Vitalik：为什么选择 PoS？

撰文：VitalikButerin

原文链接：《WhyProofofStake(Nov2020)》

编译：Tyronepan-BifrostFinance

9月15日，一个载入加密史册的日子，以太坊合并，从POW转向POS机制，似乎宣告了一个时代的结束。

选POW还是POS，这是一个问题？

特殊之日，深潮TechFlow带大家回顾三篇经典文章，分别是原比特大陆创始人吴忌寒所著《算力之美》，以太坊创始人Vitalik所著《为什么选择PoS？》，以及Nervos首席架构师Jan的《PoW和PoS大辩论：谁拥有真实的开放性？谁能远离热力学的终局？》。

为什么选择ProofofStake(PoS)?

相较于PoW共识机制，PoS是一种更优的区块链安全机制，主要有三个原因：

1.PoS在相同的成本下更安全

最简单的比较方法就是将两者并列，看看每天每$1的区块奖励下攻击一个网络的成本是多少。

Navitas Global投资加密矿企Soluna Holding1400万美元:金色财经报道，加密采矿数据中心开发商Soluna Holdings宣布与Navitas Global就其位于德克萨斯州的Project Dorothy 1B数据中心达成1400万美元的投资伙伴关系。Navitas将为Dorothy 1B项目的最后阶段基础设施建设和25mw比特币矿机提供投资资本，以换取Dorothy 1B项目49%的股权。该协议包括200万美元的贷款，以完成建设和1200万美元的股权投资。Soluna将提供运营和维护专业知识，并将继续拥有Dorothy 1B项目51%的股份。[2023/5/16 15:04:46]

基于GPU挖矿的PoW?

租用GPU是很便宜的，所以攻击网络的成本只是租到足够的GPU超越现有矿工的成本。每$1的出块奖励，现有矿工应该花费$1左右的成本。因此，攻击网络只需要每天暂时花费超过$1，而且只需要几个小时。

攻击总成本：约$0.26(假设攻击时间为6小时)，随着攻击者获得出块奖励，有可能降至零。

Vitalik：新加坡在加密货币监管方面的善意尝试可能不会奏效:11月21日消息，以太坊创始人 Vitalik Buterin 近日在接受采访时表示，新加坡在加密货币监管方面的善意尝试可能不会奏效，因为新加坡监管机构试图将“区块链使用”和“加密货币”区分开，“如果没有加密货币，那么你拥有的区块链就是假的，没有人会关心这些区块链”。

此外，Vitalik Buterin 表示，监管机构既要支持新技术，又要打击不良参与者，在两者之间取得平衡难度很大，但他也表示新加坡很早就将自己定位为对加密货币友好的司法管辖区，只是最近几个月才开始收紧尽管，监管机构只是试图“阻止加密货币投机”，而不是完全禁止加密货币。（straitstimes.com）[2022/11/21 22:11:32]

基于ASIC芯片挖矿的PoW

ASIC芯片是一种资金成本，可以预期它在磨损、或被更好的硬件淘汰之前还能用2年左右。如果一条链遭到51%攻击，社区很可能会通过改变PoW的算法来应对，如此ASIC芯片将失去价值。平均来说，挖矿约1/3的持续成本和2/3的资金成本。因此，每天每?$1的出块奖励，矿工将花费约?$0.33的电费+维护费，还有约?$0.67的ASIC成本。假设一个ASIC芯片的寿命约为2年，那么矿工需要在该数量的ASIC硬件上花费$486.67。

