与POW相比,POS的优势在哪里?
撰文:VitalikButerin
编译:Tyronepan-BifrostFinance
编者按:今天,也就是9月15日,以太坊将发生其历史上最大的协议升级——TheMerge,完成之后,共识机制将从POW转向POS。在这个特别的日子,小编带大家回味V神在2020年推特上发布的一篇名为《WhyProofofStake》的文章。V神认为,PoS共识机制下的区块链网络,比PoW更安全,面临攻击的防御措施比后者更完善,且参与验证的门槛更低。
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:至少使用一个非MetaMask钱包测试Dapp,以确保符合以太坊标:金色财经报道,以太坊创始人Vitalik Buterin发推称,您应该至少使用一个非MetaMask钱包(例如Brave,Status浏览器)测试您的Dapp。确保你的Dapp符合以太坊标准,而不仅仅是符合某个特定钱包的独特属性。[2022/6/1 3:54:57]
-基于GPU挖矿的PoW
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。
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。
V神:区块链投票在有见识的人中被低估了:金色财经报道,V神发文称,区块链投票在一知半解的人中被高估了,但是在有见识的人中被低估了。V神得出结论称,短期而言,任何形式的区块链投票都应仅限于小型实验。目前,安全性绝对不足以依靠计算机来完成所有工作。但是它正在改善,因此该技术有很大的动力继续改进。[2021/5/26 22:44:08]
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。
-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。
V神:以太坊现在的协议和一年半前一样简单:在最近的节目中,就以太坊2.0是否会让以太坊的进程和协议变得更加复杂这一问题,V神回答称权益证明的缺点之一就是技术上有点复杂,因为你必须与验证节点打交道。你必须弄清楚登录和登出验证节点的过程是什么样的,在协议中还有很多类似管理的事情发生。网络安全是我们一直努力使协议变得更简单的一个重要原因。我可以肯定地认为,现在的协议和一年半前一样简单,这是一件非常重要的事情。就staking的引入对ETH的价格和货币政策有什么影响,他表示很难想出哪些具体行为会降低ETH价格的波动性。当你把以太坊和其他很多货币的对比时,就会发现它的价格波动那么高是必然的,从统计上看,以太坊的价格波动性要比比特币要高,但还是比其他很多市值较低的加密货币要低。[2020/8/1]
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%。
声音 | V神:对以太坊POW转POS有4点担忧:近日,V神在Rediit上谈到关于以太坊POW转POS的四点担忧,分别为:
1.验证节点的参与率低于预期;
2.权益挖矿会更受欢迎,到时会更加麻烦;
3.分片技术的复杂超出预期;
4.运行节点的成本更昂贵,这又将直接引起前两点担忧。[2019/3/29]
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。
V神:以太坊分区路线图的第一部分已经快完成:以太坊创始人V神(Vitalik Buterin)近日在一次开发者会议上表示,以太坊部署网络扩展的新技术已经接近完成。他说,现在第一阶段的第一部分几乎完成了。这项技术被称为分区(sharding),试图将以太坊区块链的数据分割成更易管理的几部分。以太坊正承受着平台上日益增加的流量,这导致减慢交易速度,交易费增加。会议上,V神还反思了目前正在测试的以太坊的新协议。[2018/1/27]
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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