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PoS优于PoW?四个角度帮你解答

区块律动BlockBeats 2022-04-01 12:01
摘要:

PoS将作为有史以来最民主化的权力力量之一而载入史册

来源:区块律动BlockBeats(ID:BlockBeats)

作者:David Hoffman,Bankless 联合创始人

今年晚些时候,工作量证明(PoW)以太坊区块链将与现有的权益证明(PoS)信标链(Beacon)「合并」。即将到来的网络升级将从以太坊中移除 PoW,并用目前保护 Beacon 链的 PoS 共识机制取而代之。

这种向 PoS 的过渡将是加密领域前所未有的、最重要的区块链网络升级。随着合并的临近,围绕工作证明与权益证明的讨论将变得更有意义,尤其是随着加密网络越来越多地融入日常生活。

共识机制很复杂,理解它们的过程充满了兔子洞和心理陷阱。加密行业本身尚未就共识机制的性质、对各自生态系统的持久影响以及为它们提供动力的资产达成一致看法。

本文将澄清一些关于以太坊权益证明的常见误解,同时说明 PoS 共识机制的一些被高度低估的优势。

摘要

PoW 是有额外步骤的 PoS

人们认为 PoW 和 PoS 非常不同。尽管它们具有不同的属性,但它们最终仍会殊途同归。

1. 两者哪个资本回报率更高?

  • 哪个机制的投资回报率更高?为什么这个重要?

2. PoW 与 PoS 产生什么类型的资产?

  • 共识机制会影响资产的性质吗?

3. PoW 与 PoS 的治理和权力差异

  • 共识机制如何影响区块链的治理结构?权益证明是否赋予权益人治理权?

4. 应对 51% 攻击

  • PoW 与 PoS 如何从 51% 攻击中恢复?

结论:哪一项是遗留技术

提示:不是需要多年研究的那一个

1. 两者哪个资本回报率更高?

哪个机制的投资回报率更高?为什么这很重要?

由于资产复利,PoS 经常被批评导致「富人更富」。例如,如果你非常富有,那么资本赚钱的速度就比你花钱的速度还要快。

但这完全是过时错误的观念。权益证明通过 ETH 质押作为验证者保护以太坊的安全性,用户能够对质押资产自由调整,并根据公式获得固定比率的回报。质押 ETH 数量并不会改变质押的回报率。

相比之下,反而大资金会在 PoW 中产生更高的回报率。

例如,搭建两个比特币矿场,一个投资 10 万美元,另一个投资 1 亿美元,那么 1 亿美元矿场算力将比 10 万美元矿场算力高出 100 倍以上。打破算力与投资成比例增长的关键在于一些额外活动,例如购买硬件成本、硬件维护和损耗、电力消耗成本、基础设施修建、散热设备等。每一项相关活动都是大资金提高回报率的增长点。大资本的规模经济使得它比普通用户或投资者更具优势。

通过消除产生规模经济的额外活动,PoS 能够成为全球最公平的公链共识机制。

事实上,PoW 才是使富人越富的系统。PoS 使用户可以在家中零成本质押 ETH,但 PoW 迫使所有人加入规模经济的竞争,规模经济导致的算力集中会降低安全性,并将资金集中到网络控制参与者中,进一步加剧寡头垄断。

这是传统技术。

100 万美元的 ETH 质押投资将获得与 1000 美元投资相同的投资回报率,就算是 10 亿美元也一样。

这才是未来技术。

同时 PoS 也存在规模经济的特点。较大质押量的验证者可以进行频繁交易以提高长期收益率。随着质押量增加,监控验证者的成本也会增加,更好的硬件和网络需要一定的成本。

但相比大小 PoW 矿工之间的收益差异,大小 PoS 质押者之间的差异显然小很多。

PoW 会在精英和大众之间产生结构性失衡,而这正是区块链行业想要消除的。

2. PoW 与 PoS 产生什么类型的资产?

共识机制会影响资产的性质吗?