动态 | Vitalik Buterin 提出激励开发者的新方案：将智能合约交易手续费资助合约创建者:Vitalik Buterin 在以太坊研究论坛上发表文章，提出一种激励开发者的新方案，当开发者创建一个智能合约后，任何其他使用该合约的用户付出的交易手续费的一部分（比如说 33%），会发送给合约的创建者作为激励，而且还提出了两种关于奖励的算法，分别是线性和超线性。该想法出自于 9 月 16 日在以色列举行的 StarkWare Sessions 会议上，在探讨关于公链基础设施的开发，资金应该是通过治理和协议获得，还是说应该被独立的企业资助话题中，以太坊创始人 Vitalik Buterin 认为，「通过协议获得资金的优势是，这个方法可以获得更多的资金。而劣势也很明显，由于这类方法是中立的，所以无论利用任何机制都会被恶意攻击，之前也已经遇到过各种各样的尝试。所以这类方法的最大的挑战是想出一套合适的治理结构和其组件。然后他还举了一个例子，如果我们设置这样一个资助机制：当有人使用了某个智能合约，因此而产生的转账费的一部分会分配给该合约的创建者，这样的机制就非常的中立。[2019/9/23]

攻击总成本：$486.67+?$0.08=?$486.75

动态 | Kavita Gupta离职后 ConsenSys宣布重组其各项业务:据Cointelegraph消息，5月6日，风险投资公司ConsenSys在一份新闻稿中证实，其正在重组其各项业务，以巩固其市场地位。据悉，其ConsenSys将整合ConsenSys实验室、加速器Tachyon、风险投资运营公司以及ConsenSys Ventures合并为一个伞型投资部门。此前报道， ConsenSys Ventures负责人Kavita Gupta表示即将辞职，将担任顾问并在斯坦福大学任教。[2019/5/7]

不仅使用ASIC芯片挖矿的PoW中攻击成本变高了，提供这种高成本攻击防范的同时使得整个网络趋于中心化，因为矿工加入的门槛也变高了。

权益证明?PoS

权益证明中几乎全部是资金成本，唯一的运营成本是运行节点的成本。现在，大家愿意锁定多少资本来获得每天$1的奖励呢？与使用ASIC不同的是，存入的币不会发生折旧，当质押完成后，经过短暂的等待期便可以取回质押的币。因此，参与者应该愿意为同样数量的奖励支付更高的资金成本。

动态 | EOS的Activity指数以47,221,545排名第一:据blocktivity.info数据，截止北京时间18年12月08日11点00分 ，区块链活跃度指数排名前五名分别为：EOS，WAX，TRON，BitShares，Kin。其中EOS的Activity指数为47,221,545，排名第1。Activity指数为最近24小时内在区块链上执行的操作数量。[2018/12/8]

我们假设，约15%的回报率足以激励人们去押注。那么，每天?$1的奖励将吸引6.667年的存款回报，即?$2433。一个节点的硬件和电费成本很少，而一台千元电脑的成本可支持质押几十万元美元的资金，每个月约?$100的电费和网费足以满足这样的需求。但保守的说，这些持续成本占到了质押总成本的10%左右，所以每天只有约?$0.9的奖励，最终对应的是资金成本，所以需要把上面的数据减少约10%。

攻击总成本：$0.9每天*6.667年?=$2189

从长远来看，随着质押率的提高，这一成本预计会更高。我个人预计这个数字最终会上升到$10000左右。

维持这种安全体系唯一的“成本”只是在于押注中的资产不具有流动性。甚至可能会出现这样的情况：公众知道这些资产都被锁起来会导致币价上升，所以在社区里漂浮着准备进行投资的资金总量保持不变!而在PoW中，维持共识的“成本”是消耗大量的电力。

安全性更高还是成本更低？

有两种方式可以在低成本中实现5-20倍的安全增益。一种是保持出块奖励不变，从提高安全性中获益；另一种是大规模减少出块奖励，保持安全水平不变。

两种方式都可以。我个人更倾向于后者，因为我们在下面会看到，在权益证明中，即使是成功的攻击也比工作量证明的攻击危害要小得多，也容易恢复得多!

