以太坊:难度炸弹推迟：该如何决策？_BEI

本文是为预测 EIP 4345 的影响而作的练习。这个 EIP 提议在 2021 年 12 月推迟难度炸弹。我们的目标是看看我们是否能帮助确定应该何时推迟、应该推迟多少，好让难度炸弹预计在 2022 年 5 月份再次爆炸。

有关这个主题，我之前已经写过很多篇文章了：

有关难度计算的方法：It’s Not the Difficult（中文译本）

有关如何推迟难度炸弹：A Method to Diffuse the Difficulty Bomb

一些更老的文章见 此处 和 此处

难度炸弹的计算两部分组成：A 部分，用于调整难度、平抑出块时间的波动；B 部分，即难度炸弹本体（详细解释见上述第一篇文章）。

A 部分的调整时逐块发生的，保证出块时间围绕 13.5 秒波动。这部分的调整效果非常好，如果没有难度炸弹的话，将使出块时间几乎保持恒定。我们感兴趣的是 B 部分。

B 部分的炸弹是一个阶跃函数，每隔 10 万个区块，数值就变作两倍。在 “爆炸” 之前，大家都不会注意到它，然而一旦它开始爆炸，数值上升的速度会非常快（跟 2^n 一样。

以太坊将进行硬分叉升级，以将难度炸弹推迟大约2-3个月:6月15日，官方消息，以太坊主网将在区块高度15050000（约6月底）进行Gray Glacier硬分叉升级，以将难度炸弹推迟大约2-3个月，因此所有用户必须在区块激活之前进行升级。以太坊客户端Geth对此发布v1.10.19版本，引入Gray Glacier硬分叉，强制进行升级。

此前消息，以太坊开发者Tim Beiko表示，以太坊预计在8月下旬至11月之间进行合并，只有灾难性事件或失败才能阻止今年的合并。由于涉及的技术问题，几乎不可能给出合并发生的确切日期。此外，也有迹象表明，开发人员正在推迟以太坊的难度炸弹，因为他们目前正在修复他们在Ropsten合并期间发现的错误。[2022/6/15 4:29:51]

炸弹的数值依赖于 fake_period（伪周期号，在等式中表示为 n_sub_p）。fake_period 的值则完全依赖于 fake_block （伪区块号）的数值；这个数值又是由当前区块的区块号（real_block 数值）以及 offset（推迟量）决定的。

我只有自己一个人。我带着日渐疲惫的心、使用公开可得的数据写下这篇文章。我在这里所说的一切都是可以讨论的，但我已不准备为此负任何责任。本文中的一切，请自己带着怀疑和谨慎加以看待和使用。

以太坊开发者会议：难度炸弹预计6月到来，执行层规范进展顺利:3月26日消息，以太坊核心开发者Tim Beiko发布最新一次的核心开发者会议内容，包括难度炸弹、“上海”升级、以太坊执行层工作进展以及一项针对客户端开发人员的Protocol Guild计划。具体为：

1. 正在加紧测试合并测试网Kiln，以确保所有实施都是安全和稳定的；

2. 以太坊难度炸弹预计在 6 月到来；

3. 目前正在草拟下一个以太坊升级“上海”，计划升级的内容主要有 EVM 升级、激活信标链提款、降低 Layer2 费用等以及其他一些小的升级；

4. 以太坊执行层的可执行规范的工作进展顺利，下一步是协调 EL + CL 升级流程；

5. Protocol Guild 是一项旨在为客户端开发人员和研究人员提供基于以太坊的项目代币补偿的计划，现已拥有 100 多名成员，并且即将启动试点。[2022/3/26 14:19:14]

我是一个工程师，不是一个数学家，所以我对实际数据的兴趣，要比对数学预测的大。在下文中，我会预测数据将如何改变。我的预测基于上面的公式，但都只用到了简单、直接的 Excel 表格。

