!
Этот паттерн можно подробнее изучить на сайте SatoshiBlocks. Объясняется он, по-видимому, одновременной работой двух экземпляров программы Патоши. Мы не знаем, произошло ли это просто по ошибке или Патоши что-то тестировал. Какой вывод мы можем сделать из этого явления?
За этот период, продлившийся 4 дня и 3 часа, Сатоши добыл 458 блоков. Исходя из этого, их совокупный хешрейт в этот период можно оценить в ~5,5 Mhps. Это примечательно, потому что в первые 5 месяцев 2009 года хешрейт Сатоши составлял в среднем 4,3 Mhps. И это объясняет также отклонение, которое я отметил на диаграмме хешрейта.
Почему это интересно? Если бы Сатоши включал отдельную машину для майнинга, аналогичную первой, то их суммарный хешрейт в период двойной спирали должен был быть ближе к 8,6 Mhps. Но он увеличился всего на 28%, вместо 100%. Ясно, что снижается производительность каждого из майнинговых инстансов, приводя к равномерному снижению наклона extranonce для обоих инстансов по сравнению с наклонами для всех остальных блоков Патоши. Почему? Самое простое объяснение состоит в том, что потоки в обоих инстансах конкурируют за одни и те же ядра процессора!
Серджио Лернер считает, что из этого можно сделать вывод о том, что компьютер Сатоши, вероятно, был четырехъядерным. Это, в общем, похоже на правду, потому что хешрейт среднего однопоточного майнера в те дни, по-видимому, достигал чуть более 1 Mhps. В любом случае, думаю, можно с уверенностью предположить, что паттерн двойной спирали Сатоши — это результат одновременной работы двух экземпляров его кастомного ПО на одной машине.
Несколько лет назад я собрал все временные метки публичной активности Сатоши из электронных писем, сообщений на форуме и коммитов кода, на основе которых построил следующую диаграмму. Мой вывод из нее — график сна Сатоши соответствовал тихоокеанскому часовому поясу (UTC-8).
Почему я сейчас об этом вспомнил? Потому что это подтверждает мою теорию о происхождении феномена двойной спирали! Вот что, на мой взгляд, произошло:
- 22 января 2009 года в 16:00 по тихоокеанскому времени Сатоши добыл блок 1386.
- После этого в работе оборудования или ПО Сатоши произошел сбой.
- На следующий день незадолго до 8 утра по тихоокеанскому времени Сатоши проснулся, проверил работу майнера и обнаружил сбой.
- В 8 утра он снова запустил майнер и продолжил находить блоки
- не заметив, что случайно запустил 2 майнинговых инстанса.
- Майнер без ведома Сатоши проработал следующие три дня — это были выходные.
- После блока 1916, 25 января в 22:30 (UTC-8), случился еще один сбой.
- Проснувшись 26 января, Сатоши незадолго до 7 утра проверил майнер, обнаружил сбой и перезапустил его, на этот раз нормально.
Серия блоков Сатоши
Мы знаем, что в первые 9 месяцев 2009 года Сатоши контролировал большую часть хешрейта сети. Можем ли мы почерпнуть какую-то дополнительную информацию из самой длинной последовательности блоков, найденных им подряд? Я написал специальный скрипт для поиска серий блоков от одного майнера, и обнаружил серию в 47 блоков с высоты 80 до 127.
Конечно, это не следует воспринимать полностью за чистую монету, учитывая, что речь идет о ~8-часовом периоде, а расчет хешрейта с сокращением временного диапазона становится менее точным, но мы видим, что средний интервал между блоками в этот период составил 720 секунд, что соответствует хешрейту в 5,97 Mhps.
Замедляя скорость майнинга, ставил ли Сатоши целью сдержать рост сложности?
Напомню, что у нас есть несколько точек данных, указывающих на то, что максимальный потенциальный хешрейт машины Сатоши, обычно дававшей 4,35 Mhps, по-видимому, не превышал 6 Mhps. При хешрейте в 6 Mhps это дает ожидаемый интервал между блоками в 708 секунд. Помните, что сложность майнинга не корректируется до тех пор, пока последние 2016 блоков не будут найдены со средним интервалом менее 600 секунд. То есть общий хешрейт сети на каждую единицу сложности можно выразить как:
хешей в секунду = 2^32 / 600 = 7 158 278 хешей в секунду
Значит, чтобы среднее время минтинга блоков было достаточно быстрым для увеличения сложности майнинга с 1 на 2, хешрейт сети должен быть более 7 158 278 * 1,5 = 10737417 хешей в секунду = 10,7 Mhps в сети.
