POW:Vitalik：以太坊從PoW轉向PoS的三大關鍵原因

譯者前言：在以太坊2.0存款合約正式發布之后，以太坊朝著PoS系統的轉變邁出了一大步，而以太坊聯合創始人VitalikButerin在其新發表的文章中，總結了以太坊從當前的PoW系統切換到PoS系統的理由，在他看來，在相同成本條件下，PoS提供了更好的安全性，從而可以抵御潛在的攻擊，此外，PoS系統在遭受攻擊后能夠更快恢復，而最后一個優勢，則是PoS相對于ASIC挖礦更去中心化，盡管如此，Vitalik也提到了PoW系統可能存在的兩大優勢，但這些優勢仍不足以讓以太坊停留在PoW系統。

與工作量證明共識機制相比，權益證明是一種更優越的區塊鏈安全機制，主要原因有三：

1、在相同成本條件下，PoS提供了更好的安全性

最簡單的方法，就是把PoW和PoS放在一起，看看在區塊獎勵為每天1美元的網絡中，進行一次攻擊的成本。

基于GPU的工作量證明

加速器Graviton推出5萬美元的Web3初創企業扶持資金:金色財經報道，加速器Graviton宣布一項計劃，旨在幫助印度 Web 3.0 初創企業獲得高達 50,000 美元的資金。該公司正在與 Hashkey Capital、NGC Ventures、Ascensive Assets、Moonrock Capital、369 Capital 和 Stacker Ventures 等風險投資公司合作。[2023/1/21 11:24:02]

你可以便宜地租用GPU，所以攻擊網絡的成本只是租用足夠的GPU功率以超過現有的礦工成本。對于每1美元的區塊獎勵，現有礦工的成本支出應接近1美元。因此，攻擊網絡的花費并不會很高，而且只需要進行幾個小時的時間。

總攻擊成本：假設進行6小時的攻擊，大約為0.26美元，當攻擊者獲得區塊獎勵時，有可能降低為零。

基于ASIC的工作量證明

ASIC是一種資本成本：當你買了一臺ASIC礦機，你就可以期望它能在2年內使用，直到它磨損或被更新、更好的硬件淘汰。如果一條區塊鏈受到51%攻擊，社區可能會通過更改PoW算法來響應，而你的ASIC礦機就會失去其價值。平均而言，在挖礦成本當中，持續成本約占1/3，資本成本約為2/3（請參閱這篇

Vitalik解釋以太坊從PoW轉向PoS的三大關鍵原因:以太坊創始人Vitalik Buterin日前撰文解釋了以太坊從PoW轉向PoS的三大關鍵原因：1、在相同成本條件下，PoS提供了更好的安全性；2、權益證明（PoS）系統遭受攻擊后更容易恢復；3、權益證明（PoS）比ASIC挖礦更去中心化。他認為，PoW有兩個主要的優勢：1、PoS系統更像是一個“封閉”系統，這導致長期來看，系統的財富集中度會更高；2、PoS需要“弱主觀性”，而PoW則不需要。但是，這些優勢也比較有限。[2020/11/7 11:56:20]

文章）。因此，對于每天1美元的區塊獎勵，礦工們將花費大約0.33美元/天的電力+維護費用以及約0.67美元/天的ASIC礦機費用。假設一臺ASIC礦機的使用壽命為2年，那么一個礦工將需要花費486.67美元來購買這樣的ASIC硬件。

則攻擊總成本為：486.67美元+0.08美元=486.75美元。

而隨著加入的門檻越來越高，ASIC以較高的中心化成本提供了更高級別的安全。

權益證明

Gravitation-X創始人Jakies：數字支付可有效解決跨境支付難題:Gravitation-X創始人Jakies在剛剛的金色財經直播間中表示：目前，傳統的跨境支付方式有較長的清算時間，手續費較高，有時跨境支付欺詐會帶來跨境資金風險。通過Gravitation-X技術創建點對點支付方式，促進跨境業務發展。會大幅度提高效率。[2020/5/2]

PoS幾乎完全是資本成本，唯一的運營成本是運行一個節點的成本。現在，人們愿意鎖定多少資金來獲得每天1美元的獎勵？與ASIC礦機不同的是，存入的幣不會折舊，當你完成質押后，你可以在短時間延遲內將幣取回。因此，參與者應該愿意為同樣數量的獎勵支付更高的資本成本。

