让挖矿回归大众：En-Tan-Mo黄皮书解读之矿工篇

摘要：在共识机制中，挖矿则是大众的权利。抑制权益降低寡头权为了防止大户形成垄断，用上凸函数转换持币数量和投票权，这就是上述的抑制权益系数。

前言：矿工对于区块链来说意味着什么？为什么ETM的共识机制将对矿工规则重新洗牌？怎样的机制让矿工享受公平与效益？
本篇文章为星球日报对En-Tan-Mo项目黄皮书作出的第二篇解读。En-Tan-Mo究竟凭借什么吸引大批矿工入驻，不妨一起从本篇文章找找答案。

原文转载自|Odaily星球日报

矿工，是区块链网络安全的守护者。

区块链起源于比特币，彼时只有 PoW （Proof of Work，工作量证明）机制，发行比特币的过程被人形象地称为“挖矿”。于是，网络中贡献算力、争夺记账权的节点就被称为“矿工”。如果没有足够数量的矿工，区块链网络的安全就会岌岌可危。

后来，PoS（Proof of Stake，权益证明）机制被提出并逐渐获得认可，在 PoS 公链网络中，持币者拥有投票权。由于投票往往伴随着锁仓，因此投票者也被称为“质押人”（staker）。投票就像 PoW 网络中的算力，投票率/质押率的高低，影响着网络的安全性。

此时，投票者/质押者，就是 PoS 网络中的矿工，也就是网络安全的守护者。网络给到守护者的回报，是每一个区块的发行奖励和记账手续费。

可惜，本来人人可以享受的这份殊荣，已经变得高不可攀。

比特币发行本质上是在简单粗暴碰撞（乱猜）随机数，算力越大单位时间内能猜的次数越多，因此被称为 PoW （工作量证明，详情可看这篇文章。）贡献工作量维护网络安全，网络也属于每一个人。为了赢取出块奖励，矿工们消耗了大量电力，同时损耗挖矿硬件。由于获胜的概 率与算力成正比，矿工也因此陷入了一条唯算力至上的不归路。

中心化：公平挖矿不复存在

中本聪原来设计让算力作为工作量证明的单位，原因之一乃是以每一个参与者贡献算力，来共同维护网络的安全。

这一设计巧妙地考虑到了人性：一旦有人掌握网络中超过 51% 的算力，他就有能力攻击网络、实施双花，然而此时他又获得了更大的出块概率，很有可能成为出块人，从而将其利益与网络自身的价值绑定在一起。他便没有攻击网络的动机。

超出中本聪设想的是，比特币价格的飙升，与算力行业迭代的快速。为了提高挖矿效率，厂商设计出了挖矿专用的 FPAG、ASIC 芯片，大大提高了挖矿效率。

挖矿也成了一条专门的产业链，矿商、矿场、矿工，挖矿成了一门重资产“投资”。

价钱是普通笔记本电脑几倍的矿机，算力（影响收益）能增长 1000 倍。如今，用普通笔记挖出比特币已不太可能。个人已经难以成为节点或参与挖矿，比特币开始背离中本聪设想的公平：每个人都有机会获得比特币的发行权。

用户与矿工的分化

在中本聪原来的设计中，一个用户通常拥有一台计算机，接入网络中使用比特币，同时贡献算力维护比特币的安全。他既是用户，也是矿工。

可如今，普通电脑没法挖矿，买专业矿机变成了参与挖矿的前提，这使两个角色彻底分离开，导致了比特币开发者、矿工和用户之间分化严重。原来人人可发行，变成了只有矿工群体才有的特权。

PoS 虽然逐渐获得认可，但每一条公链，无不想回到最初中本聪的设计，让挖矿变得人人可及、平等，却又能给予矿工合理激励。ETM 就是为这一理想不断努力的公链之一。

在其最近公布的黄皮书中，我们能看到 ETM 激励机制的一些特点：极致平等、保护中小用户。在本文中，Odaily星球日报将解读 ETM 的共识机制、投票和分红等激励机制。

En-Tan-Mo 的共识机制名为 UPoS，具体出块过程如下：

1、 通过上凸函数映射将所有投票人的权益（stake）转化为相应的票数：这里原则是抑制大户权益，鼓励散户。

2、 结合时间、节点以往表现等影响因子，算出每个节点的当选概率，在每个出块周期抽出 101 个节点参与本轮竞争出块。

时间即持币时长，一个持币 2 个月的散户，可能给节点带来的当选概率比一个持币 1 天的大户要多。

3、 被选中的矿工一起参与随机抽签（结合混沌排序和改进后的 PoW），中签节点有3秒时间出块，3秒内出块不成功则跳过。

4、 开始下一次抽签，抽签结果由上一区块哈希值决定，难以预知。完成 101 个块后进入下一周期。

PoW 算力为上的“公平”最终走向了不公平结果：公链被寡头统治。为了保证结果的公平，ETM 的 UPoS 共识机制有以下几个设计：

人人都可以参与挖矿

公平的前提是大众参与，否则只能是少数人的公平。

新型的 PoS 公链为了性能，有不少选择小范围共识。这牺牲了去中心化，让挖矿变成少数人的游戏。在 UPoS 共识机制中，挖矿则是大众的权利。

UPoS 对节点门槛非常低。任何账户都能够成为矿工，但是只有入选的 101 个账户才能够生成区块。

入选概率由持币量（stake）转发而成的票数决定。

用户需要锁定一定额度的 ETM，换取一定额度的投票权益(票数)，用以投票选举出矿工。锁仓是投票的前提，用户通过锁仓获取投票资格，这部分金额仍存在于个人账户中，但无法用于任何交易。