有一种说法是,与能源消耗的正式关联将 PoW 货币变成了「商品货币」。类似地,「使用资产获得资产的红利」将 PoS 货币变成了「股权货币」。

我认为这些是有趣的概念模型,但它们都不是可拿来参考的定义。

ETH 兼具类商品和股权的特征。

BTC 基本都不是。

商品

区块链产生的「商品」就是它们的区块空间。苹果卖 iPhone,谷歌卖广告。区块链出售区块。

在区块链上购买交易空间需要花钱(gas),并且您需要使用每个区块链的相应货币来购买区块空间。

区块链的区块空间与可以购买它的相应货币之间存在关联。BTC 是唯一可以购买比特币区块空间的货币,ETH 是唯一可以购买以太坊区块空间的货币。购买任何链的区块空间都会对相应的货币产生一定的需求。

这使得区块空间的性质成为资产性质的一部分。由于资产垄断了区块空间,区块空间的特征就融入了资产的本质。

这是比特币和以太坊之间的主要区别:

使用比特币,区块空间和资产之间没有正式的关系,除了必须使用 BTC 购买比特币区块空间。

相比之下,以太坊的 EIP-1559 直接将以太坊区块空间的价值与 ETH 的价值联系起来。EIP-1559 将对以太坊区块空间的需求转化为对 ETH 的需求。

EIP-1559 通过消耗而不是回收支付区块空间的货币来改变资产和区块链之间的关系。购买比特币区块空间会将 BTC 发送给矿工,然后将其重新引入二级市场(以支付挖矿成本)。相比之下,购买以太坊区块空间会燃烧 ETH(通过 EIP-1559),像商品一样消耗并从供应中移除它。

以太坊区块空间供应缺乏弹性。同时因为 EIP-1559 的存在,区块空间需求的增加导致 ETH 消耗率增加。

这使 ETH 充分体现了以太坊区块空间的商品价值。

由于比特币的主要用途是「持有」,因此对比特币区块空间的需求通常不大。转账需要是可能的,但比特币的价值不在于比特币的转账,而在于它 2100 万的总供应量。

权益

PoW 支持者将 PoS 赋予 ETH 以权益特征进行比较。我确实认为 ETH 具有类似权益的特性,但这些特性并非来自共识机制。ETH 的价格通过两种机制正式与以太坊网络的价值挂钩(建立「股权」关系):

  • EIP-1559 DeFi 中的抵押品需求

  • 抵押品

抵押品

ETH 是 DeFi 最原始的抵押品;ETH 的去信任属性对 DeFi 的需求比任何其他资产都多,而 DeFi 的增长导致了 ETH 价值的增长。「去中心化金融」也可以称为「去信任金融」,为了在这些金融产品的早期就去信任,则需要超额抵押。

随着 DeFi 应用数量和实用性的增长,需要更多的 ETH 作为抵押品。这种引发的预留需求产生了整体 DeFi 上层建筑与 ETH 价值之间的关系。

DeFi 应用程序转化为 ETH 需求,将以太坊网络的价值与二级市场上的 ETH 价格联系起来。最终,ETH 的价格是衡量以太坊提供的商品和服务价值的指标,这听起来很像公平。

比特币没有能力托管 DeFi 应用,也就没有网络和资产之间的这种链接。

EIP-1559

与赋予 ETH 商品属性类似(如上所述),EIP-1559 也赋予 ETH 类似股权的属性。

所有以太坊应用程序都会产生广义上的经济活动。以太坊上的每个应用程序都会对其使用产生一些激励,从而产生对以太坊区块空间的需求。通过为每笔交易消耗 ETH,EIP-1559 将经济活动的价值与对 ETH 的需求联系起来。

EIP-1559 对 ETH 资产性质的影响既类似于商品又类似于股权,关于「商品」和「权益」的讨论是没有意义的。

非要问 ETH 更像是一种商品还是股权的话?那就都是,又都不是,ETH 就是 ETH。比特币也是如此,BTC 不是商品。它仅有 2100 万枚,同时 BTC 不受益于比特币网络的增长,所以它也不是股权。

它本就如此。

3. PoW 与 PoS 的治理与权力差异

共识机制如何影响区块链的治理结构?权益证明是否赋予质押者治理权?