我的讨论基于三个简单的观察：

A 部分工作得非常好，使得出块时间稳定在平均 13.3 的水平。

以太坊12月份网络升级或仅包括难度炸弹推迟，乐观情况下为Eth1和Eth2合并升级:因为伦敦升级纳入的EIP-3554提议将难度炸弹延迟到12月，以太坊开发者Tim Beiko发帖讨论将于12月份进行的网络升级。Tim Beiko表示，在最乐观的情况下，这次升级将为Eth1和Eth2合并升级，但考虑到主网准备清单上的未清项数量，无法确定这一点。如果假设有一个非合并升级，需要决定除了推迟难度炸弹之外，是否还想包括其他东西（如果只延迟难度炸弹，是否保留名称“上海”，或者使用另一个“冰川主题”名称）。如果只延迟难度炸弹，升级的测试和实施会大大简化，不需要在主网之前部署在测试网上，可以在10月份选择适当的延迟，在11月份发布客户端，在12月份升级。如果决定包含任何“功能EIP”，则需要进行测试和测试网部署。如果遵循伦敦升级时间表，后续需要遵循以下时间表：8月初选择EIP、八月/九月下旬 devnets、九月下旬/十月初 测试网发布、十月 测试网升级、11月初 主网发布、12月初 主网升级。鉴于客户团队需要分散注意力，进行网络升级可能会延迟合并的一些进展。除非我们在8月6日电话会议上选择了EIP 列表，否则将默认在12月升级中不包括任何非难度炸弹EIP。

此前消息，伦敦升级决定纳入EIP-3554，EIP-3554提议将难度炸弹延迟到12月。[2021/7/18 1:00:52]

B 部分也工作得非常好，它是独立于 A 部分的，并且只会提高区块时间。

以太坊客户端Nethermind：难度炸弹和EIP-3554是针对试图分叉链的攻击者的防御措施:以太坊客户端Nethermind在推特上表示，难度炸弹和EIP-3554是针对试图分叉链的攻击者的防御措施，它确保以太坊有持续的维护和变更的紧迫性。此外，如果核心开发者在部署变更方面拖沓，难度炸弹就会出现，以太坊就会变得不可用。而最为重要的是，当Eth1-Eth2合并发生时，将鼓励每个人转至PoS系统，否则他们将冒着留着一个不可用的链上的风险。与此同时，首席开发者Tim Beiko表示，他怀疑如果不是因为有难度炸弹，伦敦升级可能会在1至6个月后进行。伦敦升级目前正处于Ropsten测试网的最后测试阶段。在6月24日开始的测试中，已经有超过100000枚ETH被销毁。注：伦敦升级将纳入EIP-3554，以将难度炸弹延迟至2021年12月1日。（BeInCrypto）[2021/7/13 0:49:00]

如果我们忽略炸弹部分，我们的预测会是保守的。

换句话来说，如果我们的预测忽略了炸弹的效果，我们预测的时间将会比实际时间 “提早” 一些。这样的话，即使我们预测错了，也会有额外的缓冲时间。

第一个表格使用当前的区块号（在撰文之时是 1339 1127），并按每块 13.3 秒的时间推算出 1400 0000 区块高度的时间：

动态 | 以太坊开发者一致同意推迟难度炸弹:据trustnodes报道，以太坊开发者同意在伊斯坦布尔升级的几周后，进行紧急硬分叉。在以太坊开发者和其他非开发参与者(如市场人员或矿工)的公开讨论中，所有与会者都认为难度炸弹将被延迟。[2019/12/1]

看仔细一些，我们发现，自区块号 1200 0000 以来，平均出块时间一直在提高（尽管 8 月和 9 月有所下降）。当然，随着炸弹的爆炸，平均出块时间会增加得越来越快。

再次强调，为了保守一些，我们选择 13.3 秒的出块时间来预测未来区块挖出的具体时间，并且，我们暂时忽略难度炸弹的效果。当难度炸弹爆炸时，平均出块时间增加；所以，忽略难度炸弹的结果是我们预测的时间将早于实际挖出的时间。（按我们这个例子来看，就是区块 1400 0000 将 “不早于” 2022 年 1 月 10 日挖出。）

我们考虑的第一个问题是，“何时应该分叉？”

在我看来，答案完全取决于 fake_period 的数值。可以这么问：“我们应该在哪个区块号分叉？1370 0050，1380 0050 还是 13900 0050？”（加上一个 50，确保没有差一错误（off-by-one error） —— 为什么这很重要，则留给读者当作练习 —— 公式的计算应该使用大于号呢，还是使用大于等于号呢？）

下面的表格展示了 fake_block 计算。

在这里我们并置了对每个区块将挖出的具体时间的预测，以及伪区块号的计算（用真区块号减去偏移量，获得伪区块号，并推导出伪周期号）。

伪周期号正是我们感兴趣的内容，因为难度炸弹的值完全取决于伪周期号的值。从我之前的工作来看，我们认为难度炸弹的效果会在伪周期号达到 41~42 之间的时候开始显现，在此之前则不明显。换言之，当伪周期号变成 41 时，B 部分的效果将压过 A 部分的效果。