假設15%的回報率足以激勵人們投資，那么每天1美元的獎勵，將吸引6.667年的存款，或大約2433美元。而一個節點的硬件和電力成本都很小，一臺1000美元的計算機就可以質押數十萬美元的存款，而每月大約100美元就足以支付電力和互聯網成本。我們可以保守地說，這些持續成本約占總投資成本的10%，也就是說，我們每天只有0.9美元的回報最終對應于資本成本，因此我們需要將上述數字削減約10%。

動態 | Vitalik提出加速合并以太坊1.0及2.0的替代方案，1.0系統將成為執行環境:以太坊聯合創始人Vitalik Buterin發布了一項在向以太坊2.0過渡中的合并以太坊1.0和2.0的替代方案。Vitalik表示，該方案旨在將整個PoW區塊鏈加速移向以太坊2.0的信標鏈，但該方案需要無狀態客戶端 (stateless clients) ，無需無狀態礦工和Webassembly語言，所以將減少需要完成過渡的配置。該方案的條件包括需要一個能夠實現支持驗證、見證區塊以及生成見證區塊功能的無狀態客戶端軟件。該方案的運營方式為，以太坊1.0系統將成為以太坊2.0的執行環境之一，但在最初可以成為以太坊2.0的分片之一。在該方案中，參與以太坊1.0系統的驗證人可以注冊為以太坊1.0的友好驗證人，將維護除了其信標節點外一個完整的以太坊1.0完整節點。[2019/12/26]

則攻擊總成本為：0.90美元/每天*2433.455天=2189美元

從長遠來看，這一成本預計會更高，因為Staking會變得更有效，人們對較低的回報率也會感到滿意。我個人預計，這個數字最終會上升到1萬美元左右。

非營利組織“機器情報研究所”接受加密貨幣捐贈 收到Vitalik Buterin763,970美元的捐贈:非營利組織“機器情報研究所”(Machine Intelligence Research Institute)最近發布了一份籌款統計數據，顯示了對加密貨幣社區的大力支持。該機構是一家非盈利組織，負責調查與人類高級人工智能(AI)相關的安全問題。他們在2017年的年度募款活動籌集了250多萬美元，是125萬美元目標的兩倍多。非營利組織透露，在這次籌款活動中捐贈的資金有66%(大約166萬美元)是用加密貨幣(主要是比特幣和以太坊)進行的。事實上，最大的捐贈是在籌款活動結束的時候，從Vitalik Buterin那里獲得了價值763,970美元的捐贈。Vitalik的捐贈是迄今為止研究機構在所有籌款活動中所收到的第三大捐款。[2018/2/22]

請注意，獲得這種高安全級別的唯一“代價”，是在你Staking時無法隨意移動幣所帶來的不便。甚至有可能是因為公眾知道這些幣都被鎖定了，從而導致幣的價值上升，所以在社區里流動、準備進行生產性投資等的貨幣總量保持不變！而在PoW中，保持共識的“代價”，是真實的電力被瘋狂地消耗。

更高的安全性還是更低的成本？

請注意，有兩種方法可以提高系統5-20倍的安全性與代價比，一個是保持區塊獎勵不變，但增加安全性。另一種方法是大幅減少區塊獎勵，并保持安全級別不變。

兩種方法都是ok的，我個人更喜歡后一種，因為正如我們將在下面看到的，在權益證明中，即使是成功的攻擊，其危害也要比工作量證明的攻擊小得多，并且恢復也更容易。

2、權益證明系統遭受攻擊后更容易恢復

在一個PoW系統中，如果你的區塊鏈遭受了51%攻擊，你會怎么做？截至目前，實踐中唯一的回應就是“等攻擊者厭煩”。但這忽略了一種更為危險的攻擊可能性，這種攻擊被稱為“覆巢攻擊”，意思就是攻擊者一次又一次地攻擊區塊鏈，目標就是讓區塊鏈變得無用。

在一個基于GPU挖礦的系統中，這是沒有辦法防御的，持續的攻擊者很容易能讓一條區塊鏈永久地無用。事實上，在最初的幾天之后，攻擊者的成本可能會變得非常低，因為誠實的礦工將會退出。

