Vitalik：為什么選擇 PoS？_POW

撰文：VitalikButerin

原文鏈接：《WhyProofofStake(Nov2020)》

編譯：Tyronepan-BifrostFinance

9月15日，一個載入加密史冊的日子，以太坊合并，從POW轉向POS機制，似乎宣告了一個時代的結束。

選POW還是POS，這是一個問題？

特殊之日，深潮TechFlow帶大家回顧三篇經典文章，分別是原比特大陸創始人吳忌寒所著《算力之美》，以太坊創始人Vitalik所著《為什么選擇PoS？》，以及Nervos首席架構師Jan的《PoW和PoS大辯論：誰擁有真實的開放性？誰能遠離熱力學的終局？》。

為什么選擇ProofofStake(PoS)?

相較于PoW共識機制，PoS是一種更優的區塊鏈安全機制，主要有三個原因：

1.PoS在相同的成本下更安全

最簡單的比較方法就是將兩者并列，看看每天每$1的區塊獎勵下攻擊一個網絡的成本是多少。

Vitalik Buterin：FTX事件為加密貨幣提供了教訓:金色財經報道，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin在接受采訪時表示，FTX事件是一個\"巨大的悲劇\"，但區塊鏈技術很穩定，以太坊社區中的許多人也將其視為一直相信的事情的驗證，即中心化的任何東西都是可疑的，公開透明的代碼高于個人。此外，VitalikButerin還表示，加密貨幣要充分發揮其潛力還有很長的路要走。（彭博社）[2022/11/21 22:11:15]

基于GPU挖礦的PoW?

租用GPU是很便宜的，所以攻擊網絡的成本只是租到足夠的GPU超越現有礦工的成本。每$1的出塊獎勵，現有礦工應該花費$1左右的成本。因此，攻擊網絡只需要每天暫時花費超過$1，而且只需要幾個小時。

攻擊總成本：約$0.26(假設攻擊時間為6小時)，隨著攻擊者獲得出塊獎勵，有可能降至零。

基于ASIC芯片挖礦的PoW

ASIC芯片是一種資金成本，可以預期它在磨損、或被更好的硬件淘汰之前還能用2年左右。如果一條鏈遭到51%攻擊，社區很可能會通過改變PoW的算法來應對，如此ASIC芯片將失去價值。平均來說，挖礦約1/3的持續成本和2/3的資金成本。因此，每天每?$1的出塊獎勵，礦工將花費約?$0.33的電費+維護費，還有約?$0.67的ASIC成本。假設一個ASIC芯片的壽命約為2年，那么礦工需要在該數量的ASIC硬件上花費$486.67。

Vitalik：可以對ENS域名年費進行投標，增加ENS DAO收入:金色財經消息，以太坊創始人Vitalik Buterin（V神）在其個人網站發表文章，討論ENS域名是否應該引入基于需求的注冊常態費用。V神表示，如今的ENS域名注冊常態費用非常便宜，由此引發了產權強度和公平性之間的權衡問題，而且ENS二級市場的高度投機性也無法確保市場的有效性。因此，V神提出可考慮為ENS域名引入基于需求的維護費用，對于ENS域名年費進行投標，從而以市場化方式對高需求的ENS域名進行定價。這一方法可提高域名搶注成本，同時可為ENS DAO增加收入。[2022/9/9 13:19:05]

攻擊總成本：$486.67+?$0.08=?$486.75

不僅使用ASIC芯片挖礦的PoW中攻擊成本變高了，提供這種高成本攻擊防范的同時使得整個網絡趨于中心化，因為礦工加入的門檻也變高了。

權益證明?PoS

權益證明中幾乎全部是資金成本，唯一的運營成本是運行節點的成本。現在，大家愿意鎖定多少資本來獲得每天$1的獎勵呢？與使用ASIC不同的是，存入的幣不會發生折舊，當質押完成后，經過短暫的等待期便可以取回質押的幣。因此，參與者應該愿意為同樣數量的獎勵支付更高的資金成本。

Vitalik在Synthetix L2上質押了562枚SNX:瀏覽器信息顯示，Vitalik在昨日在Synthetix的Layer2上質押了562枚，價值9700美元的SNX。[2021/1/26 13:33:07]

我們假設，約15%的回報率足以激勵人們去押注。那么，每天?$1的獎勵將吸引6.667年的存款回報，即?$2433。一個節點的硬件和電費成本很少，而一臺千元電腦的成本可支持質押幾十萬元美元的資金，每個月約?$100的電費和網費足以滿足這樣的需求。但保守的說，這些持續成本占到了質押總成本的10%左右，所以每天只有約?$0.9的獎勵，最終對應的是資金成本，所以需要把上面的數據減少約10%。

攻擊總成本：$0.9每天*6.667年?=$2189

從長遠來看，隨著質押率的提高，這一成本預計會更高。我個人預計這個數字最終會上升到$10000左右。

維持這種安全體系唯一的“成本”只是在于押注中的資產不具有流動性。甚至可能會出現這樣的情況：公眾知道這些資產都被鎖起來會導致幣價上升，所以在社區里漂浮著準備進行投資的資金總量保持不變!而在PoW中，維持共識的“成本”是消耗大量的電力。

聲音 | Vitalik：以太坊基金會年預算3000萬美元 資金可持續 6 年:近日，社區有聲音表示以太坊基金會計劃在明年停止對大部分內部團隊的資助，因此出現了以太坊基金會可能資金不足的猜測。對此，Vitalik本人在以太坊2.0的中文社區中回應稱：停止資助是基金會篩選的結果，目前資金充足。V神表示，這不是沒有錢的問題，基金會目前年預算仍然是 3000 萬美元，足夠持續6年。最近在篩查內部資助的團隊，有一些自然被剔除了，這是因為不想資助他們。（區塊律動）[2019/12/8]

安全性更高還是成本更低？

有兩種方式可以在低成本中實現5-20倍的安全增益。一種是保持出塊獎勵不變，從提高安全性中獲益；另一種是大規模減少出塊獎勵，保持安全水平不變。

兩種方式都可以。我個人更傾向于后者，因為我們在下面會看到，在權益證明中，即使是成功的攻擊也比工作量證明的攻擊危害要小得多，也容易恢復得多!

