比特幣:區塊鏈入門 | 從攻擊能量、防守能量來看 PoW與PoS誰更安全？

區塊鏈領域的安全問題一直是大家討論的焦點，Peter認為在設計一個較為安全的系統之前，首先要明確一下安全的定義，本文給出的是我自己的觀點。我學術背景是電氣自動化工程，職業背景是程序員，所以觀點肯定是技術世界觀的。根據這里給出的安全定義，能夠解釋我為何是一個POW的支持者，另外為何對某些POS項目表示懷疑。

安全的定義我自己的安全的定義是

防守能量和攻擊能量比值。下面來解釋一下。

首先，安全是一個能量問題。城墻修的再厚，如果有足夠的炮火，一樣可以把它打爛。這里防守能量是修筑城墻的能量，花的能量越多，城墻就能修的越高越厚。攻擊能量是炮彈中保存的能量。另外一個例子，如果你理解密碼學的話，就知道世界上沒有不能破解的密碼，只是因為很多密碼的破解需要花費攻擊者難以負擔的能量消耗，所以才有被認為的暫時安全的密碼存在。

非洲區塊鏈研究所入選2.5億ALGO獎勵計劃:3月10日，Algorand基金會宣布，非洲區塊鏈研究所已入選2.5億ALGO獎勵計劃，Algorand將出資支持其針對非洲新興區塊鏈活動的探索性項目。該資金將幫助非洲區塊鏈研究所進行整個非洲大陸的研究。研究所將會整理出一份深度報告，來展示非洲大陸區塊鏈技術的各種用例及發展，包括非洲主要地區的技術初創公司創始人，區塊鏈創新者和技術生態系統利益相關者。這項研究旨在探索非洲區塊鏈活動的趨勢，以生成一份從業者報告，面向非洲公眾、政府和監管機構，讓他們深入了解區塊鏈用例、成功案例、未來模式以及其他技術開發的機會。[2021/3/12 18:40:23]

第二，安全是一個比值。工程上有個概念叫做安全系數，安全系數足夠高，我們就認為系統是安全的。具體來講，安全系數指的是安全程度的系數，是極限應力和許用應力的比值。舉個簡單的例子，一個載人的升降機，繩子的極限承受能力是10000千克，工程上一般載人的許用總重量就是1000千克，安全系數是10。這里，防守能量是繩子的粒子之間的引力，這個能量可以保證繩子不斷。攻擊能量是人身體帶來的重力。

美股區塊鏈概念股普遍收漲:今日美股收盤，美股區塊鏈概念股普遍收漲。柯達收漲1.96%，埃森哲收漲2.66%，overstock.com收漲14.69%，Riot Blockchain收漲5.63%，Marathon Patent收漲6.38%，Square收漲2.3%。[2020/11/6 11:46:36]

第三，攻擊收益為負的系統就認為是安全的。安全是一個相對概念，工程上認為，如果繩子用來載人，那么安全系數要達到10，而如果運輸貨物，安全系數為5就足夠了。一個普通鐵柜子，保存我的私人物品就認為是安全了，但是如果是保存一堆黃金，就不夠安全。原理還是可以套用安全是個比值的這個思路，攻擊潛在獲利多，那么認為攻擊能量就很大，所以防守能量也必須提高，才能保證安全。

在美上市區塊鏈中概股漲跌各異:今日美股收盤，在美上市區塊鏈中概股漲跌各異。嘉楠科技收漲5.41%，人人網收漲1.8%，中網載線收跌1.39%，寺庫收跌3.77%，迅雷收跌0.37%，獵豹移動收漲2.09%，蘭亭集勢收漲3.64%。[2020/10/30]

總結一下，安全是一個能量比值，攻擊收益為負的系統，就認為是安全的。

世界上能否共存多個POW系統？

基于之前的安全定義，我自己是支持用POW去保證系統安全的。同時我也認為，這個世界上可以有多個POW的區塊鏈同時存在。

POW的安全來自攻防能量對比。最著名的POW系統肯定是比特幣了。比特幣會以最長鏈作為最終的共識結果，礦工向哪個分叉上添加區塊就相當于支持這條分叉成為最長鏈。這是用區塊來進行投票的過程，而生成每一個區塊都是有能量損耗的。這樣，攻擊者要攻擊比特幣網絡，也一樣要花費能量，51%攻擊意味者，攻擊者的能量水平高于全網其他誠實節點的能量之和的時候，攻擊就會成功。結合咱們之前所說的，安全是攻擊能量和防守能量對抗的思路，可以看出比特幣的POW機制是完全符合本文對安全的定義的。所以說，POW的能耗不是白費，它的回報是安全。

南京市委書記：利用區塊鏈等技術完善智慧城市的建設:3月4日，南京召開全市“深化對標找差創新實干推動高質量發展大會”。南京市委書記張敬華提出，反思此次疫情深刻教訓，南京在未來發展中要重點要完善“六大體系”，其中包括智慧城市管理體系。鑒于智慧南京建設在這次疫情應對中發揮了重要作用，要進一步完善智慧城市的建設：打造信息集成共享、指揮統一高效的“城市大腦”，推動城市運行“一網統管”、政務服務“一網通辦”；把大數據、云計算、區塊鏈等手段，全面運用到城市規劃、建設、管理中去，提高綜合治理效能。（中國新聞網）[2020/3/5]

另外一點，咱們的Andreas說過

可能我們這個世界只能負擔的起一個POW系統我自己一開始也是這么認為，覺得什么事情都應該在比特幣上做，不要另外再開新的POW的鏈。但是實際上，往比特幣上堆太多功能會降低比特幣的安全。于是大家還是啟動了不少POW的鏈。以本文的邏輯推導，這個是可以接受的，理由如下。如果世界上只有一條POW的區塊鏈，也就是比特幣，那么比特幣承載的價值就是全世界，那么要用全世界電力的50%以上去保護她，因為一旦攻擊成功的收益就是全世界。但是，如果另外有一條POW鏈，承載了一部分價值，此時比特幣承載的價值低了，那么對應的電力當然也可以分給另外的鏈一些。比特幣不再承載全世界，意味著攻擊收益就低了，對應攻擊能量也會低，所以減少一些防守能量不會影響比特幣的安全。

總結這部分，POW用能耗換來安全，不能算是浪費。建設多條POW鏈，不會降價任何一條的安全。

POS到底安全嗎？

下面從反面來論述一下我的觀點。POS是一種類似股東投票的共識機制，特點是不需要耗費能量。從前面的論述可以推論，POS肯定是值得研究的，但是不耗費能量的機制注定和安全無關。

首先展開聊一下為何POS不能保證安全。POS系統為安全支出的能量為0，意味著防守能量為0，那么不管攻擊能量是多少，安全都為0。POS系統往往都設計的非常復雜，原因就是作惡是無利害的，投票既然沒有成本，攻擊者就可以為了自己利益的最大化去隨意投票了，在此基礎上去設置各種審查和懲罰也是治標不治本的。

POS的現實意義應該是有的，可以依托信任或者POW系統的安全來構建完整系統。但是，POS本身不提供安全，POS系統運行必須找到自己的安全基石。目前很多鏈把POS本身作為安全基石，然后在上面構建各種功能，個人認為這個思路是值得商榷的。

結論

區塊鏈系統是復雜的，改變一個預置條件，可能結論就變了，所以我也會保留修改本文結論的權力。寫作本文的目的是跟各位做一下思路上的溝通，希望我的思考過程能夠有啟發性。

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