То есть, если бы Сатоши майнил со своей максимальной скоростью, то для повышения сложности в сети должно было быть еще более 4,7 Mhps хешрейта других майнеров. Трудно сказать точно, сколько для этого было нужно машин, но, основываясь на данных о некоторых тестах процессоров, доступных здесь, я бы предположил, что средний процессор обычного настольного компьютера с запущенным на нем ранним, неоптимизированным однопоточным биткойн-майнером, вероятно, давал чуть более 1 Mphs. Есть также неофициальные свидетельства о хешрейте, публиковавшиеся ранними майнерами на BitcoinTalk. Мы можем оценить на глаз и их. И ясно, что это выглядит вполне правдоподобно, если сравнить наклоны extranonce других майнеров с блоками Патоши: наклоны extranonce Патоши в 3 раза круче, чем у других майнеров. Таким образом, для повышения сложности сети понадобилось бы всего 4 или 5 других майнеров.
Я написал еще один скрипт для извлечения из блокчейна истории изменений уровня сложности.
| Высота | Дата | Сложность |
| 0 | 2009-01-03 | 1 |
| 40320 | 2010-02-14 | 2 |
| 42336 | 2010-02-24 | 3 |
| 44352 | 2010-03-07 | 4 |
| 48384 | 2010-04-01 | 6 |
| 50400 | 2010-04-12 | 7 |
| 52416 | 2010-04-21 | 11 |
| 54432 | 2010-05-04 | 12 |
| 56448 | 2010-05-19 | 11 |
| 58464 | 2010-05-29 | 16 |
| 60480 | 2010-06-11 | 17 |
А вот график хешрейта сети в рассматриваемый период:
Для понимания того, как изменилась бы история корректировки сложности, нам нужно понять, в какой момент хешрейт глобальной сети превысил бы 10,7 Mhps, если бы Сатоши майнил с максимальными для своей машины 6 Mphs.
Если взять за основу график и добавить к нему потенциальный дополнительный хешрейт от Сатоши, то, по-видимому, хешрейт сети должен был превысить 10,7 Mphs в середине декабря 2009 года, а сложность — повышена до 2 на блоке 32256, на ~2,5 месяца раньше.
Так что нет, утверждение о том, что Сатоши специально майнил медленнее, чтобы не повышать сложность сети, смехотворно. Он мог бы добыть намного больше блоков и, соответственно, заработать намного больше BTC, работая со своим максимальным потенциальным хешрейтом и без повышения сложности. К моменту действительного повышения сложности Сатоши уже значительно снизил свой хешрейт.
Что сделал бы иначе жадный Сатоши?
Серджио Лернер в своем анализе паттерна Патоши выявил ~22 000 блоков как кандидатов в блоки Патоши. Некоторые из них, безусловно, являются ложными срабатываниями, но есть основания полагать (благодаря множеству цифровых отпечатков, используемых для идентификации блоков), что их доля составляет менее 1%. Таким образом, общая расчетная сумма добытых Сатоши биткойнов составляет около 1,1 млн.
Если бы Сатоши не решил снизить хешрейт в несколько раз в конце 2009, насколько больше BTC он бы заработал? Это легко посчитать, если принять за постоянное значение сложности, равное 1. Мы знаем — по скорости минтинга блоков и исходя из сложности сети, равной 1, — что первоначальный хешрейт Сатоши составлял приблизительно 4 350 000 хешей в секунду (4,35 Mhps). Последним блоком, приписываемым Сатоши, был 54316 — ровно через 14 месяцев после блока генезиса. Сколько блоков мог бы намайнить Сатоши с хешрейтом 4,35 Mhps в течение 14 месяцев при сложности 1?
ожидаемое время нахождения блока = сложность * 2^32 / хешей в секунду
1 * 2^32 / 4 350 000 = 987,35 секунд на блок для Сатоши
36817200 секунд (14 месяцев) / 987,35 блоков = 37302 блока = 1 865 100 BTC
Но, к сожалению, всё немного сложнее, потому что сложность майнинга начала увеличиваться с блока 40320 14 февраля 2010 года, а Сатоши продолжал майнить по меньшей мере до 3 мая 2010. Но и это не всё: если бы Сатоши майнил на своей максимальной потенциальной хеширующей мощности, то первая корректировка сложности произошла бы на ~2,5 месяца раньше.
Значит, мы можем использовать таблицу с историей корректировок сложностей, приведенную выше, и сдвинуть даты вперед на это значение. Если бы Сатоши по-прежнему майнил в течение 479 дней, но с устойчивым хешрейтом 4,35 Mphs, это дало бы нам следующие результаты:
| Сложность | Временной интервал | Секунд на блок | Ожидаемые блоки Сатоши |
| 1 | 339 дней | 987 | 29 665 |
| 2 | 10 дней | 1974 | 437 |
| 3 | 14 дней | 2962 | 408 |
| 4 | 24 дней | 3949 | 525 |
| 6 | 12 дней | 5924 | 175 |
| 7 | 9 дней | 6911 | 113 |
| 11 | 14 дней | 10861 | 111 |
| 12 | 15 дней | 11848 | 109 |
| 11 | 10 дней | 10861 | 80 |
| 16 | 13 дней | 15798 | 71 |
| 17 | 13 дней | 16785 | 67 |
| 23 | 6 дней | 22709 | 23 |
Что в сумме дает 31 783 блока или 1 589 150 BTC.
