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比特币:Vitalik Buterin亲笔撰文: PoS 与 PoW 的安全性优劣比较_区块链

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原文标题:《Vitalik:权益证明?vs.?工作量证明?(2020?年?11?月)》

作者:Vitalik?Buterin,以太坊创始人

本文原由?Chih-Cheng?Liang?和?Hsiao-wei?Wang?翻译为繁体中文,由于表达习惯不同,考虑到简体中文读者的阅读体验,ECN?对本文进行了简体转化和二次校对。权益证明?(Proof?of?Stake,?PoS)?在区块链安全性上优于工作量证明?(Proof?of?Work,?PoW)?的关键因素主要有三。

权益证明在同样成本下可提供更高的安全性

理解这点最简单的方式就是把权益证明和工作量证明摆在一起看,假设每天有?$1?的区块奖励,攻击此网络所需的成本是多少。

基于?GPU?的工作量证明

你可以便宜租到?GPU,所以攻击网络的成本就只是租到足够的?GPU?算力以超过现有的矿工。每产生?$1?的区块奖励,现有矿工的成本将近?$1?(如果成本高于?$1,矿工就会因为无利可图而退出,反之新矿工就会加入进来获取利润)。因此,攻击网络的成本只需要高于?$1/?天,而且可能只需要持续几个小时。

总攻击成本:~$0.26,且因为攻击者可以收到区块奖励,所以这个数字还有可能压到零。

区块链理赔平台Vitraya完成500万美元融资:金色财经报道,区块链理赔平台Vitraya背后的开发公司Vitraya Technologies宣布完成500万美元新一轮融资,B2B风险投资基金StartupXSeed领投,Season Two Ventures、Cactus、Xceedance和Mankind Pharma家族办公室等参投。Vitraya平台使用区块链和人工智能技术确保医院、患者和保单数据的绝对安全,该平台在涉及的私有区块中保护数据的所有端点,并帮助参与各方可以安全无忧地进行互动。(businessworld)[2023/3/30 13:33:56]

基于?ASIC?的工作量证明

ASICs?其实是资本成本:当买进?ASIC?时你预期大概可以用两年,因为它会慢慢耗损或是被性能更好的硬件取代。如果一个链被?51%?攻击了,社群大概会更换?PoW?算法来做出应对,而这时你的?ASIC?就会失去价值。平均而言,挖矿成本约为?1/3?的经常性成本与?2/3?的资本成本?(详见此处)。

因此,每?$1?的区块奖励上,矿工每天会花?~$0.33?在电力与维护上,并花费?~$0.67?在他们的?ASIC?上。假设?ASIC?可以用大约?2?年,矿工会需要为单位?ASIC?硬件花费?$486.67。(译注:$486.67?=?365?天?x?2?x?$0.67?资本成本)

Reflexivity创始人:多个DCG相关币种正被大幅抛售:12月17日消息,加密货币分析机构Reflexivity Research的创始人Will Clemente发推称,多个与DCG相关的加密货币(FIL、ZEN、ETC、NEAR等等)昨晚均遭到大幅抛售,怀疑抛压来自于DCG本身。CHEV合伙人Adam Cochran也表示,从具体某些山寨币的跌幅以及成交量来看,DCG似乎正在清算。

行情数据显示,FIL暂报3.11美元,24 小时内跌幅18.97%,凌晨最低一度触及2.419美元,最大跌幅超40%。[2022/12/17 21:50:00]

总攻击成本:$486.67?(ASICs)?+?$0.08?(电力与维护)?=?$486.75

(译注:此处电力与维护成本也是假设攻击时长?6?小时)

话虽如此,值得注意的是?ASICs?(相较?GPU)?带来较高的安全性是以中心化的高代价换来的,因此加入?ASIC?挖矿的门槛也非常高。)

权益证明?Proof?of?stake

权益证明的成本几乎是百分百的资本成本?(抵押的币);唯一的营运成本是运行节点的成本。这样人们会愿意为每天每?$1?的区块奖励锁住多少的资金呢?不像?ASIC,抵押的币不会贬值,而且当你不想抵押了你还可以在一段短时间内取回质押金。因此,参与者应该会愿意为同样程度的奖励付出比?ASIC?的情况更高的资本成本。

Laevitas完成250万美元融资,三箭资本和DeFiance Capital领投:6月2日消息,专注于加密衍生品的数据分析平台Laevitas宣布完成250万美元种子轮融资,本轮融资由三箭资本和DeFiance Capital领投,CMS、Astronaut Capital等参投。

