POW:区块链入门 | 从攻击能量、防守能量来看 PoW与PoS谁更安全？

区块链领域的安全问题一直是大家讨论的焦点，Peter认为在设计一个较为安全的系统之前，首先要明确一下安全的定义，本文给出的是我自己的观点。我学术背景是电气自动化工程，职业背景是程序员，所以观点肯定是技术世界观的。根据这里给出的安全定义，能够解释我为何是一个POW的支持者，另外为何对某些POS项目表示怀疑。

安全的定义我自己的安全的定义是

防守能量和攻击能量比值。下面来解释一下。

首先，安全是一个能量问题。城墙修的再厚，如果有足够的炮火，一样可以把它打烂。这里防守能量是修筑城墙的能量，花的能量越多，城墙就能修的越高越厚。攻击能量是炮弹中保存的能量。另外一个例子，如果你理解密码学的话，就知道世界上没有不能破解的密码，只是因为很多密码的破解需要花费攻击者难以负担的能量消耗，所以才有被认为的暂时安全的密码存在。

在美上市区块链中概股涨跌各异:今日美股收盘，在美上市区块链中概股涨跌各异。嘉楠科技收涨1.89%，人人网收跌4.17%，中网载线收涨16.24%，寺库收跌0.72%，迅雷收涨1.9%，猎豹移动收跌0.81%，兰亭集势收平。[2020/7/31]

第二，安全是一个比值。工程上有个概念叫做安全系数，安全系数足够高，我们就认为系统是安全的。具体来讲，安全系数指的是安全程度的系数，是极限应力和许用应力的比值。举个简单的例子，一个载人的升降机，绳子的极限承受能力是10000千克，工程上一般载人的许用总重量就是1000千克，安全系数是10。这里，防守能量是绳子的粒子之间的引力，这个能量可以保证绳子不断。攻击能量是人身体带来的重力。

常州市委书记：加强区块链等互联网经济项目引进:3月10日，常州召开“重大项目强化攻坚年”动员大会。常州市委书记齐家滨表示，常州要聚焦新经济攻坚。要抓住国家加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设的重大机遇，加强人工智能、大数据、区块链、5G通信网络等互联网经济项目引进，在“三新”经济上重点发力、提前“落子”，在新经济浪潮的涌动中抢占先机、盘活全局。（新华网）[2020/3/10]

第三，攻击收益为负的系统就认为是安全的。安全是一个相对概念，工程上认为，如果绳子用来载人，那么安全系数要达到10，而如果运输货物，安全系数为5就足够了。一个普通铁柜子，保存我的私人物品就认为是安全了，但是如果是保存一堆黄金，就不够安全。原理还是可以套用安全是个比值的这个思路，攻击潜在获利多，那么认为攻击能量就很大，所以防守能量也必须提高，才能保证安全。

声音 | 港交所：区块链应用于资产再抵押共四大优势:香港交易所首席中国经济学家办公室和创新实验室发布研究报告《金融科技的运用和监管框架》，描述了区块链应用于资产再抵押过程的主要优势：第一，通过运用区块链技术，将提高在资产再抵押过程中的透明度。投资者可以查看底层资产的担保价值、风险评级、所有权的历史记录等，然后做出投资决策，当资产池中任一债权发生违约，投资者就能迅速知道，并重新评估资产价值。第二，可实现自动化监管。监管机构可以更清晰的维护历史交易和再抵押记录，且这些记录不可篡改。智能合约可以确保资产再抵押不会超过监管警戒线，最大程度地满足穿透式审核和监管的要求，降低处理和监督成本。第三，监管机构通过区块链技术进行合规监管，提升交易透明度，极大的降低违约事件对金融市场的影响，提高金融稳定性。第四，智能合约使得机构和个人投资者对底层资产的尽职调查成本和时间成本都大幅下降。[2018/10/19]

总结一下，安全是一个能量比值，攻击收益为负的系统，就认为是安全的。

斯坦福大学教授张首晟：在整个区块链的发展中找到内在的统一非常重要:斯坦福大学讲座讲授、区块链投资人张首晟近日表示：比特币只是区块链的开端，接下来整个区块链的发展中找到内在的统一非常重要。张首晟指出，绝大部分大数据跟个人信息有关，现在情况下，个人数据和信息往往去了中央平台，我们个人并没有达到我们隐私的保护，我们也没有由于提供本人数据而得到回报，这两个问题同时由区块链解决，所以区块链和人工智能必然有相辅相成的关系。[2018/5/28]

世界上能否共存多个POW系统？

基于之前的安全定义，我自己是支持用POW去保证系统安全的。同时我也认为，这个世界上可以有多个POW的区块链同时存在。

POW的安全来自攻防能量对比。最著名的POW系统肯定是比特币了。比特币会以最长链作为最终的共识结果，矿工向哪个分叉上添加区块就相当于支持这条分叉成为最长链。这是用区块来进行投票的过程，而生成每一个区块都是有能量损耗的。这样，攻击者要攻击比特币网络，也一样要花费能量，51%攻击意味者，攻击者的能量水平高于全网其他诚实节点的能量之和的时候，攻击就会成功。结合咱们之前所说的，安全是攻击能量和防守能量对抗的思路，可以看出比特币的POW机制是完全符合本文对安全的定义的。所以说，POW的能耗不是白费，它的回报是安全。

另外一点，咱们的Andreas说过

可能我们这个世界只能负担的起一个POW系统我自己一开始也是这么认为，觉得什么事情都应该在比特币上做，不要另外再开新的POW的链。但是实际上，往比特币上堆太多功能会降低比特币的安全。于是大家还是启动了不少POW的链。以本文的逻辑推导，这个是可以接受的，理由如下。如果世界上只有一条POW的区块链，也就是比特币，那么比特币承载的价值就是全世界，那么要用全世界电力的50%以上去保护她，因为一旦攻击成功的收益就是全世界。但是，如果另外有一条POW链，承载了一部分价值，此时比特币承载的价值低了，那么对应的电力当然也可以分给另外的链一些。比特币不再承载全世界，意味着攻击收益就低了，对应攻击能量也会低，所以减少一些防守能量不会影响比特币的安全。

总结这部分，POW用能耗换来安全，不能算是浪费。建设多条POW链，不会降价任何一条的安全。

POS到底安全吗？

下面从反面来论述一下我的观点。POS是一种类似股东投票的共识机制，特点是不需要耗费能量。从前面的论述可以推论，POS肯定是值得研究的，但是不耗费能量的机制注定和安全无关。

首先展开聊一下为何POS不能保证安全。POS系统为安全支出的能量为0，意味着防守能量为0，那么不管攻击能量是多少，安全都为0。POS系统往往都设计的非常复杂，原因就是作恶是无利害的，投票既然没有成本，攻击者就可以为了自己利益的最大化去随意投票了，在此基础上去设置各种审查和惩罚也是治标不治本的。

POS的现实意义应该是有的，可以依托信任或者POW系统的安全来构建完整系统。但是，POS本身不提供安全，POS系统运行必须找到自己的安全基石。目前很多链把POS本身作为安全基石，然后在上面构建各种功能，个人认为这个思路是值得商榷的。

结论

区块链系统是复杂的，改变一个预置条件，可能结论就变了，所以我也会保留修改本文结论的权力。写作本文的目的是跟各位做一下思路上的沟通，希望我的思考过程能够有启发性。

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