本文摘要：工作量证明（PoW）区块链构建了一种形式的状态机拷贝系统（State Machine Replication，SMR）。

工作量证明（PoW）区块链构建了一种形式的状态机拷贝系统（State Machine Replication，SMR）。不像传统的 SMR 协议，PoW 区块链是对外开放的，即，任何人都可以重新加入这个协议，而且系统也不会用经济利益来鼓舞参与者（也叫 “矿工”）遵从协议。

因此，某种程度迥异于传统 SMR 协议的地方是，在推理小说区块链的安全性时，意味着假设蓄意参与者的数量往往并无法获得答案。关键是要问一问，矿工否知道有充足的动机来遵从所在的协议。这就是本文要辩论的东西。为使辩论更加明确一些，我们把辩论的语境限定版为中本聪的比特币协议。

Ling 早已获取了一些涉及的背景科学知识，以及一个对蓄意敌手的安全性分析。在我们的分析中，我们打算把这个系统叙述为矿工之间的一个游戏（game，均可称之为 “博弈论”）。游戏游戏玩家就是出块的矿工。

这个游戏是按淘汰赛（round）来展开的，每一回合都有一个矿工可以出有一个区块，其他矿工可以公布（publish）这个区块。同时，游戏中的消息是实时（synchronous）传播的，因此，所有矿工都会接到上一轮公布的区块。

这样当然是修改了现实，例如，这个模型忽视了系统中挖矿总算力的较慢变化，也忽视了有时候不会再次发生的出块冲突（即末端）（这种情况虽然少见，但还是不会再次发生的）。虽然如此，这个模型作为一阶近似于，也充足了。

协议的规定是让每一个矿工都在最久链上出有块，或者，如果末端中的两条链长度完全相同，他们就追随自己再行接管到的那条链。游戏中的每一个玩家都致力于最大化自己的收益 —— 这个就是 TA 的效用函数（utility function）了。具体来说，我们还假设这是一个 infinite-horizon 游戏，即，随着游戏时间大大无穷大于无限，一个矿工的收益就是其平均值出块比例。这就代表，密码学货币形式的奖励是按矿工可知的区块发给出块矿工的。

留意，主链之外的区块会转入矿工的收益。最重要仔细观察主链上的出块比例就是对矿工收益的动态仿真。假设系统中的挖矿总算力是静态恒定的，系统每 10 分钟出有一个区块，反击在一次可玩性调整已完成后立刻发动。假设一种出块策略不会造成网络中一定比例的区块被舍弃，比如所有矿工出有的块中有 20% 的块会产生在主链之外，而且这个比例是平稳的。

那么，虽然这个系统依然是每 10 分钟出有一个块，但只有 80% 不会出有在主链上，也就是主链的生长速度不会变为每 12.5 分钟缩短一个块，而不是每 10 分钟缩短一次。比特币协议每出有 2016 个块不会调整一次可玩性，如此一来，调整可玩性所需的时间也不会比一般情形要长（是 12.5×2016 分钟，而不是 10×2016 分钟）。

一旦可玩性调整再次发生，可玩性又不会上升，使得主链的出块间隔新的逆返 10 分钟。这就意味著系统的整体出块速度更高了，每 8 分钟就能出一个块。

所以，一个矿工如果有算力占到全网比例为 α，且在主链上出有块的占比为 α′α，则其每小时收益不会与 α′ 成比例（而不是与 α 成比例）。贪婪挖矿算法贪婪挖矿（Selfish Mining）是一种投机挖矿算法，用作证明前述协议对小矿工并不公平（not an equilibrium）。我们再行来想到贪婪挖矿的机制，然后辩论想到贪婪挖矿为什么以及何时不会产生这样的效果。一开始，贪婪的矿工不会在最久链上挖矿，就像协议期望的那样。

不过，网卓新闻网，一旦 TA 埋了一个区块，TA 不会再行把这个区块藏一起，而不是立刻公布过来，然后尝试在这个秘密块后之后出块，构成一个 “秘密分支”。与此同时，其它矿工不会缩短公开发表的那条链，这条链最后不会显得更长（概率为 1），因为他们的挖矿算力占到大头。而贪婪挖矿的矿工不会之后缩短其秘密分支，直到公开发表分支领先一个区块。然后贪婪矿工就不会把自己的秘密分支公布出来。

因为秘密分支更长，那么另一方就不会指出这条才是主链，从这时开始，所有人都会追随贪婪矿工的分支，而其他矿工埋的区块不会被舍弃 —— 被忽视，并使得出块矿工一无所获。但这种策略也不是万无一失 —— 从开始秘密挖矿时起，贪婪矿工就仍然分担着风险。

如果 TA 出有了一个秘密区块同时别的矿工也出有了一个区块，TA 就无法靠公布这个秘密区块来变为最久链；忽略，此时不会变为两个某种程度宽的分支在竞争最久链。

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