本轮融资资金将用于Laevitas扩展其对加密衍生品市场的分析和研究套件,并在DeFi衍生品、期权定价和风险管理等领域提供全面的分析工具。Laevitas于2021年初推出,目前为超2000名日活用户以及若干对冲基金、做市商和交易公司提供加密期货和期权市场的详细数据分析。[2022/6/2 3:58:45]

让我们假设?~15%?的报酬率足够吸引人们抵押?(这是?eth2?的期望报酬率)。因此每天?$1?的区块奖励会吸引相当于?6.667?年报酬的抵押,或换算为金额为?$2,433?。节点消耗的硬件与电力成本很小,每一千元的电脑可以抵押成千上万的资产,而且每月?~$100?的电力与网费也算足够。但保守来说,我们假设这些经常性成本是抵押总成本的?~10%。所以我们只有每天?$0.90?的区块奖励对应到资本成本,因此我们还要把上面的数字减少?~10%。

(译注:6.667?年?=?$1?/?(15%?年报酬);$2,433?=?$1/?天?x?365?x?6.667)

Vitalik持有的ETH已经价值4.749亿美元:ETH的价格于今日创下新高,最高达到1439美元,市值达到1600亿美元。根据Forbes Crypto的信息,以太坊联合创始人Vitalik持有33.3万枚ETH,价值已经达到4.749亿美元。[2021/1/19 16:32:46]

总攻击成本:$0.90/?天?*?6.667?年?=?$2,189

长期来说,这个攻击成本会预期会更高,因为抵押会变得更有效率,而且人们也会更能接受较低的报酬率。我个人预期这个数字最终会攀升到?$10,000?的程度。

取得这么高程度安全性的唯一「代价」就是在质押期间不方便随意转移质押金。甚至有可能因为人们认知到这些被锁住的币会造成币的价值攀升,所以在社群流通的货币总数,或是能做有生产性投资的资金,都能维持不变。反观?PoW,维持共识的「代价」是疯狂地损耗大量电力。

更高安全性或更低成本?

注意我们有两种方式可以运用这个增加?5-20?倍的每单位成本安全性。一种方式是区块奖励维持现状,并受益于增加的安全性。另一种方式是维持现有程度的安全性,并大量减少区块奖励?(也就是减少共识机制成本的「浪费」)。

两种方式都行。我个人喜欢后者,因为我们下文会看到,比起工作量证明,在权益证明中一个成功的攻击能够造成的伤害更少,而且更容易从攻击中复原。

金色财经现场报道 以太坊创始人Vitalik Buterin:验证节点的“4个不要”:金色财经6月3日现场报道,在今天的以太坊技术及应用大会上,以太坊创始人Vitalik Buterin做了题为“Casper与分片技术最新进展”的主题演讲。V神介绍说,验证节点不要加入跟别人一样的权益池,不要用跟别人一样的VPS,不要使用跟比人一样的操作系统;不要用跟别人一样的客户端。[2018/6/3]

权益证明更容易从攻击中复原

在工作量证明的系统,如果你的链遭受?51%?攻击,你会怎么做?目前为止,实践上唯一的应对方式一直是「慢慢等,直到攻击者觉得无聊」。但这忽略了一种更危险的攻击叫做「重生点埋伏攻击?(spawn?camping?attack)」,攻击者可以对链攻击再攻击,明确的目标就是要让链无法再使用。

(译注:重生点埋伏是一种游戏术语,在对方玩家阵亡重生的地方埋伏,造成对方玩家一重生就再阵亡,毫无回击能力。)

基于?GPU?的系统完全没有防御的办法,而且持续攻击的攻击者可以轻易让一个链永远毫无用处?(或更实际一点,转移到权益证明或?proof?of?authority?权威证明)。实际上,在攻击开始后的前几天,攻击者的成本就会变得非常低,而诚实矿工会离开,因为他们没办法在持续攻击之下取得区块奖励。

在基于?ASIC?的系统,社群有办法应对第一波攻击,但接下来的攻击就会变得很容易。社群可以在第一波攻击之后,硬分叉来更换工作量證明的演算法,也就是把所有?ASIC?「变砖」。但如果攻击者愿意承受自己?ASIC?变砖的成本,接下来的情况就和?GPU?的情况一样?(因为还没有足够的时间去为新算法制造与生产?ASIC),所以在这之后攻击者可以很便宜地持续重生点埋伏攻击。

