與POW相比,POS的優勢在哪里?
撰文:VitalikButerin
編譯:Tyronepan-BifrostFinance
編者按:今天,也就是9月15日,以太坊將發生其歷史上最大的協議升級——TheMerge,完成之后,共識機制將從POW轉向POS。在這個特別的日子,小編帶大家回味V神在2020年推特上發布的一篇名為《WhyProofofStake》的文章。V神認為,PoS共識機制下的區塊鏈網絡,比PoW更安全,面臨攻擊的防御措施比后者更完善,且參與驗證的門檻更低。
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。
V神:吹噓專利數量的行為意味著根本不懂區塊鏈:金色財經報道,V神今早發推稱:“如果你吹噓你的國家/公司/組織擁有多少‘區塊鏈專利’,那就代表你根本不了解區塊鏈。”CoinGeek創始人、BSV支持者Calvin Ayre就此回復稱:“事實上,你不了解區塊鏈。你甚至無法模仿CSW。你的技術已被廣泛用于山寨幣ICO詐騙。歷史不會是仁慈的。另一方面,專利是真實存在的。”[2020/4/24]
-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。
聲音 | V神:Eth 2.0區塊鏈將更輕便:金色財經報道,V神(Vitalik Buterin)最近表示,Eth 2.0區塊鏈將更輕便。除了不存儲狀態外,客戶端基本上執行與通常情況下相同的驗證。它只是實時獲取狀態,并使用(客戶端的)Merkle證明對其進行驗證。作為從目前稱為Eth 1.x的工作量證明(PoW)網絡進行切換的一部分,V神和以太坊基金會提議在Eth 2.0的框架上運行當前網絡,直到后者完全建成為止。最終,Eth 1.x將基本上是2.0之前交易的巨大收據。V神稱,可以復制該狀態(Eth 1.x),并將其運行在權益證明鏈中。帳戶余額和所有應用程序都保持原樣運行,但是現有的工作量證明鏈將消失。而且甚至沒有兩個獨立的鏈:Eth 1.x事務和Eth 2.0都在同一個區塊中。[2020/2/21]
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。
聲音 | V神:以太坊基金會在最高點出售了7萬枚ETH:金色財經報道,以太坊聯合創始人Vitalik Buterin最近在博客節目中表示,我確實讓以太坊基金會賣出了7萬枚ETH,基本上是在最高點,這使我們的跑道增加了一倍,因此這是一個產生很大影響的好決定。據悉,ETH在2018年1月達到了1400美元的高位。因此,如果他們以這個價格出售,那么7萬枚ETH的價值將是1億美元。[2019/12/14]
-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。
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%。
聲音 | V神:區塊鏈和加密貨幣是不可分割的:據cryptonews消息,近日在韓國國民議會組織的區塊鏈會議上,V神向韓國議員表示,區塊鏈技術和加密貨幣實際上是不可分割的,公共區塊鏈嚴重依賴加密貨幣,因此加密貨幣是絕對必要的。而韓國政府多次談到,將對區塊鏈技術的支持和對加密貨幣行業的監管分開。[2019/4/4]
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。
-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。
聲音 | V神:若開發團隊運轉良好 Casper今年將會上測試網:在第三屆Blockchain Connect全球區塊鏈峰會上,V神正式透露,如果開發團隊運轉良好的話,Casper今年內將會上測試網。他認為,得益于Beacon鏈,以太坊2.0將能實現管理PoS協議以及所有的分片鏈的功能。[2019/1/12]
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。
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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