矿业科普｜矿工为何打包空块？

「知矿大学问答」是以问答的形式，邀请行业资深从业者，解答用户挖矿相关的提问。

来自 @地摊小王子 的提问：

打包交易有手续费收入，为什么会有矿工打包空块呢？有人说打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工，这种说法对吗？

知矿大学小编 @OWEN 的回答：

比特币的空块是指，区块中仅打包了创币交易的区块。在《如果区块链会说话》一文介绍过，截止到目前，大约有9万空块，约占目前区块数量的14%。这其中很多空块是在比特币早期产生的，那时候用比特币的用户极少，链上几乎没有交易产生，所以矿工也只能打包空块了。

后来比特币链上交易多了起来，内存池一直有等待矿工打包的交易，这种情况下，为什么矿工还会打包空块？ @地摊小王子 提问是针对这种情况的，以下的回答也是针对这种情况的。

 01 阴谋论

首先，打包空块的矿工是制造比特币网络拥堵的坏矿工，这是彻彻底底的阴谋论。

假设真的有攻击者通过打包空块的方式来造成比特币网络拥堵，这种攻击非常低效，而且需要投入大量的成本。

目前比特币全网算力超过100E，全网矿工每天（24小时）大约挖出144个块，每个块打包交易的上限在4000笔左右。假设恶意矿工想控制10%的算力来进行“空块攻击”，他们需要控制超过10E的算力，这么大的算力规模，不管是通过租用算力，还是买矿机来实现，都是一笔非常巨大的成本支出。

参考crypto51的即时（6月17日）数据来计算发起攻击的成本，crypto51给出了对比特币进行51%算力攻击每小时需要的成本，我们假设的是10%的算力，也就是这个攻击成本的五分之一，每小时大约需要花费¥53万，攻击成本非常高。当然这种攻击，还是可以得到区块奖励回报的。

▲https://www.crypto51.app/?ref=block123

再来说“空块攻击”对比特币网络破坏效果。

空块攻击难以对比特币造成实质性的伤害，最终结果是损人利己、自讨没趣。

假设比特币网络已经很拥堵了，用10%算力进行“空块攻击”，相当于区块大小被恶意矿工人为“缩小“了10%，实际效果是平均每个区块能打包交易数量的上限”下降“了10%。比特币网络如果实在太拥堵，又会反过来降低人们链上交易的需求，网络就变得不再拥堵了，这样一来，“空块攻击”的效果就难以起到持续性效果。

综上，“空块攻击”需要付出高昂的成本代价，在攻击效果上也很难持续，打包空块是矿工发起“空块攻击”的这种言论是不明真相者的阴谋论。

矿工打包空块的真相是什么呢？

02 真相

矿工挖矿是一场比拼速度的竞赛。不仅要看谁先找到了符合系统要求的解，还要把找到的解，尽快广播出去。快，对于矿工来说是一件贯穿始终的事情。

一个区块包含两部分，区块头和区块体。比特币客户端在对区块广播时，是将区块头和区块体分开传播的。区块头包含了版本号、父区块头哈希值、时间戳、默克尔树根哈希值、难度目标、随机数等6部分，它的大小只有80字节。交易信息被打包在区块体里。一个满载的区块大小为1M，它是区块头大小的12500倍。

越多的信息量，传播延时越长。区块头和区块体的大小差异，造成其他矿工会先接收到新区块头数据，一段时间（一般在10秒之内）之后，再收到区块体的数据。

收到区块头数据还没收到区块体数据的这段时间，对于矿工来说，也是有成本的，矿机依旧在运行。

矿工为了充分利用这段时间进行挖矿，就不能往区块里填充交易，也就说矿工只能尝试挖空块。这是因为矿工没有收到父区块打包的交易数据，不知道父区块打包了哪些交易，如果矿工往区块里填充交易，可能会把已经被父区块打包的交易再次打包，这会造成区块数据不合法，之前为此付出努力都变成了无用功。为了避免这种情况发生，在这段时间，矿工明智的做法是不打包交易挖空块。如果这段时间刚好挖到新区块，那么挖出的块就是空块。

粗略统计了一下，在待确认交易内存池持续不空的情况下（从第二次减半之后至今），21万多个区块中，大约有0.75%的空块。另外这部分空块的出块时间，与其父区块的时间间隔都在几十秒之内，这样很好印证了我们前面给出的信息延迟的解释。

03 总结

矿工打包空块是出于经济利益的考量，这样做是矿工最明智的选择。矿工为了充分利用这段时间进行挖矿，且避免与父区块中打包的交易发生冲突，就不能往区块里填充交易，也就是说矿工只能尝试挖空块。打包空块是恶意矿工为了对比特币发起“空块攻击”，这是典型的阴谋论。

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