而在一個基于ASIC挖礦的系統中，社區可以對第一次攻擊做出響應，但這實際上也是一種攻擊，社區需要通過一次硬分叉來改變PoW算法來應對第一次攻擊，從而“阻擋”所有的ASIC。但是，如果攻擊者愿意承受最初的代價，那么在這之后，情況又回到了GPU的情況，因此這種情況下，攻擊者仍然可以廉價地繼續執行覆巢攻擊。

然而，在PoS的情況下，情況就要好得多，對于某些類型的51%攻擊，在PoS共識證明系統中有一個內置的“罰沒”機制，通過該機制，攻擊者的大部分質押權益會自動銷毀。對于其他更難檢測到的攻擊，社區可以協調一次少數用戶激活軟分叉，在這種情況下，攻擊者的資金再次被大量銷毀。這不需要“銷毀幣的硬分叉”，除了需要在UASF上協調以選擇少數區塊之外，其他一切都是自動化的，只需簡單遵循協議規則。

因此，第一次攻擊區塊鏈將使攻擊者損失數百萬美元，而社區將在幾天內恢復元氣。而第二次攻擊區塊鏈，仍然會讓攻擊者損失數百萬美元，因為他們需要購買新的幣來替代已被銷毀的舊幣。同樣的，第三次、第四次……都需要花費攻擊者數百萬美元的成本，這場比賽是非常不對稱的，它不利于攻擊者。

3、權益證明比ASIC挖礦更去中心化

基于GPU的工作量證明被認為是合理去中心化的，但是基于GPU的挖礦，在很大程度上不符合我們前面我們提到的防范攻擊的安全標準。另一方面，基于ASIC的挖礦需要數百萬美元的資本才能進入。

這也是對常見的“PoS導致富人越富”論點的正確回應：ASIC挖礦也意味著富人越富，而這場博弈更是向富人傾斜的。至少在PoS系統中，所需的最低質押金額是相當低的，而且很多普通人都能實現。

此外，PoS共識證明更具抗審查性，GPU挖礦和ASIC挖礦都非常容易檢測到：它們需要大量的電力消耗、昂貴的硬件采購以及大型場地，相比之下，PoS的staking可以在不起眼的筆記本電腦上，甚至通過V.P.N來完成。

PoW可能存在的優點

我認為PoW有兩個主要的真正優勢，盡管在我看來，這些優勢也相當有限。

1、PoS系統更像是一個“封閉”系統，這導致長期來看，系統的財富集中度會更高

在PoS系統中，如果你有一些幣，你可以選擇質押它們，然后得到更多的幣。而在PoW系統中，你總是可以賺取更多的幣，但你需要一些外部資源來做到這一點。因此，有人可能會爭辯說，從長期來看，PoS系統的代幣分配可能會越來越中心化。

對此，我看到的主要回應是，在PoS中，總體獎勵將會相當低，在以太坊2.0中，我們預計驗證者年化總收入相當于ETH總供應量的0.5-2%。并且參與staking的驗證者越多，其得到的收益就越少。因此要讓幣的集中度翻倍，可能需要花上一個多世紀的時間，而在這樣的時間范圍里，其他壓力可能會占主導地位。

2、PoS需要“弱主觀性”，而PoW則不需要

有關“弱主觀性”概念的最初介紹，請參見

此處。本質上，當一個節點首次上線以及它在很長一段時間脫機后的任何后續時間，該節點必須找到一些第三方資源來確定正確的區塊鏈。這可以是他們的朋友，可能是交易所或區塊鏈瀏覽器網站、客戶端開發者或者其他參與者，而PoW則沒有這個要求。

然而，這可以說是一個非常弱的要求。實際上，用戶已經需要在這種程度上信任客戶端開發者或社區。至少，用戶需要信任某人來告訴他們協議是什么，以及協議的任何更新。

在任何軟件應用中，這都是不可避免的。因此，PoS需要的邊際附加信任要求仍然很低。

但是，即使這些風險確實很大，但在我看來，相對于PoS系統從其更高的效率，以及更好地處理和從攻擊中恢復的能力中獲得的巨大收益來說，都是次要的。

另請參閱我之前撰寫的關于PoS共識機制的文章。

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