以太坊的权益证明常与明确的链上治理混为一谈。的确存在 Tezos 和 Decred 这样链上 Token 治理的区块链,Tezos 是 PoS,Decred 是混合 PoW/PoS。共识机制和 Token 治理无关,它们是区块链设计的不同方面,却经常被视为同一个事物。

PoW 中的「工作量」不会比 PoS 更能减少人为治理。

从加密经济系统中减少人为治理的是密码学,不是工作量。加密使用密码学而不是共识机制来减少人为治理。

Lyn Alden 曾在社交媒体上发文表示:

「共识机制不涉及工作量,而是涉及治理。只有工作量可以减少或消除治理。PoW 系统可以变成商品,PoS 本质上就是股票。我喜欢股票,但股票不是商品。」

签署私募 memo,去投资一个 150MW 的挖矿设备,从而在未来十年便宜地开采 BTC,再把这些利润投资到更多的 ASIC 和其它挖矿设备,这不是「工作量」。PoS 确实需要工作量,验证者实际上必须做真正的计算来推动网络发展。和 PoW 中一样,PoS 验证计算机的 CPU 在处理区块交易时会发热和耗能。不同的是,PoS 验证的所有计算都是有用的,而不仅仅是通过产生无意义的哈希值来比拼谁用了更多电。

PoW 并没有因为资源密集的性质而毋须治理。我想说的是,正好相反。

PoW 的资源密集型特点,引起了地方势力的不满。而对供应链、实体建筑、能源消耗和其他物理事物的依赖,也让 PoW 受制于当前现实世界中的管理者。

加密在这里是为了建立未来的数字世界;对物理事物的依赖是一种负担。

4. 应对 51% 攻击

PoW 与 PoS 如何从 51% 攻击中恢复?

PoW

在 PoW 中,一旦有人积累了 51% 的算力,就没有任何机制可以阻止他们持续无休止地发动攻击。这就是所谓的「覆巢式攻击」;攻击者可以一次又一次地对链发动 51% 攻击,让它失去作用。

在 51% 攻击场景下,如果诚实的矿工无法获得额外算力,那么攻击者就可以完全控制交易内容。

保护比特币安全的算力产生自网络外部。

PoS

ETH 是虚拟的 ASIC,这种 ASIC 有以下这些重大优势:

1. ETH 不会衰落,而会更强。

PoW 支持者声称,这创造了结构性中心化。因为第 1 天的验证者基本上可以保证在第 10,000 天仍然是验证者,然而矿工会因硬件设备投资和运营成本而产生更替。

PoS 支持者声称,这会更好地给个体赋权。因为只有那些拥有特别知识、政治关系和大量资本的人才能应对维持算力市场份额的挑战。PoS 接受了所有这些挑战,并将它们包含在 ETH 的价值里,将这些利益的上升空间分派给那些有能力持有和质押 ETH 的人。

2. ETH 可轻易转移、极度分散,且不会受现实世界的影响

质押的 ETH 实际上并不存在于现实世界中的任何地方。这让 PoS 网络抵御攻击的能力大大增强。PoW 挖矿设备会受到物理力量(军队、官方、坦克)的影响,无法轻易转移。PoW 设施的笨重导致它很容易被掠夺,就像黄金最终被民族国家掠夺一样。

3. 最重要的是,以太坊熟悉 ETH

与 ASIC 不同,以太坊网络可以识别恶意的与诚实的质押者。

在 PoS 攻击中,攻击来自一个特定地址,该地址持有用于攻击网络的特定 ETH。会攻击以太坊的质押 ETH 供应自哪里,每个人都可以客观地看到。

「地址为 0xabc123attackeraddress789xyz 的 1500 万枚质押 ETH 提出了一个无效的区块,试图分叉网络」

这里会有两种可能情况:

a. 一个质押者产生了一个无效的区块。协议可以客观地看待它,剔除提出这个无效区块的质押者。整个过程毋须人为干预。

 b. 攻击者拥有超过 66% 的质押份额,并且能够阻止情况 a 的发生。这使得制定者可以删改所有交易。

在可怕的情况 b 下,PoS 让系统能够分叉成一个新链,同时删除攻击者的质押份额。社区会识别由攻击者控制的验证者,并会就是否以及如何将这些验证者从活跃集合中移除达成共识。要么强行将他们从质押中退出,要么甚至将这些验证者彻底从系统中移除,有效地销毁权益。

一旦发生这种分叉,大量的 ETH 会从网络中删除,诚实且与利益与链匹配的行为者拥有的 ETH 质押份额大幅增长。ETH 的供应也显著降低,每个没有攻击链的人都能拥有更大的 ETH 供应份额。它恰当地奖励了那些与网络站在一起的人,同时也增加了后续攻击的成本,因为现在攻击的门槛是总供应中的更大比例。这十分优雅。