2.在PoS共识机制下，受到攻击更容易恢复。

在PoW网络中，如果你的链受到链51%攻击，你都能做什么？到目前为止，实践中唯一的应对措施就是“等到攻击者主动撤销攻击”。但这忽略了一种更危险的攻击可能性，这种攻击叫做产卵营攻击，攻击者一次又一次地进行攻击，目的很明确，就是为了使整条链瘫痪。

在一个基于GPU的系统里，没有任何防御措施，一个持久性的攻击者可以轻而易举地使整条链永久瘫痪。事实上，在进行攻击的几天后，攻击者的成本可能降至非常低，因为诚实的矿工无法在被攻击的链中得到出块奖励，从而退出。

在基于ASIC的系统中，社区可以应对第一次攻击，但随后又变得束手无策。首先社区会通过硬分叉改变PoW算法来应对第一次攻击，从而将所有ASIC“锁定”。但如果攻击者愿意承受这最初的费用，在这之后情况就会恢复到与GPU的情况一样，所以攻击者可以廉价地继续产卵营攻击，这是不可避免的。

当然在PoS的情况下会好很多。对于某些类型的51%攻击，在权益证明中有一个内置的“惩罚”机制，通过这个机制，攻击者的大部分股权将被自动销毁。

对于其他更难发现的攻击，社区可以在少数用户激活的软分叉上进行协调，攻击者的资金再次被大部分销毁。不需要明确的“硬分叉货币消除”，除了要求在UASF上协调选择少数区块外，其它都是自动的，只需要按照协议规则执行即可。

因此，第一次攻击该链将使攻击者损失数百万美元，而社区将在几天内恢复正常。第二次攻击仍然会让攻击者损失数百万美元,因为他们需要购买新币来替换被销毁的旧币，而第三次则会花费更多的成本。这个游戏是不对称的，对攻击者非常不利。

3.相比ASIC，PoS更加去中心化。

基于GPU挖矿的PoW是合理去中心化的，得到一个GPU并不难。但基于GPU的挖矿在我们上面提到的“安全性“标准上基本不合格。而基于ASIC的挖矿，则需要几百万美元的资金才能进入。

这也是常见的“权益证明意味着富人更富“论点的正确答案。ASIC的挖矿也意味着富人更富，而且这个游戏只限于富人。至少在PoS中，质押所需的最低金额相当低，很多普通人都能承受。

另外，PoS更耐审查。GPU和ASIC挖矿都是非常容易被发现的：它们需要大量的电力消耗、昂贵的硬件采购和大型仓库。而PoS则可以在一台不起眼的笔记本电脑上完成，甚至可以通过VPN完成。

PoW的优势

我认为PoW有两个真正优势，尽管我认为这些优势很薄弱。

1.PoS更像是一个“封闭的系统”，财富集中需要很长时间。

在PoS中，如果你有一些币，你可以质押它们获得更多的奖励。在PoW中，你可以不停赚取更多奖励，但你需要更多外部资源。因此，我们可以说从长期来看，PoS?中币的分配有可能变得越来越集中。

在PoS中普遍的奖励很低；在以太坊2.0中，我们预计每年的验证人奖励相当于?ETH?的总供应量约0.5-2%，而验证人越多，利息就越低。因此，集中化可能需要一个多世纪的时间才能翻倍，而在这样的时间尺度上，其它的压力很可能会占据主导地位。

2.?PoS需要“弱主观性”，PoW则不需要

关于“弱主体性“的概念，。本质上，当一个节点第一次上线，或任何一个节点在离线很长一段时间后上线时，该节点必须找到一些第三方来源来确定正确的链头。这可能是他们的朋友、交易所、区块搜索网站、客户端开发者等等。但PoW没有这个要求。

可以说这个要求很容易实现，用户需要在某种程度上信任客户端开发者或社区所提供的内容。至少，用户需要相信有人来告诉他们协议是什么，以及协议的任何更新。这在任何软件应用中都是不可避免的。因此，PoS所带来的边际额外信任要求还是相当低的。

即便此间可能确实存在一定风险，但我还是相信PoS网络拥有远超于PoW?网络的效率以及恢复能力。

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