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Vitalik:为什么选择PoS?

日期:2020-11-09 浏览:

前言:Vitalik Buterin于2020年11月6日在Twitter公布了一篇名为: "Why Proof of Stake? (Nov 2020)" 的文章。V 神以为, PoS (权益证实)共识机制下的区块链网络, 比PoW (工作量证实)更平安,面临攻击的防御措施比后者更完善,且介入验证的门槛更低。本文由“Bifrost Finance”的 “Tyronepan”翻译。

为什么选择 Proof of Stake (PoS)?

相较于 PoW(工作量证实)共识机制,PoS是一种更优的区块链平安机制,主要有三个缘故原由:

1. PoS 在相同的成本下更平安

最简朴的对照方式就是将两者并列,看看天天每 $1 的区块奖励下攻击一个网络的成本是若干。

  • 基于 GPU 挖矿的 PoW 

租用 GPU 是很廉价的,以是攻击网络的成本只是租到足够的 GPU 逾越现有矿工的成本。每 $1 的出块奖励,现有矿工应该破费 $1 左右的成本(若是破费多了,矿工会由于无利可图而退出;若是破费少了,新的矿工可以加入进来,获取高额利润)。因此,攻击网络只需要天天暂时破费跨越 $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、或被更好的硬件镌汰之前还能用 2 年左右。若是一条链遭到 51% 攻击,社区很可能会通过改变 PoW 的算法来应对,云云 ASIC 芯片将失去价值。平均来说,挖矿约 1/3 的连续成本和 2/3 的资金成本。因此,天天每 $1 的出块奖励,矿工将破费约 $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目的 ASIC 硬件上破费 $486.67 。

攻击总成本:$ 486.67(ASIC)  $0.08(电费 维修费)= $ 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提防的同时使得整个网络趋于中央化,由于矿工加入的门槛也变高了。

  • 权益证实 PoS

权益证实中险些全部是资金成本(存入的币),唯一的运营成本是运行节点的成本。现在,人人愿意锁定若干资原本获得天天 $1 的奖励呢?与使用 ASIC 差别的是,存入的币不会发生折旧,当质押完成后,经由短暂的守候期便可以取回质押的币。因此,介入者应该愿意为同样数目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(这就是以太坊 2.0 的预期回报率)。那么,天天 $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 的电费和网费足以知足这样的需求。但守旧的说,这些连续成本占到了质押总成本的 10% 左右,以是天天只有约 $0.9 的奖励,最终对应的是资金成本,以是需要把上面的数据削减约 10% 。

攻击总成本:$0.9天天*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。我小我私家预计这个数字最终会上升到 $10000 左右。

维持这种平安系统唯一的“成本”只是在于押注中的资产不具有流动性。甚至可能会泛起这样的情形:民众知道这些资产都被锁起来会导致币价上升,以是在社区里漂浮着准备举行投资的资金总量保持稳定! 而在 PoW 中,维持共识的“成本”是消耗大量的电力。

  • 平安性更高照样成本更低?

有两种方式可以在低成本中实现 5-20 倍的平安增益。一种是保持出块奖励稳定,从提高平安性中获益;另一种是大规模削减出块奖励(从而削减共识机制的“虚耗”),保持平安水平稳定。

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两种方式都可以。我小我私家更倾向于后者,由于我们在下面会看到,在权益证实中,即使是乐成的攻击也比工作量证实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,若是你的链受到链 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 "等到攻击者自动打消攻击"。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(Pawn Camping Attack),攻击者一次又一次地举行攻击,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易如反掌地使整条链永远瘫痪(或者切换到 PoS 或 PoA )。事实上,在举行攻击的几天后,攻击者的成本可能降至异常低,由于老实的矿工无法在被攻击的链中获得出块奖励,从而退出。

在基于 ASIC 的系统中,社区可以应对第一次攻击,但随后又变得一筹莫展。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 (攻击者的和老实矿工的)“锁定”。但若是攻击者愿意蒙受这最初的用度,在这之后情形就会恢复到与 GPU 的情形一样(由于没有足够的时间来构建和为 ASIC 分发新算法),以是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 的情形下会好许多。对于某些类型的 51% 攻击(特别是回滚最终确定的区块),在权益证实中有一个内置的“责罚(Slashing)”机制,通过这个机制,攻击者的大部分股权(并不包罗其他人的)将被自动销毁。对于其他更难发现的攻击(51%的同盟审查- A 51% coalition censoring everyone else),社区可以在少数用户激活的软分叉(UASF)上举行协调,攻击者的资金再次被大部分销毁(在Ethereum中,这是通过 "Inactivity Leak Mechanism" 完成的)。不需要明确的 "硬分叉钱币消除",除了要求在 UASF 上协调选择少数区块外,其它都是自动的,只需要根据协议规则执行即可。

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, 由于他们需要购置新币来替换被销毁的旧币,而第三次则会破费更多的成本。这个游戏是不对称的,对攻击者异常晦气。

3. 相比 ASIC,PoS 加倍去中央化。

基于 GPU 挖矿的 PoW 是合理去中央化的,获得一个 GPU 并不难。但基于 GPU 的挖矿在我们上面提到的 "平安性 "尺度上基本不合格。而基于 ASIC 的挖矿,则需要几百万美元的资金才气进入(若是你从别人那里购置 ASIC,大多数时刻,矿机制造公司的赢利要更多)。

这也是常见的 "权益证实意味着富人更富 "论点的准确谜底。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,许多普通人都能蒙受。

另外,PoS 更耐审查。GPU 和 ASIC 挖矿都是异常容易被发现的:它们需要大量的电力消耗、昂贵的硬件采购和大型堆栈。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

我以为 PoW 有两个真正优势,只管我以为这些优势很微弱。

1. PoS 更像是一个 "封锁的系统",财富集中需要很长时间。

在 PoS 中,若是你有一些币,你可以质押它们获得更多的奖励。在 PoW 中,你可以一直赚取更多奖励,但你需要更多外部资源。因此,我们可以说从历久来看,PoS 中币的分配有可能变得越来越集中。

在 PoS 中普遍的奖励(验证人收入)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气翻倍,而在这样的时间尺度上,其它的压力(人们想要花钱、把钱分配给慈善机构或子女之间等)很可能会占有主导地位。

2. PoS需要 "弱主观性(weak subjectivity)", PoW则不需要

关于 "弱主体性 "的观点,(请看V神的原文先容)。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(即多个月)后上线时,该节点必须找到一些第三方泉源来确定准确的链头。这可能是他们的同伙、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托客户端开发者或社区所提供的内容。至少,用户需要信赖有人(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。这在任何软件应用中都是不可避免的。因此,PoS 所带来的边际分外信托要求照样相当低的。

即便此间可能确实存在一定风险,但我照样信赖PoS网络拥有远超于 PoW 网络的效率以及恢复能力。

原文链接:https://vitalik.ca/general/2020/11/06/pos2020.html