以太坊基金會：ETH將在未來幾個月轉向PoS 能源消耗至少減少99.95%_POW

注：原文由Carl Beekhuizen發表在以太坊基金會官網。

長話短說：以太坊在合并完成后的能源消耗至少能減少99.95%。

以太坊將在接下里的幾個月完成向權益證明（PoS）共識機制的過渡，這帶來了無數種已被理論化的改進。但既然信標鏈（ Beacon chain）已經運行了幾個月的時間，我們實際上就可以深入研究具體的數字了。我們很高興探索的一個領域涉及新的能源使用估算，因為我們將結束在共識上花費一個國家所耗能源價值的過程。

截至目前，還沒有任何關于能源消耗（甚至使用什么硬件）的具體統計數據，因此下面是對以太坊未來能源消耗的粗略估算。

以太坊未確認交易為99,215筆:金色財經消息，據OKLink數據顯示，以太坊未確認交易99,215筆，當前全網算力為303.01TH/s，全網難度為4.02P，當前持幣地址為53,024,760個，同比增加163,335個，24h鏈上交易量為3,494,609.11ETH，當前平均出塊時間為13s。[2021/1/13 16:05:52]

由于很多人都在運行多個驗證器，因此我決定使用可存款的獨立地址的數量，來作為今天有多少臺服務器的代理數。很多質押者可以使用多個ETH 1.0地址，但這在很大程度上抵消了那些冗余設置。

在撰寫本文時，有來自16405個獨立地址的140592個驗證器。顯然，這是由于交易所和staking質押服務造成的偏差，因此移除它們會導致有87,897個驗證器被假定是在家里質押的。作為一個健全的檢查，這意味著平均每個家庭質押者運行了5.4個驗證器，這對我來說似乎是一個合理的估計值。

動態 | 監測：以太坊鏈上近100萬枚USDC被銷毀:Whale Alert監測數據顯示，北京時間18:54，以太坊鏈上1,001,045 USDC被銷毀。[2020/1/13]

運行一個信標節點（BN）、5.4個驗證器客戶端（VC）以及一個以太坊1.0全節點需要多少能量？以我的個人設置為基礎，大約是15瓦。Joe Clapis（Rocket Pool開發者）最近運行了10個驗證器客戶端（VC），1個Nimbus信標節點（BN）以及1個10Ah USB電池組的Geth全節點，然后運行了10個小時，這意味著這個設置平均為5瓦。而一般的投資人不太可能運行這樣的優化設置，所以我們取100 瓦作為參考數。

聲音 | 以太坊聯合創始人：互聯網成就的一切區塊鏈也可以做到:5月15日，以太坊聯合創始人Joseph Lubin在2019年紐約共識大會上表示：互聯網始于權力下放的夢想，我們最終得到了這些強大的實體。為什么這一切就不會發生在區塊鏈呢？我們可以將網絡商業模式或平臺通證化，人們可以擁有這些東西并參與其中。[2019/5/15]

將其與之前的87000個驗證器相乘，就意味著家庭質押者的消耗電量約為1.64兆瓦。估計托管質押者所消耗的能源會更多一些，他們運行了成千上萬個具有冗余和備份的驗證器客戶端。

為了簡化計算，我們還假設他們每5.5個驗證器使用100瓦。基于我所接觸過的基礎設施團隊，這是一個粗略的高估值。真正的答案要少50倍左右（如果你是一個質押托管團隊，并且每個驗證器消耗電量超過5瓦，我相信我可以為你提供幫助）。

360官方：也發現了門羅和以太坊的漏洞，不過安全問題較小:周鴻祎在微博稱：360從年初開始，已經在區塊鏈安全方面做了很多研究，已經做了幾個區塊鏈安全解決方案，也包括EOS超級節點安全解決方案。EOS區塊鏈平臺漏洞媒體溝通會現場也表示，除了eos此次重大的漏洞外，其實也發現了門羅和以太坊的漏洞，不過安全問題較小，比較容易解決。[2018/5/29]

因此，總的來說，采用權益證明（PoS）的以太坊網絡會消耗大約2.62兆瓦的電量。這不是一個國家的用電規模，也不是省甚至城市的用電規模，而大約是一個小鎮（約2100個美國家庭）的用電規模。

作為參考，當前工作量證明（PoW）以太坊網絡所消耗的能量相當于一個中等國家的能源，但這實際上是保持PoW鏈安全所必需的。顧名思義，PoW達成共識的基礎是哪個分叉在這方面做的“工作”最多。有兩種方法可以提高“工作”完成率，一是提高挖掘硬件的效率，二是同時使用更多的硬件。為了防止區塊鏈被成功攻擊，礦工必須比攻擊者更快的速度“工作”。由于攻擊者很可能擁有類似的硬件，礦工必須保持大量高效的硬件運行，以防攻擊者挖出它們，所有這些硬件都會消耗大量的能量。

在PoW共識機制下，ETH價格與算力正相關。因此，隨著價格的上漲，在均衡狀態下，網絡消耗的電力也會隨之增加。而在PoS共識機制下，當ETH價格上漲時，網絡的安全性也會提高（ETH的價值更高），但對能源的需求保持不變。

據數字經濟學者估計?，以太坊礦工目前每年要消耗44.49太瓦時的電量，這意味著，根據上述保守估計，PoS的能效提高了約2000倍，這反映了總能源使用量至少減少了99.95%。

如果每筆交易的能耗高于你的速度，則約為35Wh/tx（平均約60K gas/tx）或TV約20分鐘的耗電量。相比之下，以太坊PoW每筆交易使用相當于一棟房子2.8天的能量，比特幣的每筆交易則消耗相當于一棟房子38天的能量。

盡管以太坊目前仍在使用PoW共識機制，但這種情況不會持續太久。在過去的幾周里，我們看到了第一批用于合并的測試網的出現（注：The Merge合并是以太坊從PoW切換到PoS時的名稱）。幾個工程師團隊正在加班加點地工作，以確保合并盡快到來，同時又不影響安全性。

擴容解決方案（例如rollup和分片）將通過利用規模化經濟來幫助進一步減少每次交易消耗的能量。

以太坊網絡超級耗電的日子屈指可數了，我希望這個行業的其他部分也是如此。

感謝Joseph Schweitzer，Danny Ryan，Sacha Yves Saint-Leger，Dankrad Feist和@phil_eth的意見。

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