我在这里不想解释为什么难度炸弹的效果不会在伪周期号达到 41 之前显现。我想说的只是，炸弹只会提高出块的时间，而如果没有炸弹的话，A 部分就会让区块时间保持在 13.3 秒左右。换句话来说，平均出块之间会高于 13.3 秒，如果太低了（出块速度太快了），A 部分就会调整难度，把出块时间拉回来 —— 再直白一点 —— A 部分就是这么工作的。

给定上述分析，我建议在晚于 1380 0000 区块的任意时间分叉。大概是 12 月中旬。我会建议以具体的区块号（而不是日期）为目标，比如区块号 1385 0000。“痛点”（也就是出块时间明显减慢的时候）会在大约 1 月中旬到来。所以这个目标也是有容错空间的。

我们需要考虑的另一个问题是，“我们需要偏移多少伪区块？”

如上所述，偏移量决定了伪区块号，进而决定了伪周期号，进而决定了炸弹的值。所以，在下文中，我们会专注于偏移量，看看我们能学到什么。

首先，我们来看看这个 EIP 提议的偏移量。我们在此根据 13.3 秒的平均出块时间生成一个简单的图表。同样地，我们忽略炸弹的影响，因为我们知道炸弹只会提高区块时间，因此让相应区块号的实际发生时间晚于我们的预测。我们将安排 “Arrow Glacier”（下一次分叉的代号）发生在 1380 0050 号区块，并使用这个 EIP 提议的偏移量 1050 0000。

本图似乎表明，如果我们（按照这个 EIP 的建议）设置 1050 0000 的偏移量，则难度炸弹最早将在 4 月中旬（也即伪周期号再次到达 41 的时候）开始爆炸。到 5 月中旬，区块将开始显著变慢（伪周期号到达 43）。

我们之前遇过的最大的伪周期号就是 43， 是在 “拜占庭” 分叉之前。出块时间的增加显著可见 —— 达到了数秒的级别。

为了消遣，我准备看看如果我们提早或推迟分叉的时间，会有什么影响。

下面的这张表显示了估计的结果 —— 让我有点意外 —— 分叉的时间对最终结果没有影响。但是，我回想了一些，觉得这是有道理的。因为，唯一一个决定伪周期号的量就是偏移量。除了让当次分叉之前出块变得更慢，推迟分叉的时间对下一次难度炸弹爆炸的时间（即四五月间）没有任何影响。

你可以从上面这张图看出，无论我们早点还是晚点实施 “Arrow Glacier” 硬分叉，只要我们使用 1050 0000 的偏移量，那就对下一次难度炸弹爆炸的时机没有任何影响。

这个问题取决于你想在 5 月的时候给以太坊核心开发者多大的压力。如果你想给他们很大的压力 —— 让 5 月的时候整个世界都会抱怨以太坊出块速度变慢 —— 那就把偏移量设得小一点。如果你只想轻轻地推他们一下 —— 类似于 “我们最好现在采取行动，不过也不是特别着急” —— 那就支持大一点的偏移量。

如果你使用了 1050 0000 的偏移量，你可能是在给他们很大的压力。你可以预期，四月底就会看到出块显著变慢（慢上一秒的那种）。但是，难度炸弹的麻烦之处在于，一旦开始爆炸，就不会给人喘息之机。

从 “明显（变慢）” 到 “非常显著”，到 “令人烦躁”，再到 “搞什么鬼” 再到 “以太坊去死吧”，只需要 4 到 6 周时间。我不是瞎扯，因为每一个 10 万区块的周期都会越来越长（因为每过一个周期，炸弹数值就会翻倍，出块时间会增加得非常快），而且只要开始爆炸，就会爆炸得越来越快。详见我上面关于 “拜占庭” 分叉前爆炸情况的文章。难度炸弹是来得很慢，但爆炸之后可就是另一番景象了。

在最后一个表格中，我建议使用 1070 0000 的偏移量。我同样建议在1380 0050 号区块后分叉。这会让我们现在有休息的时间，并让预计下一次爆炸的时间推到 5 月中旬。这是保守估计，但也是现实的考量。

结论：需要设置大于 1050 0000 的偏移量。

决定你想给核心开发者多大的压力。如果你想狠狠推他们一把，就把偏移量设为 1050 0000；如果你想放过自己，就请设置为 1070 0000。摇摆不定的，可以在这两者间取一个值。

“何时” 激活分叉的决定对下次爆炸的时间没有影响（也即，都左右不了炸弹会在 5 月份爆炸）。这个决定唯一影响的是 “Arrow Glacier” 硬分叉之前 出块时间会拉长到多久。这是因为，只有偏移量会影响伪周期号，也只有伪周期号会影响难度炸弹的数值。

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