如何利用阶层Stratum V2协议来改善比特币的去中心化

今年11月初，Slush Pool发布了阶层协议V2（Stratum V2）的初始技术规范，它是关于一份关于如何改进矿工与矿池的共同合作，从而保护比特币网络安全的新挖矿协议。这个项目已经进行了数年的开发，它对比特币挖矿的未来可能会产生巨大影响。

为了帮助让整个比特币社区了解阶层协议V2（Stratum V2）的重要性，Slush Pool的Jan Capek和Pavel Moravec与贡献者Matt Corallo和Peter Todd一道，参加了Reddit比特币板块上的随意问。部分有趣的讨论话题包括：

如何激励新挖矿协议被广泛采用，以及可能的时间线。

V2协议与V1协议相比安全性改善的重要性。

阶层协议V2（Stratum V2）如何改进比特币挖矿行业中的去中心化这一关键方面。

我们在此对这些问题的答案进行了总结，请继续阅读。

专家简介

阶层协议V2（Stratum V2）的开发，由首脑-Braiins和Slush Pool的联合创始人、联合CEO Jan Capek和Pavel Moravec领导。首脑-Braiins公司成立于2010年，自2013年以来一直运营Slush Pool矿池。因此他们有能力设计V2协议，从而解决一些矿池和矿工使用原始协议时，遇到最大的问题。

Matt Corallo多年开发比特币，他对比特币核心，以及对比特币生态圈中的无数项目做出了许多贡献。他目前在Square Crypto工作，他们也慷慨地赞助了他到布拉格的差旅费用，让他与我们一同制定V2协议的技术规范。

Peter Todd是另一位比特币长期开发者，他对比特币核心（Bitcoin Core）做出了了不起的贡献。他是一名应用密码学顾问，简单地说，他是一位安全专家，他用他宝贵的见识帮助V2协议建立抵御中间人攻击的防御机制。

问：阶层协议V2（Stratum V2）让终端矿工在自己的区块上进行挖矿，而不是挖由矿池提供的区块。这会如何影响到挖矿的去中心化呢？这一特性的实际使用性能会有何不同？

Matt Corallo：它对挖矿的去中心化影响是巨大的。与致力于矿池的中心化不同，我们现在可以致力于实际矿工/矿场主人的中心化。您在Matt Corallo的提出的关于共识团体中心化（Consensus Group Centralization）的演讲中可以找到以下的表格，说明它是如何改变哈希率的分配。

而关于性能方面，解释会比较复杂。对矿工来讲，当有优化好的客户端和良好的互联网连接时，从矿池接收工作可能会更快。但对矿池来讲，必须通过大量工作来优化好它的设置才会有更好的性能。

问：有哪些激励机制让矿工与矿池协商自己的交易集？

Pavel Moravec：目前矿池充当的是一个超大矿工的身份，矿池控制整个挖矿网络哈希率很大的一部分。这意味着矿池可以试图阻止（即审查）一些交易进入区块链，矿池也能显著地影响比特币改进提议（BIP）的激活过程，就像我们在2017年看到的SegWit信号那样。

矿工协商自己的矿区可以防止这种矿池的权力集中，这就类似像是他们在单独挖矿。与此同时，矿工仍可享受在矿池挖矿带来的奖励差异（Variance in payouts）减少的好处。

问：矿池是否对交易的有效性具有否决权？

Pavel Moravec：在V2协议中，矿池总是可以主动拒绝由矿工提出的完整区块，但不能拒绝区块中的单个交易。即完整区块的验证由矿池来做，矿池通过验证，会拒绝任何包含无效交易的区块。

阶层协议V2（Stratum V2）如何改进比特币矿工和矿池的安全？

问：V2协议使用加密有哪些主要优势？

Peter Todd：身份验证非常重要。没有它的话，攻击者可以通过尝试哈希算力重定向的中间人攻击（MITM）方式，将算力定向到另外一个矿池从而简单地窃取。因为相当慢，公钥签名验证并非是理想的，因此验证每个消息的签名会让效率非常低。

现代的身份验证加密方案正好能提供所需要的功能：两方之间的验证通道，其中一个较贵的签名操作用于创建共密（Shared Secret），使用共密能够让对称密钥验证方案快很多。现代的方法确实非常快，且经过了充分的研究，所以不太可能出现工程方面的意外。

在V1协议中，攻击者可以在矿工收到工作分配前，窃取并且改变矿池发送的工作分配，然后再在矿工试图向矿池提交工作时，拦截矿工提交的工作——这就让矿工或矿池都可能无法发现！在V2中已经能够防止这种”哈希率劫持“的攻击方式。

问：加密会增加多少项目成本？

Peter Todd：矿池到矿工的成本会增加约5%，这是微不足道的。而对于矿工到矿池的通信会增加16字节（超过50%），但在这里解释背景很重要。因为即使通过了加密过程，V2的份额提交消息与V1相比短50%以上。此外，V2协议的传输的总数量也减少了，最终来看，加密并没有造成更多的数据。

阶层V2协议的采用

问：有哪些激励机制让大家升级到V2协议？

Jan Capek：对于矿工而言，升级到V2协议最大的激励之一是带宽效率的改进，这样即使在不佳的互联网连接条件下，也可以进行挖矿。与此同时，带宽效率的改进也帮助改进了提交效率，从而又减少矿工哈希率的变量（这影响矿工在基于分数的奖励系统中，例如PPLNS中的奖励）。而在效率方面，矿池给矿工提前分配区块的功能（与‘SetNewPrevHash’消息分开）应该就能消除空区块挖矿。最后，从基于JSON（即人类可读的格式）的代码转变到完全二进制的（机器可读）代码库，能显著地减少传输数据的大小。

Matt Corallo：另一个不可低估的激励是加密验证。如果您现在挖矿，您的ISP很有可能会窃取您1%的哈希算力。而V2协议中的加密能够解决这个问题。

问：新协议实施，部署和采用的时间表？

Jan Capek：在首脑-Braiins开源资料库中有一份实施基准可参考，目前我们对它仍在进行更新以反映出技术规范的最新版本。我们估计最少需要3-5个月的时间来解决各种问题，然后才能大规模地进行部署。协议的实施则比较干脆，在直接支持实施到阶层（Stratum）协议前，现在矿场就能用V1到V2的翻译代理（JSON到二进制），矿池就能用V2到V1的代理，作为新协议采用的第一阶段。

实施参考也是bOSminer矿机软件的一部分，bOSminer是我们设计用来代替过时的CGMiner的新矿机软件。