译注:变砖为电子产品俚语,代表损坏后无法使用,像砖头一样。权益证明的情况,情况则变得非常开朗。针对一些种类的?51%?攻击?(特别指想要推翻已经敲定的区块),权益证明共识有内建的?「罚没」?(slashing)?机制,大比例的攻击者抵押会被自动销毁?(而且不会销毁到其他人的抵押)。

针对其他种类的,更难侦测的攻击?(特别指?51%?合谋截断其他人信息),社群可以协调一个「?少数使用者发起软分叉?minority?user-activated?soft?fork?(UASF)」,可以大量销毁攻击者的资金?(在以太坊中,可以透过「消极惩罚?inactivity?leak」做到)。不需要采取「硬分叉删除货币」措施。除了?UASF?需要人为协调要选择哪个少数区块,其余事情都是自动化的,只要遵照协定规则去执行即可。

译注:少数区块?minority?block?是小于?51%?抵押总数的验证者决定出来的区块。因此,对链的第一次攻击就会耗损攻击者几百万美元,而且社群可以几天内马上站稳脚步。第二次攻击仍然会花费攻击者数百万美元,因为他们需要买新的币去取代旧的已经烧毁的币。再攻击第三次,就会再烧更多的数百万美元。局面极为不对称,而且优势并不会在攻击者那边。

权益证明比?ASIC?更去中心化

基于?GPU?的工作量证明还算合理地去中心化,因为取得?GPU?不会太难。但前面提过,基于?GPU?的挖矿难以满足「在攻击之下的安全性」这个准则。另一方面,基于?ASIC?的挖矿,则需要数百万美元的资本?(而且如果你的?ASIC?是买来的,多数时候,制造商会占更多便宜)

这个资本门槛会是回答「权益证明代表富者更富」这个常见论点的答案:ASIC?挖矿也是富者更富,而且这个局面下,富者更占据优势。权益证明的最低抵押门槛在相比之下算是很低,而且许多一般人更有机会进入。

(译注:就文章完成当下?440?USD/ETH?的价格来看,最低抵押门槛大概是?9.3?万人民币。)

进一步说,权益证明更能抵抗审查。GPU?挖矿和?ASIC?挖矿很容易侦测,他们需要大量电力消耗、昂贵硬体采购、及大型厂房。另一方面,权益證明可以跑在一台不起眼的笔电上,甚至也可以透过?VPN?做。

工作量证明可能的优势

我认为?PoW?有两大主要优势,但这些优势其实有相当的限制性。

权益证明更像个「封闭系统」,长期而言财富更加集中。

在权益证明中,如果你有一些币,你可以抵押那些币,并且获得更多同种类的币。而在工作量证明中,你总是可以获得更多币,但你需要一些外部资源来达成。因此,人们会认为长期而言权益证明的币的分配会更集中。

我的回应是,在?PoS?中,报酬一般而言会很低?(所以验证者的获利也会低)。在?eth2,我们预期验证者的年收益率会相当于总?ETH?供给量的?~0.5-2%。而且更多验证者抵押,利率会更低。因此,可能要花个一世纪,整个资产集中程度才会翻倍,而且在这样的时间跨度之下,其他促进分配的压力?(人们想花他们手上的钱,分配资产到慈善或他们自己的子孙等等)?比较可能会占上风。

权益证明需要「弱主观性」?(weak?subjectivity)?而工作量证明不需要。

关于「弱主观性」的概念可以看这个原始介绍。本质上,就是节点在第一次上线,或是在离线很长一段时间之后?(数个月)?再次上线,这个节点必须要透过第三方的资源,才能决定正确的链头在哪。这个第三方可以是他们的朋友、可以是交易所或区块链浏览器、或是客户端开发者本身、又或是其他角色。PoW?则没有这样的要求。

然而,这可能是一个很弱的要求。事实上,使用者本身就已经必须对客户端开发者、或「社群」有这种程度的信任。最起码,使用者必须信任某个人?(通常是客户端开发者)?来告诉他们协议是什么,这个协议曾经经历过什么更新。这在任何软件应用中都无法避免。因此,PoS?的边际信任成本仍然很低。

但就算这些风险最终会发生,对我而言?PoS?系统仍然利大于弊:更高的效率、应对攻击并从攻击中复原的能力更强。

参考来源:Proof?of?Stake?FAQ一种?Proof?of?Stake?设计哲学来源链接:vitalik.ca

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