以太坊:V神：為什么以太坊會選擇PoS？

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。

孫宇晨回應V神：BitTorrent前雇員的虛假聲明沒有任何價值:針對今日午間V神轉發揭露波場收購BitTorrent內部運作相關文章，剛剛，孫宇晨于推特轉發BitTorrent官方medium文章作為回應。孫宇晨在文章中表示，BitTorrent前雇員Lucasz Juraszek、Richard Hall和Cong Li的虛假聲明和敘述沒有任何價值。BitTorrent法律顧問已經向法院提交了所有證據，爭議目前正在等待仲裁。他稱，相信法院的裁決將不言自明。今日午間消息，V神轉發揭露波場收購BitTorrent內部運作相關文章，該文章闡述了波場收購BitTorrent的一系列運作及爭議事件，包括抄襲風波等，且文章中包含部分BitTorrent前雇員Lucasz Juraszek、Cong Li相關采訪內容。[2020/9/30]

-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。

V神：已將ETH 2.0測試網Medalla上的Lighthouse節點升級到v0.2.8:V神在推特表示，剛剛將自己ETH 2.0測試網Medalla上的Lighthouse節點升級到v0.2.8，非常好的表現，還修復了磁盤使用問題。[2020/9/25]

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+$0.08=$486.75

V神：即使擴容問題不再那么重要 但PoS仍很重要:7月22日，有推特網友稱，以太坊Gas費上漲現象已經無處不在了，盡管有開發人員稱以太坊信標鏈將于11月份推出，但仍需要幾年時間才能徹底解決問題。也有網友表示，以太坊Layer 2擴容協議，如Optimistic Rollups、zk-rollup已經做得不錯了，也許并不需要ETH 2.0了。對此，V神回應稱，即使擴容不再那么重要，但PoS還是很重要的。[2020/7/22]

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。

V神：以太坊的二層擴展策略基本取得成功:以太坊聯合創始人之一Vitalik Buterin在推特上表示，以太坊的二層擴展策略已‘基本上’取得成功，剩下的就是完善和部署。二層擴展策略不僅限于以太坊的升級，還包括零知識（ZK）的實現、狀態鏈和Plasma擴容方案框架等。在部署方面，錢包提供商和用戶將需要選擇這些二層解決方案來執行其應用。

此外，V神還補充稱，挑戰在于，用戶需要有一個錢包以便其能夠使用Rollup或Plasma框架存儲加密貨幣，這是應用方面的挑戰，而不是技術方面的。此外，錢包提供商和Rollup（或Plasma）框架必須在其初始設計中確保二層鏈的安全性。Buterin認為，如果在二層鏈進行了正確的設計，在出現問題的情況下應可以確保迅速回退。除了二層解決方案以外，以太坊2.0還將添加“分片”功能。[2020/6/2]

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%。

V神：糟糕的技術+良好的營銷有可能成功，但只會讓世界變得更糟:V神發推稱：“優秀的技術加上糟糕的營銷也可能會失敗，這是一個悲劇。糟糕的技術加上良好的營銷確實有可能會成功，但要知道，通過制造劣質產品取勝，可能會讓世界變得更糟。優秀的技術結合良好的營銷才是最理想的。”[2020/4/16]

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。

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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