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Vitalik:以太坊从PoW转向PoS的三大要害缘故原由

Allbet登录网址 2020年11月19日 财经 14 2

译者前言:在以太坊2.0存款合约正式公布之后,以太坊朝着PoS系统的转变迈出了一大步,而以太坊团结创始人VitAlik Buterin在其新揭晓的文章中,总结了以太坊将从当前的PoW系统切换到PoS系统的理由,在他看来,在相同成本条件下,PoS提供了更好的平安性,从而可以抵御潜在的攻击,此外,PoS系统在遭受攻击后能够更快恢复,而最后一个优势,则是PoS相对于ASIC挖矿更去中央化(注:不包括GPU挖矿),只管如此,Vitalik也提到了PoW系统可能存在的两大优势,但这些优势仍不足以让以太坊停留在PoW系统。

工作量证实(PoW)共识机制相比,权益证实(PoS)是一种更优越的区块链平安机制,主要原因有三:

1、在相同成本条件下,PoS提供了更好的平安性

最简朴的方式,就是把PoW和PoS放在一起,看看在区块奖励为天天1美元的网络中,举行一次攻击的成本。

基于GPU的工作量证实

你可以廉价地租用GPU,以是攻击网络的成本只是租用足够的GPU功率以跨越现有的矿工成本。对于每1美元的区块奖励,现有矿工的成本支出应靠近1美元(若是他们支出更多,矿工将因无利可图而退出,若是他们支出较少,新的矿工可以加入进来并获得高额利润)。因此,攻击网络的破费并不会很高,而且只需要举行几个小时的时间。

总攻击成本:假设举行6小时的攻击,约莫为0.26美元,当攻击者获得区块奖励时,有可能降低为零。

基于ASIC的工作量证实

ASIC是一种资源成本:当你买了一台ASIC矿机,你就可以期望它能在2年内使用,直到它磨损或被更新、更好的硬件镌汰。若是一条区块链受到51%攻击,社区可能会通过更改PoW算法来响应,而你的ASIC矿机就会失去其价值。平均而言,在挖矿成本当中,连续成本约占1/3,资源成本约为2/3(请参阅这篇文章)。因此,对于天天1美元的区块奖励,矿工们将破费约莫0.33美元/天的电力+维护用度以及约0.67美元/天的ASIC矿机用度。假设一台ASIC矿机的使用寿命为2年,那么一个矿工将需要破费486.67美元来购置这样的ASIC硬件。

则攻击总成本为:486.67美元(ASIC硬件成本)+0.08 美元(电力+维护成本)= 486.75美元。

而随着加入的门槛越来越高,ASIC以较高的中央化成本提供了更高级别的平安。

权益证实(PoS)

PoS险些完全是资源成本(存入的币),唯一的运营成本是运行一个节点的成本。现在,人们愿意锁定若干资金来获得天天1美元的奖励?与ASIC矿机差别的是,存入的币不会折旧,当你完成质押后,你可以在短时间延迟内将币取回。因此,介入者应该愿意为同样数目的奖励支付更高的资源成本。

假设15%的回报率足以激励人们投资(这是预期的以太坊2.0回报率), 那么天天1美元的奖励,将吸引6.667年的存款,或约莫2433美元。而一个节点的硬件和电力成本都很小,一台1000美元的计算机就可以质押数十万美元的存款,而每月约莫100美元就足以支付电力和互联网成本。我们可以守旧地说,这些连续成本约占总投资成本的10%,也就是说,我们天天只有0.9美元的回报最终对应于资源成本,因此我们需要将上述数字削减约10%。

则攻击总成本为:0.90美元/天天 * 2433.455天(6.667年) = 2189美元

从长远来看,这一成本预计会更高,由于Staking会变得更有用,人们对较低的回报率也会感应满足。我小我私家预计,这个数字最终会上升到1万美元左右。

请注意,获得这种高平安级别的唯一“价值”,是在你Staking时无法随意移动币所带来的未便。甚至有可能是由于民众知道这些币都被锁定了,从而导致币的价值上升,以是在社区里流动、准备举行生产性投资等的钱币总量保持稳定!而在PoW中,保持共识的“价值”,是真实的电力被疯狂地消耗。

更高的平安性照样更低的成本?

请注意,有两种方式可以提高系统5-20倍的平安性与价值比,一个是保持区块奖励稳定,但增添平安性。另一种方式是大幅削减区块奖励(从而导致共识机制的“虚耗”),并保持平安级别稳定。

两种方式都是ok的,我小我私家更喜欢后一种,由于正如我们将在下面看到的,在权益证实(PoS)中,纵然是乐成的攻击,其危害也要比工作量证实(PoW)的攻击小得多,而且恢复也更容易。

2、权益证实(PoS)系统遭受攻击后更容易恢复

在一个PoW系统中,若是你的区块链遭受了51%攻击,你会怎么做?停止现在,实践中唯一的回应就是“等攻击者厌烦”。但这忽略了一种更为危险的攻击可能性,这种攻击被称为“覆巢攻击”(spawn camping attack),意思就是攻击者一次又一次地攻击区块链,目的就是让区块链变得无用。

