Published: Dec 8, 2019 by Cypherpunks Core

摘要： 我們成功地進行了 35 次初始區塊下載(Initial Block Download, IBD)，並記錄了節點與網路同步所花費的時間，從而測試了 Bitcoin Core 的性能。我們使用了從 2012 年到 2019 年的軟體版本。結果表明，軟體性能得到了顯著而持續的改善，但差異也很大。即使使用最新的電腦硬體，舊版本的 Bitcoin 仍難以克服 2015 年至 2016 年期間的交易量提升。因此，我們得出結論，如果沒有軟體增強功能，今天的初始同步幾乎是不可能的。2019年11月29日, BITMEX Research

(來源：BitMEX Research) (注意：同步至區塊 602,707。更多詳細訊息，請參見下面的註釋)

總覽

為了在初始同步期間測試 Bitcoin Core 的性能，我們成功進行了 35 次初始區塊下載(IBD)，並記錄了每次嘗試花費的時間。結果 如圖 1 所示以上內容說明，由於從OpenSSL升級到用於簽名驗證的 libsecp256k1 的升級，Bitcoin Core 0.12.0 於 2016 年 2 月發佈時，速度有了顯著提高。Libsecp256k1 專為 Bitcoin 構建。從那時起，速度的改善要慢得多，並且由於 IBD 時間差異很大，因此只有經過多次嘗試才能清楚地看到這些改善。但是，即使在 2016 年 2 月發布了Bitcoin Core 0.12.0 之後，在從 Bitcoin Core 0.13.0 到Bitcoin Core 0.19.0.1 的每個軟體發行之後，性能仍然有逐漸改善的跡象。

當然，IBD 時間只是一種衡量標準，還有許多其他角度和考慮因素可用於評估 Bitcoin Core 的性能和功能。儘管 IBD 時間可能不是衡量整體軟體性能的完美方法，但它佔用大量資源，因此可能是衡量基準的好方法。

該報告來自之前的兩個實驗： 

• 在 2018 年 11 月，詹姆森·洛普(Jameson Lopp)進行了類似的exercise，但分析的重點是獨立的實現，而該分析的重點是較舊版本的 Bitcoin Core (或簡稱為”Bitcoin”，因為某些較舊的軟體早於名稱”Bitcoin Core” )。 
• Sjors Provoost 還在 2017 年 7 月進行了此實驗，儘管 Sjors 提供的資料用於減少同步嘗試。

完整結果和原始資料

(來源：BitMEX Research) (注意：同步至區塊 602,707，更多詳細訊息在下面的註釋中)

系統規格和其他說明

完整結果表

(來源：BITMEX Research)

結果分析

如上面的 圖2 所示，即使使用相同的軟體和具有相同規格的機器來執行 IBD，報告的時間也存在相當大的差異。 

(來源：BitMEX Research)(注意：對於 Bitcoin 0.8.6 Client 端，以上結果平均只有兩次嘗試)

上面的 圖 3 表明，除了 Bitcoin Core 0.12.0 的強大性能外，每個軟體版本的軟體性能都逐步提高。然而，儘管上圖中趨勢明顯，但每次嘗試的 IBD 時間和方差較大可能表明存在很大的不確定性。在從 2016 年以來就性能改進得出強有力的結論之前，可能需要更多的樣本資料。這種變化可能主要是由 Bitcoin P2P 網路或網路連接方面的問題引起的，因此，有待進一步研究的好領域可能是比較掃描速度，即已下載完成且完全驗證區塊鏈所花費的時間。

在上述分析中，Bitcoin Core 0.12.0 的性能很好。這可能是因為 Bitcoin Core 0.12.0 已啟用 libsecp256k，但未驗證 Segregated Witness 的交易 input 的簽名(Segregated Witness)。因此，Bitcoin Core 0.12.0 不會在 2017 年 8 月之後驗證區塊鏈中的所有簽名，從而給 Client 帶來一些”不公平的優勢”。儘管此節點似乎不是異常值，但此優勢也可能適用於 Bitcoin Core 0.13.0。當然，Bitcoin Core 0.12.0 之前的所有版本都具有相同的”不公平”優勢，但這與使用 OpenSSL 的缺點相形見。

同步Client 端直至其發布日期

下圖( 圖4 )說明了同步 Client 端所需的時間，直到軟體發布日的區塊高度為止。

(來源：BitMEX Research)(注意：僅在 Linux 上執行的節點的資料。Bitcoin Core 0.19.0.1僅同步到高度 602,707)

該圖表顯示從 Bitcoin Core 0.8.6 到 Bitcoin Core 0.14.0 的趨勢基本持平，當時可擴展性的改進無法適應時間的推移和區塊鏈高度增加的影響，圖表顯示了上升趨勢。不幸的是，近年來，軟體改進的速度降低了，這也許是因為已經取得了令人垂涎的成果。較高的交易量也可能導致了這一情況。未來的可擴展性改進可能更具挑戰性，即使維持 400 萬個單位的區塊權重限制，IBD 時間也可能繼續增加，儘管軟體會進一步升級並且硬體性能會適度提高。

IBD嘗試失敗

我們確實成功編譯並執行了 0.8.6 之前的 Bitcoin 版本，但是，2015 年至 2016 年期間時，同步變得很慢。0.8.6 之前的節點(例如 0.7.0)在 2013 年通過手動更改鎖定限製成功克服了明顯的硬分叉，但是由於交易量增加，2015 年證明具有挑戰性，並且該節點停止了處理區塊。我們嘗試重新啟動該節點，這確實有助於將其向前推進，但隨後又再次卡住了。然後，我們甚至嘗試在具有 64 GB RAM 和 8 個 Intel i9 處理器的全新本地電腦上執行 Bitcoin Core 0.7.0，但是該節點仍無法通過 2016 年。由於涉及許多縮放參數，因此非線性，一個人不能簡單地在這個問題上投入更多的硬體。

有時，當節點卡在一個區塊上並重新啟動時，在 4 次重新啟動嘗試後，我們放棄了同步。對於 MacBook Pro 上 的 Bitcoin Core 0.8.6，當領先者在 2016 年時，同步被放棄。儘管這有點令人失望，但其餘 35 個成功的同步不需要重啟。

結論

除了在與 MacBook Pro 一起發布 BitMEX Research 時，BitMEX IT 部門應更加謹慎外，該資料還說明了過去七年來已實現的顯著可擴展性增強。向 libsecp256k 的過渡是最重要的改進。IBD 時間的大幅減少以及舊節點無法完全同步，這表明，如果不進行這些~可伸縮性增強~，那麼即使用戶擁有最高規格的硬體，到現在 Bitcoin 也將基本消失。資料還表明，技術創新不太可能跟上不斷發展的區塊鏈的步伐，IBD 時間將增加。