以太坊: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。

V神、孙宇晨支持的生命科学组织VitaDAO拟设营利性公司推动长寿技术发展:4月6日消息，由以太坊创始人“V神”支持创立的生命科学研究去中心化组织VitaDAO在推特宣布，正在投票决定是否创建一家营利性公司来确保和分配长寿研究的资金。该公司将命名为 VitaTech，作为 VitaDAO 的子公司/附属公司运营，它将利用公共资金来授权美国大学开发的长寿技术，并支持它们的持续发展。除V神外，波场TRON创始人孙宇晨此前也曾大力支持VitaDAO的发展。

今年1月，VitaDAO宣布完成410 万美元融资，融资方包括Coinbase的前首席技术官 Balaji Srinivasan、全球最大的药企辉瑞的投资部门 Pfizer Ventures，这也是辉瑞在 Web3 领域的首笔投资。VitaDAO 表示将会利用这笔资金进一步资助长寿研究项目和将于明年从DAO中剥离出来的生物技术初创公司。

去年10月，孙宇晨向VitaDAO旗下“长寿奖基金”进行捐款，孙宇晨也因此次捐赠成为“长寿奖基金”的第二大捐赠者，仅次于以太坊创始人V神。[2023/4/6 13:47:30]

基于GPU挖矿的PoW?

以太坊公益组织 Nomic 基金会获 Vitalik 等捐赠1500万美元:2月12日消息，以太坊公益组织Nomic基金会于2月9日宣布正式成立，专注于改进和扩展以太坊的开发者平台，同时接管 Hardhat 和 Nomic Labs 的其他开放工程项目和相关团队，未来将继续扩展 Hardhat 工具套件。Hardhat是一个编译、部署、测试和调试以太坊应用的开发环境。

据介绍，以太坊基金会、Vitalik Buterin、Coinbase、Consensys、The Graph、Polygon、Chainlink、Gnosis、a16z、a_capital 和 Kaszek Ventures 已经向该组织捐赠 1500 万美元，其中以太坊基金会捐赠 800 万美元。接下来，该组织还将向几个 DAO 提交资金提案，以达到 3000 万美元的总资金。[2022/2/12 9:47:48]

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。

Cosmos跨链桥Gravity Bridge已启动，明年初将迁移至Cosmos Hub:12月16日消息，负责管理Cosmos（ATOM）生态系统的瑞士非营利组织Interchain Foundation周三宣布启动由去中心化互联网服务提供商Althea构建的跨链桥Gravity Bridge。

Gravity Bridge允许在以太坊和Cosmos区块链之间转移ERC-20代币。在最初阶段，Gravity Bridge将作为一个独立的链运行，然后在明年初迁移至Cosmos Hub。其关键技术特征包括跨两个链的可互换代币发行，以及对以太坊到Cosmos预言机的支持。（Cointelegraph）[2021/12/16 7:43:34]

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。

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。

声音 | Vitalik：Libra 短期不足以影响以太坊 DeFi 生态 传统领域并非以太坊强项:以太坊创始人 Vitalik Buterin 在回答“Facebook 区块链项目 Libra 会影响以太坊 DeFi 生态吗？”时表示，他认为短期内不会有太大影响，毕竟 Libra 明年才会推出，推出后也只是发布代币，再往后才会推出智能合约。而目前以太坊的 DeFi 的规模已经相当大，而且在这两年只会越来越壮大，以太坊的生态也会有更多方向的发展。如果 Libra 与以太坊架起桥梁，以太坊也会进行相应开发，让 Libra 用户进入以太坊的生态。总体来说，参与 Facebook 的 Libra 生态成员的类型自然相对保守，因此他们会在 Libra 生态中搭建传统的设施，而这并不是以太坊的强项。[2019/6/29]

攻击总成本：$486.67+?$0.08=?$486.75

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。

金色财经现场报道 VR ALL ART首席执行官Vitomir Jevremovic：用虚拟现实和区块链技术颠覆艺术世界:金色财经前方记者实时报道，第二届全球金融科技与区块链中国峰会于4月12日在上海召开，VR ALL ART首席执行官Vitomir Jevremovic在会上指出，艺术无国界，但是艺术市场有国界，由于运输距离和本地市场等诸多方面的限制，艺术市场存在挑战，艺术品投资流动性很差。区块链技术的特性使得其可以提供金融交易支付的支持，保证上链艺术品的唯一标识、艺术认证和可追溯性，促进艺术品流通。此外，通过VR技术，将虚拟现实与区块链技术结合还能打破距离限制，为用户更好的浏览艺术世界提供可能。[2018/4/12]

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。

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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