О бомбе сложности в сети Ethereum и хардфорке Muir Glacier

При углубленном изучении принципов функционирования сети Ethereum возникают вопросы об уменьшении/увеличении награды за майнинг, связанные с так называемой бомбой сложности (difficulty bomb). Параллельно возникают сложности с пониманием понятия «эра ледникового периода» (Ice Age) и подобными названиями.

Попробуем разобраться с функционированием бомбы сложности в сети Эфириум, ледниковым периодом, а также их влиянием на майнеров.

Что такое бомба сложности в сети Ethereum?

В сети эфириум есть два механизма пересчета сложности вычислений при связывании блоков между собой: алгоритм пересчета майнинга и бомба сложности.

Алгоритм пересчета сложности майнинга работает на постоянной основе и рассчитан на изменение текущей сложности для сохранения стабильного времени между блоками. Он привязан к текущему хешрейту сети и времени между блоками.

Бомба сложности – это второй механизм пересчета, рассчитанный на увеличение сложности вычислений каждые 100 тысяч блоков. Difficulty bomb в сети Ethereum – это заложенный в алгоритм ее функционирования механизм ступенчатого увеличения сложности майнинга по алгоритму PoW в долговременной перспективе, независимо от общего хешрейта сети.

Что такое ледниковый период применительно к эфириуму?

Ледниковый период в сети эфириум – это время, когда бомба оказывает существенное влияние на доход майнеров и начинается существенное уменьшение награды за найденные блоки. Ледниковый период полностью наступит при переходе Ethereum с алгоритма консенсуса PoW на PoS.

Нужно понимать отличие бомбы сложности от алгоритма пересчета сложности, который обеспечивает постоянство времени нахождения блоков в сети.

Чем отличается бомба сложности от алгоритма пересчета сложности?

Алгоритм пересчета сложности работает так: при увеличении хешрейта сети, связанного с приходом новых майнеров, появлением более производительного оборудования (новые GPU, ASIC-и, FPGA), время между блоками поддерживается на стабильном уровне за счет увеличения сложности вычислений (и наоборот, при снижении хешрейта уменьшается сложность вычислений).

Без механизма пересчета сложности приход новых мощностей в сеть приводил бы к внеплановой генерации блоков, значительному увеличению эмиссии новых монет и инфляции. Постоянный пересчет сложности, привязанный ко времени между блоками и общему хешрейту сети обеспечивает стабильность суточной эмиссии монет ETH.

Бомба сложности привязана к количеству уже добытых блоков и работает вне зависимости от общего хешрейта сети.

График среднего времени нахождения блока в сети Ethereum (ступенчатое увеличение времени между блоками связано с подрывной работой бомбы сложности):

На графике времени между блоками сети Ethereum видны всплески, вызванные воздействием difficulty bomb:

• до 30 секунд до хардфорка Византия (2017 год);
• до 20 секунд до хардфорка Константинополь (2018 год).

Значительный рост сложности в конце 2019 года будет нивелирован во время форка Muir Glacier 2 января 2020 года.

Из-за неправильного прогнозирования природного роста сложности сети и неспешного развития Ethereum, значительное увеличение сложности майнинга всегда происходило до полной активации difficulty bomb (даты предполагаемого перехода на алгоритм PoS).

Зачем нужна бомба сложности?

Бомба сложности была задумана для того, чтобы со временем перевести сеть с энергозатратного алгоритма консенсуса PoW на более экономичный PoS.

Первое увеличение сложности майнинга эфира началось уже в ноябре 2016 года, на 200-тысячном блоке, хотя первый блок Ethereum был добыт только в июле 2015 года.

Она должна стимулировать майнеров стать стейкерами, содержать энергоэффективные ноды и заставить их хранить большие суммы эфира на кошельках (так как чем больше депозит, тем больший доход получит стейкер). Это автоматически улучшит ситуацию с обесцениванием эфира из-за постоянной эмиссии/инфляциии.

Из-за алгоритма пересчета сложности почти всегда постепенно возрастает сложность проведения вычислений при нахождении новых блоков, что автоматически уменьшает доход от майнинга эфира при сохранении хешрейта у майнера. В то же время, взрывной рост количества новых майнеров приводит к такому же быстрому росту сложности майнинга, что приводит к эффекту бомбы сложности: сеть становиться громоздкой и более энергозатратной, а доход от майнинга падает.

С приближением даты перехода на PoS этот эффект бомбы будет активирован программно и приведет к практически гарантированному отказу бльшинства майнеров от алгоритма PoW из-за уменьшения/прекращения его рентабельности.

Почему бомба сложности постоянно откладывается?

Так как разработчики Ethereum еще не готовы полностью перевести сеть на алгоритм консенсуса PoS (сеть Serenity), то они постоянно откладывают взрывное (экспоненциальное) увеличение сложности майнинга.

