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ASI:V神:為什么以太坊會選擇PoS?

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Time:1900/1/1 0:00:00

與POW相比,POS的優勢在哪里?

撰文:Vitalik Buterin

編譯:Tyronepan-Bifrost Finance

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——The Merge,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《Why Proof of Stake(Nov 2020)》的文章。V 神認為, PoS (權益證明)共識機制下的區塊鏈網絡, 比PoW (工作量證明)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。

相較于 PoW(工作量證明)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:

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。

- 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(如果花費多了,礦工會因為無利可圖而退出;如果花費少了,新的礦工可以加入進來,獲取高額利潤)。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。

V神:ETH 2.0的益處將很快顯現:金色財經報道,近日在以太坊基金會的AMA上,V神表示,ETH 2.0的益處將比人們預期的更快出現。V神表示希望網絡更快得到顯著改善。[2020/11/19 21:16:36]

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 。

攻擊總成本:$ 486.67(ASIC)+$0.08(電費+維修費)=$ 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。

V神:假設想放棄Eth 2.0會公開承認:今日,推特網友bitcoinpasada提問稱,Vitalik,假設你實際上得出結論,PoS不可行,你想放棄Eth 2.0。你愿意公開承認嗎?你認為以太坊社區會有什么樣的反應?對此V神回復稱,是的,我會公開承認,就像我曾經公開承認的那樣:我認識到Plasma不能解決所有的可伸縮性問題;eth2設計中的各種樞軸(pivots);鏈上治理存在一些問題。[2020/10/13]

- 權益證明PoS

權益證明中幾乎全部是資金成本(存入的幣),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(這就是以太坊 2.0 的預期回報率)。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% 。

V神:預測市場平臺是最被低估的一類DApp:V神發推特稱,老實說,預測市場平臺可能是目前最被低估的一類DApp。Omen和Augur v2都在運行,市場活躍度、流動性相當不錯。去試試吧![2020/9/24]

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(從而減少共識機制的“浪費”),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!

聲音 | V神:希望比特幣、萊特幣采用權益證明:據AMBcrypto 消息,在ETHWaterloo 2活動中,以太坊創始人V神(Vitalik Buterin)表示,在低安全性預算方面,權益證明(proof-of-stake)比工作證明(PoW)表現得更好。權益證明很重要,希望比特幣、萊特幣采用權益證明。網絡甚至不必是完整的權益證明,因為它仍將對網絡的安全性做出更大的貢獻。[2019/11/11]

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(Pawn Camping Attack),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(或者切換到 PoS 或 PoA )。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 (攻擊者的和誠實礦工的)“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(因為沒有足夠的時間來構建和為 ASIC 分發新算法),所以攻擊者可以廉價地繼續產卵營攻擊,這是不可避免的。

V神:未持有數字貨幣令牌的人不是失敗者:V神剛剛轉發用戶Jason Choi關于時代廣場大屏幕出現“nocoiner”字樣的推文,并發表評論稱“我非常不喜歡‘nocoiner’這樣的侮辱。沒有持有數字貨幣令牌的人不是一點都不酷的失敗者。他們是在使用非常合理的啟發式教育法,不親自參與他們不了解的行業。這有很多正當理由來對此保持警惕。”[2018/6/2]

當然在 PoS 的情況下會好很多。對于某些類型的 51% 攻擊(特別是回滾最終確定的區塊),在權益證明中有一個內置的“懲罰(Slashing)”機制,通過這個機制,攻擊者的大部分股權(并不包括其他人的)將被自動銷毀。對于其他更難發現的攻擊(51%的聯盟審查- A 51% coalition censoring everyone else),社區可以在少數用戶激活的軟分叉(UASF)上進行協調,攻擊者的資金再次被大部分銷毀(在Ethereum中,這是通過 “Inactivity Leak Mechanism” 完成的)。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。

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(如果你從別人那里購買 ASIC,大多數時候,礦機制造公司的獲利要更多)。

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。

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(驗證人收入)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(人們想要花錢、把錢分配給慈善機構或子女之間等)很可能會占據主導地位。

2. PoS需要 “弱主觀性(weak subjectivity)”, PoW則不需要

關于 “弱主體性 “的概念,(請看V神的原文介紹)。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(即多個月)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(通常是客戶端開發者)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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