这个过程不会成为以太坊网络的正式部分(考虑到软分叉威胁的威慑力,在实践中甚至可能永远不会发生)。这需要人为干预和链下协调才能实现;这通常是违反加密货币精神的。我们的目标是不必分叉。但相比之下,比特币甚至没这个选项。在 PoW 的 51% 攻击中,也需要人为干预让网络恢复正常运行。不过与 PoS 不同,没有清楚明白的路径让诚实的算力回到 51% 以上。

PoW 和 PoS 都会导致网络外部行动,以恢复网络共识。

PoS:

1. 识别攻击者的地址(很简单,只需在链上查看)。

 2. 协调一个区块高度,将攻击者权益分叉掉(不容易,但分叉协调在以太坊的历史上发生过多次,而且已知可控。我们以前做过)。

PoW:

1. 与 ASIC 制造商和供应链协调,尽快提高 ASIC 的产量。 

2.  一旦 ASIC 生产出来,就把 ASIC 运到有能源的矿场。 

3. 确保这些新的 ASIC 没有运给发动攻击的矿工(但你根本不知道他们是谁!)。

修复 PoW 的 51% 覆巢式攻击的时间跨度很久。在不知道攻击性质和攻击者资源的情况下,无法确定是多长时间,但我认为很明显在区块高度上协调分叉 PoS 网络要比协调全球供应链把 ASIC 交到诚实的矿工手中更容易。

对于 51% 攻击,PoW 的解决方案不仅很漫长,还不能保证奏效。「只生产更多的 ASIC」并不是解决 PoW 51% 攻击的办法。

然而,更关键的是,情况 1 实际上并没有获得网络任何有意义的激励。矿工们真地会在网络遭受 51% 攻击时冒险部署资本购买 ASIC 吗?如果 BTC 的价格由于对网络失去信心而暴跌呢?矿工们是否真地能从他们需要购买的 ASIC 中获得最大的投资回报率?为什么要冒这个险?没有人能保证网络会重新上线,BTC 这一资产的合法性将受到严重威胁。如果这导致 BTC 价格下跌,诚实的矿工将更加不愿冒险投入更多的资本来生产诚实的算力。

最重要的是,这表明谁控制 ASIC 生产和供应链,谁就控制了 PoW 链。由于它与电力消耗的关系,PoW 链受限于物理世界是如何组织的。谁控制了物理世界,谁就控制了 PoW 链。

这就是 PoW 所做的交易;由于对物理事物的依赖,它将控制权交给了控制物理世界的人。

是的,比特币挖矿设备分布在世界各地,但 PoS 的验证者不会留下物理足迹。质押给以太坊网络的 ETH 实际上并不存在于任何一台特定的计算机上。质押 ETH 的验证计算机可以被摧毁,但质押的 ETH 可以从世界上任何地方的私钥中恢复和重新部署。

这就是为什么 PoS 比 PoW 更分散的众多原因之一;没有供应链中心化,没有规模经济中心化,也没有大型挖矿设施中心化。

结论:哪一个是传统技术

比特币阵营的一个常见说法是,「权益证明是传统的老旧技术」。

这种说法是,它是世界上已经遵守的相同权力结构的转世,实际上,比特币和 PoW 才是真正的创新。

我认为任何提出这种说法的人都严重混淆了区块链设计的关键因素。关于资本回报的概念模型和隐喻或与传统治理结构的关联都不是证据,特别是当他们忽略了以太坊实施 PoS 的高度相关细节时。

我最喜欢的对比特币文化的批评之一是,当基础链不允许 L1 创新时,它就会转移到社会层。我认为,任何声称 PoS 是「遗留技术」的说法,都只是在编造故事,用他们想看到的东西来填补他们的知识空白,而利害关系证明是经过加密经济学前沿人士严格研究的。

权益证明将作为有史以来最民主化的权力力量之一而载入史册。

这就是以太坊正在为自己建立的遗产。权益证明最能实现金钱和权力在边缘地区的公平分配,该系统的设计也是为了实现这些目标。

这是在最长的时间范围内保持去中心化的唯一方法。

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