9 月 15 日，一个载入加密史册的日子，以太坊合并，从POW 转向 POS 机制，似乎宣告了一个时代的结束。
选 POW 还是 POS，这是一个问题？
特殊之日，深潮 TechFlow 带大家回顾三篇经典文章，分别是原比特大陆创始人吴忌寒所著《算力之美》，以太坊创始人Vitalik 所著《为什么选择PoS？》（Why Proof of Stake？），以及Nervos 首席架构师 Jan 的《PoW和PoS大辩论：谁拥有真实的开放性？谁能远离热力学的终局？》。
相较于 PoW（工作量证明）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。
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（如果花费多了，矿工会因为无利可图而退出；如果花费少了，新的矿工可以加入进来，获取高额利润）。因此，攻击网络只需要每天暂时花费超过 $1 ，而且只需要几个小时。
Vitalik Buterin将出镜的以太坊纪录片3天内超额募资1035.96枚ETH:7月19日消息，Vitalik Buterin将出镜的一部以太坊的纪录片“Ethereum:TheInfiniteGarden”在3天的时间内超额募资1035.96枚ETH（约197万美元），该纪录片的筹资目标为750枚ETH。募资金额的95%将用于电影的制作预算，约984.16枚ETH；2%通过捐赠至Carbonfund进行碳抵消，约20.72枚ETH；3%捐赠给GitcoinGrants用来支持开源以太坊项目，约31.08枚ETH。根据该纪录片预计的时间表，该影片将于2023年冬季推出。[2021/7/19 1:02:38]
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 $486.67 。
澳大利亚墨尔本出现有关Vitalik的街头画作:据Redidit网友爆料，近日，一幅画有以太坊创始人Vitalik的街头艺术创作出现在了澳大利亚墨尔本街头。[2021/4/6 19:49:53]
攻击总成本：$ 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（存入的币），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。
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，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：邮箱Vitalik@butterin.me不是我的:以太坊创始人V神（Vitalik Buterin）发推表示，“Vitalik@butterin.me不是我的，任何由这个邮箱发出的邮件都是子所为。我的所有邮箱地址都是.com或者.org这两个域名。”[2018/11/1]
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（从而减少共识机制的“浪费”），保持安全水平不变。
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!
声音 | BM 评价 Vitalik 新共识算法：是对非 BFT 终结性的正式描述:据 IMEOS 报道，Vitalik 近期在其博客上发布了一篇名为《一个99%容错共识的指南》的文章，文章认为这个算法只需要 1％ 的节点“诚实”。这意味着，从理论上讲，攻击者需要控制超过99％ 的区块链节点才能进行攻击。因此不再有 51％ 的攻击。
EOS 社区成员询问 BM 对这个文章的看法以及意见，BM 回复道：这篇文章没有给出譬如什么时候开始实施的时间先，但可以安全地假设一下这个新算法将会在基于 POS 的共识生效后实施......所以相当于在宇宙热寂之后实施......
“不过这个算法是关于 Steem 和 Bitshare 的非 BFT 终结性的正式描述，这就很有趣了。”[2018/8/16]
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（Pawn Camping Attack），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（或者切换到 PoS 或 PoA ）。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。
Vitalik为以太坊分片技术发布部分概念验证:据coindesk报道，以太坊创始人Vitalik Buterin在发布 “分片即将到来”时分享了一个新的代码库，该代码库记录了所谓的“分支选择规则”的部分概念验证，这是“以太碎片”如何与主区块链相互作用的代码。分片技术旨在将以太坊分成几个并发网络，从而使整个网络更加高效地扩展。这将有助于 缓解 网络面临的拥塞，从而提高交易速度并降低成本。[2018/5/2]
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 （攻击者的和诚实矿工的）“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（因为没有足够的时间来构建和为 ASIC 分发新算法），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（特别是回滚最终确定的区块），在权益证明中有一个内置的“惩罚（Slashing）”机制，通过这个机制，攻击者的大部分股权（并不包括其他人的）将被自动销毁。
对于其他更难发现的攻击（51%的联盟审查- A 51% coalition censoring everyone else），社区可以在少数用户激活的软分叉（UASF）上进行协调，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（如果你从别人那里购买 ASIC，大多数时候，矿机制造公司的获利要更多）。
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。
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（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能翻倍，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）很可能会占据主导地位。
2. PoS需要 “弱主观性（weak subjectivity）”， PoW则不需要
关于 “弱主体性 “的概念，（请看V神的原文介绍）。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（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。
撰文：Vitalik Buterin
原文链接：《Why Proof of Stake (Nov 2020)》
编译：Tyronepan-Bifrost Finance，
来源：链捕手
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