Отсрочка бомбы сложности производится во время форков.

Ситуация с бомбой сложности эфира во время предыдущих форков эфира

Дата полной активации бомбы сложности переносилась уже два раза, во время форков Byzantium (на 3 млн. блоков) и Constantinople (еще на 2 млн. блоков):

На рисунке видно ступенчатое увеличение сложности майнинга каждые 100 тысяч блоков, связанное с воздействием бомбы сложности.

Серьезные меры для борьбы с резким увеличением хешрейта сети были приняты разработчиками Ethereum во время хардфорка Byzantium, проведенным 16 октября 2017 года. Тогда сложность майнинга упала примерно в два раза: с 3 тысяч до 1454 th/s.

График сложности майнинга Эфириума (по данным Etherscan) и даты переноса активации бомбы сложности Byzantium и Constantinople (отмечены красными стрелками):

Как видно из графика, резкое падение сложности майнинга происходило три раза в следующие даты:

• 16 октября 2017 года, хардфорк Византия (Byzantium), блок 4,370,000. Награда за найденный блок снизилась с 5 до 3-х эфиров, время между блоками уменьшилось с 30 до примерно 14 секунд;
• декабрь 2018 – зеленой стрелкой на графике отмечено резкое уменьшение сложности майнинга в конце 2018 года, связанное с резким падением хешрейта сети из-за массового отключения майнеров после обвала цены эфира ниже 100 долларов за 1 ETH;
• 30 января 2019 года – снижено вознаграждение за найденные блоки, начался «мягкий ледниковый период» до хардфорка Constantinople ( блок 7,280,000). Сложность сети снижена до 1900 Th, время между блоками уменьшено с 20 до 13-15 секунд, награда за блок снижена с 3 до 2 ETH.

Почти постоянное увеличение сложности майнинга эфира (кроме спадающего промежутка до зеленой стрелки), не коррелируется с усложнением каждые 100 тысяч блоков из-за бомбы сложности. Оно в большей степени связано с лавинообразным наращиванием хешрейта сети и вычислительных мощностей у майнеров, привлеченных взрывным ростом цены на криптовалюту в 2017 году.

Влияние отсрочки бомбы сложности хорошо видно на графике сложности майнинга Эфириума в виде провалов (отмечены красной стрелкой) после хардфорков Byzantium и Constantinople.

График изменения хешрейта сети Ethereum в исторической перспективе:

Во время Istanbul-а, последнего форка эфира, проведенного 4 декабря 2019 года, время срабатывания бомбы сложности перенесено не было (процедуру отложили на 2 января 2020 года).

Что запланировано во время хардфорка Ethereum Muir Glacier?

Очередной хардфорк Ethereum произошел 2 января 2020 года на блоке 9,200,000. Он проведен специально для отсрочки воздействия текущей бомбы сложности.

За ноябрь-декабрь 2019 года время между блоками в сети эфириум возросло до 17 секунд. Это связано с приходом мощностей майнеров и природным увеличением сложности благодаря алгоритму пересчета.

После обновления EIP 2387 (кодовое название Muir Glacier) будет обеспечен перенос бомбы сложности (период между форками Istanbul/Berlin) на 4 млн. блоков (примерно 611 дней).

Этот хардфорк – связующее звено и первая фаза перехода между текущим блокчейном Ethereum версии 1.0, работающим на алгоримте консенсуса PoW, и вторым поколением – сетью PoS.

В краткосрочной перспективе Muir Glacier принесет майнерам увеличение дохода, связанное с уменьшением сложности майнинга. Аналогичная ситуация происходила во время предыдущих форков, связанных с отсрочкой бомбы сложности и связанным с этим резким снижением сложности майнинга.

График количества блоков Ethereum, найденных за сутки (резкие всплески связаны с переносом бомбы сложнсоти):

Когда взорвется бомба сложности эфира и наступит ледниковый период?

Точной даты наступления полноценного ледникового периода перед переходом на Ethereum 2.0 назвать не может никто.

Неизбежно одно: награда за майнинг эфира в долгосрочной перспективе будет только уменьшаться.

Это хорошо видно на графике дневной добычи эфира в исторической перспективе:

Заключение

Полный переход на алгоритм консенсуса PoS запланирован на 2021 год. Учитывая перенос бомбы сложности на очередные 611 суток, переход на PoS опять может быть отсрочен.

Перед переходом эфира на PoS бомба сложности таки взорвется, ледниковый период покажет себя во всей своей красе и майнерам придется либо сворачивать удочки, либо переходить на другие вычисления…

В то же время, в результате будущего хардфорка часть узлов/майнеров Ethereum останется на старой цепочке. Вследствие этого появится новая монета, которую возможно назовут ETT – Ethereum traditional, EthereumCash или ETTV – Ethereum Traditional Vision, а также очередной скам типа Ethereum Classic Vision…