跟某些直接按排名出块的公链不同，ETM 将节点入选概率化。

其将 DPoS 中出块节点由按排名选取固定的前几名，变为按得票占总票数的比例概率抽选，让排名 101 名以 后的矿工也有机会入选。

无论票数多少都有当选可能，这防止了大户持续垄断出块权利。再者，入选的 101 个节点需要跑一轮 PoW，也就是说即便入选也不意味着一定能获得验证交易机会。

每个周期出块的数量是 101 个，每一轮中每名矿工根据快速混沌排序决定出块顺序，每人有 3s 的出块时间。如果未按时出块或者区块未通过验证，则继续快速混沌排序寻找下一个出块矿工。每个区块的生产都需要至少其他 68 名矿工签名确认并广播。

增加散户机会、抑制大户权益

这是最能体现 ETM 重视公平挖矿的设计。

PoW 面临着算力中心化的问题，PoS 也可能导致富者越富穷者越穷的马太效应。这让散户获得记账权的机会式微，参与系统的积极性也越来越低。

在 ETM 系统中，用户锁仓一定金额 ETM 后，即获得投票资格， 但锁仓金额并不等于最终投票权益(票数)，它要经过一系列的转换 X = u t·T (其中 T 为锁仓金额，t 为时间增益系数，u 为抑制权益系数)，得到最终投票权益 x (票数)。

为了让整个系统不被寡头垄断，ETM 在这一转换中做了以下几件事:

（1）时间增益——增加散户机会

此处指的就是所谓的时间增益 t。为ETM 为小额投票人设定了时间系数 t 的概念，小额权益(票数)在时间的帮助下，成倍增长，尾部用户也能够突出重围，获得成功。这个时间增益系数每 24 小时自增一次，成功的概率随着时间而增加，而在被投票人成功出块后折半，不影响大的生态平衡。

（2）抑制权益——降低寡头权

为了防止大户形成垄断，ETM 用上凸函数转换持币数量和投票权，这就是上述的「抑制权益」系数 u。通过上凸函数， 抑制了资本获得超额收益的几率，进一步提高去中心化程度。

什么是上凸函数？该函数的曲线特征大致如下。

它带来的效果是，大户拥有票数越多，会让他支持当选概率增加，但增加的速率会比散户小。比如，散户A 有100 ETM，大户B 有 1 万 ETM，他们全都投给了节点小花，最后上凸函数转化后，B 的当选概率不是A 的 100 倍，可能只有不到 20 倍。

奖励分配：鼓励投票、更鼓励直接参与挖矿

无论是DPoS 还是 PoS ，用户都能以投票参与出块，但成为节点才是参与治理最直接的方式。这是 ETM 投票和分红机制的理念——鼓励直接参与，而非被代表，也是中本聪白皮书的初衷——每一台电脑即一节点。

接下来，Odaily星球日报将具体解释 ETM 代币发行和分红机制。

跟比特币一样，ETM 中的挖矿收益分为区块奖励和交易手续费。

其中区块奖励占 Token 总量的 48%，共 2.4 亿枚，在 6 年内分配完毕，逐年递减。 6 年内的比例分别为 :12.13%、10.11%、8.09%、 8.09%、6.07%、3.51% 出块奖励的变更时间表如下表所示:

交易手续费用则由当前轮所有活跃参与者按比例均分。

具体而言，ETM 每产出一个区块，投票人可以获得一定的投票分红。投票分红奖励占 Token 总量的 5%，共 2500 万枚。在 6 年内分配完毕，逐年递减。6 年内的比例分别为:2.0224%、1.0112%、 0.5056%、0.5056%、0.5056%、0.4496%。

这 5% 的奖励中，有一半给投中入选矿工的投票人，依入选矿工数量分成 101 份后，每名矿工的投票人按票数比例分配；给另一半累积一轮后随机选一名矿工，该矿工的投票人按票数比例分配。

每个区块投票分红奖励总额的变更时间如下表：

总结下来，ETM 出块奖励6-2个ETM，逐年递减。总量 48% 分给矿工；5% 分给投票人，其中 2.5% 以固收形式发放（所投节点进了 101 即能获得），剩下以抽大奖形式发放，每5分钟开奖一次，全给到一个矿工的“粉丝”。这跟其他 PoS 公链不同，给到矿工节点的奖励似乎比投票人多。

对此，ETM 首席科学家 Aaron Yuan 回应是为了鼓励每个用户都能当矿工，直接参与出块，而不需要中介。ETM 为此研发了一键挖矿的软件，用户只需要在电脑上安装即可成为矿工。这款软件还有一个双挖设计：由于 UPoS 的 PoW 算法兼容 ETH，如果节点没有入选 101，还可以利用空闲算力挖 ETH。

配备独显、i5双核 CPU的普通笔记本电脑就能挖矿，将闲置计算机资源充分利用，既降低了挖矿门槛，真正实现回归大众，又优化了资源配置。

根据 ETM 的路线图，其主网目前正在内测，计划于今秋上线。各位矿工如果正在寻找有潜力的币种与公平挖矿的机会，不妨关注一下 ETM 的进展。