Но не надо забывать также, что Сатоши регулярно отключал свой майнер, когда находил блоки с интервалом менее 5 минут. Это фактически представляет собой дополнительное намеренное ограничение хешрейта. Так каким количеством хешрейта Сатоши фактически пренебрег? Довольно хорошую оценку этого можно получить, основываясь на наших знаниях о пуассоновом распределении блоков.
Какой % блоков, как ожидается, будет добыт менее чем через 5 минут после предыдущего блока? 1 – exp(-5/10) = 39,35%. Значит, максимальный потенциальный хешрейт Сатоши на самом деле составлял скорее 6,06 Mhps. Это интересный результат, поскольку он довольно близок к наблюдаемому хешрейту в 5,5 Mhps в период двойной спирали, а также чрезвычайно близок к наблюдаемому хешрейту в 5,97 Mhps в ранней серии из 47 блоков Сатоши подряд.
Итак, давайте повторим предыдущий расчет, но исходя из того, что Сатоши использовал свое оборудование на теоретически максимальном хешрейте в 6 Mhps.
| Сложность | Временной интервал | Секунд на блок | Ожидаемые блоки Сатоши |
| 1 | 339 дней | 716 | 40 907 |
| 2 | 10 дней | 1432 | 603 |
| 3 | 14 дней | 2147 | 563 |
| 4 | 24 дней | 2863 | 724 |
| 6 | 12 дней | 4295 | 241 |
| 7 | 9 дней | 5011 | 155 |
| 11 | 14 дней | 7874 | 154 |
| 12 | 15 дней | 8590 | 151 |
| 11 | 10 дней | 7874 | 110 |
| 16 | 13 дней | 11453 | 98 |
| 17 | 13 дней | 12169 | 92 |
| 23 | 6 дней | 16464 | 31 |
В общей сложности 43 829 блоков или 2 191 450 BTC.
Почему Сатоши не сжигал свои биткойны?
Первая транзакция депозита на подтвержденно нерасходуемый адрес (1111111111111111111114oLvT2) датирована 10 августа 2010 года, а первое сообщение со ссылкой на нее, какое мне удалось найти, появилось спустя месяц. В сообщении отмечалось, что это “наименьший возможный биткойн-адрес”, тогда как в других сообщениях его называли “нулевым адресом”, потому что он создается из хеша из всех нулей. Эти обсуждения обычно были сосредоточены вокруг граничных случаев в связи с валидностью биткойн-адресов, а не вокруг использования для целенаправленного сжигания монет.
Насколько я могу судить, первое осознанное использование адреса для сжигания произошло 20 июня 2011 года с этой транзакцией на 1BitcoinEaterAddressDontSendf59kuE. А самое старое обсуждение адресов для сжигания монет, какое мне удалось найти, было в этом треде о “черной дыре Биткойна” на BitcoinTalk от 23 июня 2011 года.
В то время как последняя активность Сатоши на BitcoinTalk датирована 13 декабря 2010. А последнее известное личное сообщение от него кому-то было отправлено 26 апреля 2011 года. Так что по внешним признакам Сатоши, вероятно, никогда не рассматривал вариант сжигания своих монет.
Заключение
Прекратил ли Сатоши майнинг с помощью майнера “Патоши” после блока 54316? Невозможно узнать, было ли изменено майнинговое ПО таким образом, что его обнаружение оказалось затруднено, или же Сатоши продолжил майнить с помощью общедоступного майнингового ПО.
В чем, на мой взгляд, можно быть уверенным в отношении Сатоши?
- Его целью было поддержание работоспособности сети на самом раннем этапе после запуска.
- Он майнил на одной машине с максимальным хешрейтом 6 Mhps.
- Он легко мог бы заработать более чем в два раза больше BTC, если бы майнил на полную мощность.
- Он не хотел доминировать в общем хешрейте сети, но, возможно, считал это необходимым в самые первые дни, когда система была гораздо более хрупкой, имея меньше пяти майнеров.
- Он придавал большое значение корректировкам сложности. Этот алгоритм корректировок был одной самых больших инноваций Сатоши, и на эту тему он высказывался чаще, чем на любую другую.
- Он хотел, чтобы как можно больше людей могли майнить биткойны на домашних компьютерах (Сатоши осуждал гонку FGPA/GPU майнинга).
«Нам следует заключить джентльменское соглашение о том, чтобы отложить гонку вооружений в GPU-майнинге так долго, как только сможем, — ради блага сети. Привлечь новых пользователей намного проще, если им не нужно беспокоиться о GPU-драйверах и совместимости. Хорошо, что сейчас любой человек с одним лишь CPU может конкурировать на равных».
Любой, кто утверждает, что Сатоши был жадным майнером, просто не выполнил необходимых расчетов.
Подписывайтесь на BitNovosti в Telegram!
Делитесь вашим мнением об этой статье в комментариях ниже.