2.在PoS共識機制下，受到攻擊更容易恢復。

Vitalik Buterin：BTC本身是有問題的，BCH值得去爭取:Vitalik在推特上發文稱，“BCH是比特幣名稱的合理競爭者，雖然社區支持隔離見證（SegWit）已經一年有余，但目前并未得出合理的擴容方案。”[2017/11/16]

在PoW網絡中，如果你的鏈受到鏈51%攻擊，你都能做什么？到目前為止，實踐中唯一的應對措施就是“等到攻擊者主動撤銷攻擊”。但這忽略了一種更危險的攻擊可能性，這種攻擊叫做產卵營攻擊，攻擊者一次又一次地進行攻擊，目的很明確，就是為了使整條鏈癱瘓。

在一個基于GPU的系統里，沒有任何防御措施，一個持久性的攻擊者可以輕而易舉地使整條鏈永久癱瘓。事實上，在進行攻擊的幾天后，攻擊者的成本可能降至非常低，因為誠實的礦工無法在被攻擊的鏈中得到出塊獎勵，從而退出。

在基于ASIC的系統中，社區可以應對第一次攻擊，但隨后又變得束手無策。首先社區會通過硬分叉改變PoW算法來應對第一次攻擊，從而將所有ASIC“鎖定”。但如果攻擊者愿意承受這最初的費用，在這之后情況就會恢復到與GPU的情況一樣，所以攻擊者可以廉價地繼續產卵營攻擊，這是不可避免的。

當然在PoS的情況下會好很多。對于某些類型的51%攻擊，在權益證明中有一個內置的“懲罰”機制，通過這個機制，攻擊者的大部分股權將被自動銷毀。

對于其他更難發現的攻擊，社區可以在少數用戶激活的軟分叉上進行協調，攻擊者的資金再次被大部分銷毀。不需要明確的“硬分叉貨幣消除”，除了要求在UASF上協調選擇少數區塊外，其它都是自動的，只需要按照協議規則執行即可。

因此，第一次攻擊該鏈將使攻擊者損失數百萬美元，而社區將在幾天內恢復正常。第二次攻擊仍然會讓攻擊者損失數百萬美元,因為他們需要購買新幣來替換被銷毀的舊幣，而第三次則會花費更多的成本。這個游戲是不對稱的，對攻擊者非常不利。

3.相比ASIC，PoS更加去中心化。

基于GPU挖礦的PoW是合理去中心化的，得到一個GPU并不難。但基于GPU的挖礦在我們上面提到的“安全性“標準上基本不合格。而基于ASIC的挖礦，則需要幾百萬美元的資金才能進入。

這也是常見的“權益證明意味著富人更富“論點的正確答案。ASIC的挖礦也意味著富人更富，而且這個游戲只限于富人。至少在PoS中，質押所需的最低金額相當低，很多普通人都能承受。

另外，PoS更耐審查。GPU和ASIC挖礦都是非常容易被發現的：它們需要大量的電力消耗、昂貴的硬件采購和大型倉庫。而PoS則可以在一臺不起眼的筆記本電腦上完成，甚至可以通過VPN完成。

PoW的優勢

我認為PoW有兩個真正優勢，盡管我認為這些優勢很薄弱。

1.PoS更像是一個“封閉的系統”，財富集中需要很長時間。

在PoS中，如果你有一些幣，你可以質押它們獲得更多的獎勵。在PoW中，你可以不停賺取更多獎勵，但你需要更多外部資源。因此，我們可以說從長期來看，PoS?中幣的分配有可能變得越來越集中。

在PoS中普遍的獎勵很低；在以太坊2.0中，我們預計每年的驗證人獎勵相當于?ETH?的總供應量約0.5-2%，而驗證人越多，利息就越低。因此，集中化可能需要一個多世紀的時間才能翻倍，而在這樣的時間尺度上，其它的壓力很可能會占據主導地位。

2.?PoS需要“弱主觀性”，PoW則不需要

關于“弱主體性“的概念，。本質上，當一個節點第一次上線，或任何一個節點在離線很長一段時間后上線時，該節點必須找到一些第三方來源來確定正確的鏈頭。這可能是他們的朋友、交易所、區塊搜索網站、客戶端開發者等等。但PoW沒有這個要求。

可以說這個要求很容易實現，用戶需要在某種程度上信任客戶端開發者或社區所提供的內容。至少，用戶需要相信有人來告訴他們協議是什么，以及協議的任何更新。這在任何軟件應用中都是不可避免的。因此，PoS所帶來的邊際額外信任要求還是相當低的。

即便此間可能確實存在一定風險，但我還是相信PoS網絡擁有遠超于PoW?網絡的效率以及恢復能力。

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