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在一个基于GPU挖矿的系统中,这是没有办法防御的,连续的攻击者很容易能让一条区块链永远地无用(或者更现实地,切换到权益证实或权威证实共识机制)。事实上,在最初的几天之后,攻击者的成本可能会变得异常低,由于老实的矿工将会退出(原因是他们无法在攻击时代获得奖励)。

而在一个基于ASIC挖矿的系统中,社区可以对第一次攻击做出响应,但这实际上也是一种攻击,社区需要通过一次硬分叉来改变PoW算法来应对第一次攻击,从而“阻挡”所有的ASIC(攻击者和老实的矿工!)。然则,若是攻击者愿意蒙受最初的价值,那么在这之后,情形又回到了GPU的情形(由于没有足够的时间为新算法构建和分发ASIC),因此这种情形下,攻击者仍然可以廉价地继续执行覆巢攻击。

然而,在PoS的情形下,情形就要好得多,对于某些类型的51%攻击(特别是恢复最终确定区块),在PoS共识证实系统中有一个内置的“罚没”机制,通过该机制,攻击者的大部分质押权益(而没有其他人的质押权益)会自动销毁。对于其他更难检测到的攻击(尤其是51%的同盟审查攻击),社区可以协调一次少数用户激活软分叉(UASF),在这种情形下,攻击者的资金再次被大量销毁(在以太坊,这是通过“闲置泄露机制”完成的)。这不需要“销毁币的硬分叉”,除了需要在UASF上协调以选择少数区块之外,其他一切都是自动化的,只需简朴遵照协议规则。

因此,第一次攻击区块链将使攻击者损失数百万美元,而社区将在几天内恢复元气。而第二次攻击区块链,仍然会让攻击者损失数百万美元,由于他们需要购置新的币来替换已被销毁的旧币。同样的,第三次、第四次……都需要破费攻击者数百万美元的成本,这场竞赛是异常不对称的,它不利于攻击者。

3、权益证实(PoS)比ASIC挖矿更去中央化

基于GPU的工作量证实被以为是合理去中央化的(获得GPU并没有很难题),然则基于GPU的挖矿,在很大程度上不符合我们前面我们提到的提防攻击的平安尺度。另一方面,基于ASIC的挖矿需要数百万美元的资源才气进入。

这也是对常见的“PoS导致富人越富”论点的准确回应:ASIC挖矿也意味着富人越富,而这场博弈更是向富人倾斜的。至少在PoS系统中,所需的最低质押金额是相当低的,而且许多普通人都能实现。

此外,PoS共识证实更具抗审查性,GPU挖矿和ASIC挖矿都异常容易检测到:它们需要大量的电力消耗、昂贵的硬件采购以及大型园地,相比之下,PoS 的staking可以在不起眼的笔记本电脑上,甚至通过V.P.N来完成。

PoW可能存在的优点

我以为PoW有两个主要的真正优势,只管在我看来,这些优势也相当有限。

1、PoS系统更像是一个“封锁”系统,这导致历久来看,系统的财富集中度会更高

在PoS系统中,若是你有一些币,你可以选择质押它们,然后获得更多的币。而在PoW系统中,你总是可以赚取更多的币,但你需要一些外部资源来做到这一点。因此,有人可能会争辩说,从历久来看,PoS系统的代币分配可能会越来越中央化。

对此,我看到的主要回应是,在PoS中,总体奖励(即验证者收入)将会相当低,在以太坊2.0中,我们预计验证者年化总收入相当于ETH总供应量的0.5-2%。而且介入staking的验证者越多,其获得的收益就越少。因此要让币的集中度翻倍,可能需要花上一个多世纪的时间,而在这样的时间局限里,其他压力(想要花钱,将钱分配给慈善机构或其他方式等)可能会占主导地位。

2、PoS需要“弱主观性”,而PoW则不需要

有关“弱主观性”观点的最初先容,请参见此处。本质上,当一个节点首次上线以及它在很长一段时间(即数月)脱机后的任何后续时间,该节点必须找到一些第三方资源来确定准确的区块链。这可以是他们的同伙,可能是交易所或区块链浏览器网站、客户端开发者或者其他介入者,而PoW则没有这个要求。

然而,这可以说是一个异常弱的要求。实际上,用户已经需要在这种程度上信托客户端开发者或社区。至少,用户需要信托某人(通常是客户端开发者)来告诉他们协议是什么,以及协议的任何更新。

在任何软件应用中,这都是不可避免的。因此,PoS需要的边际附加信托要求仍然很低。

然则,纵然这些风险确实很大,但在我看来,相对于PoS系统从其更高的效率,以及更好地处置和从攻击中恢复的能力中获得的伟大收益来说,都是次要的。

另请参阅我之前撰写的关于PoS共识机制的文章。

  • Proof of Stake FAQ

  • A Proof of Stake Design Philosophy

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