金色深度 | 再谈ProgPoW：矿工与Eth2之间不得不说的事

3月19日，Vitalik终于对以太坊未来的规划进行了总结和说明，以太坊是全球最大的公链、加密社区，在加密世界的影响力和领导力毋容置疑。但在这条长期发展之路上，困难重重，每一次update，每一个EIP发起与执行，可能顺风顺水，也可能是闪电雷鸣。

在以太坊从Eth1通往Eth2的道路上，近日分歧最大的就是ProgPoW算法的更新，因为ProgPoW，GPU矿工和ASIC矿工甚至形成两大阵营，而不远的未来（Eth2上线），两大阵营的矿工又可能面临巨变，这其中前因后果、来龙去脉，本文将娓娓道来。力求为关注以太坊的读者清晰呈现ProgPoW和加密社区，也为矿工明确的了解ProgPoW与挖矿间如何密切联系。

以太坊的背景

加密货币是从比特币开始的，比特币设计了PoW共识，所有的节点通过PoW的共识来出块，块就是Block，而每个块通过链式广播的方式确认，确认后就保存在了确认的节点里，所以成为了Chain，也就是链，这就是区块链。

为了让节点矿工持续挖矿，设定了确认一个块保存之后给予一定的奖励，奖励的就是比特币。很多人会因为奖励而蜂拥而至，因此要明确谁能保存这个区块，PoW的Hash碰撞算法就执行了这个选择过程，每个节点都是一个具备计算和存储功能的硬件，这些硬件通过运行Hash碰撞算法计算出结果，谁先算出来，谁来保存。

在比特币网络初建的时候，参与这个计算过程的人很少，就需要创始人自己安装计算存储硬件来计算，随着参与的人越来越多，竞争进行计算的人也就越来越多，计算的难度也就会加大，这个难度的相关因素就是每个计算硬件的计算能力，也就是算力。

每一个计算硬件就相当于一个生产机器，只要开始计算，就能产出比特币，而这个计算过程的公式就是PoW共识算法，也就是Hash碰撞算法，比特币的算法是SHA256。但算法有所不同，当以太坊像比特币一样建立了这样的网络以后，以太坊使用的算法是Ethash，同样属于PoW算法，但计算条件不同（后文详细解释）。

在以太坊网络最初建的时候，和比特币一样，都需要初始团队先建好一些硬件，连如网络，通过这个网络的设计来“挖矿、出块”，以太坊最初的节点是由以太坊基金会建立起来的，随后加入者越来越多，成就了今天的网络。

以Hash碰撞算法的设计，挖矿节点算力越高，挖矿也就更容易，即使全网算力增加会增加挖矿难度，但也可以更快的计算出“公式”结果，存储区块拿到奖励。这些计算硬件背后是人，被称为矿工。而这些硬件开始进入标准化的工业生产（为了提高每个计算硬件的计算能力），被称为矿机。聚集矿机的计算能力的角色，像是一个“挖矿算力池”，被称为矿池，矿池聚集算力之后直接连接网络进行计算，因为算力高，很容易保存区块拿到奖励，拿到奖励之后再分给每一个矿机。

挖矿平台比特富富宣布与比特大陆达成战略合作:据官方消息，创新算力标准化挖矿平台比特富富宣布和矿机巨头比特大陆达成战略合作，双方将在矿机、矿场、矿池等多方面展开深度合作。后续，双方还将联合进行新一代产品首发销售和供应，共同开拓全球市场。[2021/2/22 17:38:42]

写到这里，每个角色间的协作组成了一个通过连接加密货币网络“挖矿”获取收益的产业，矿业。随后在这个产业中，矿机不断发展，出现了两种不同挖矿方式的矿机。

矿机厂商的为了提高矿机算力，通过计算晶元的工业组合，把非常多的计算晶元放在一起，然后运行Hash碰撞算法，这样的硬件里计算晶元多，临时存储空间较小，适合进行重复性较高，逻辑简单的运算，例如比特币的Hash碰撞算法SHA256，这种矿机被称为ASIC矿业，也就是专业矿机。

在ASIC还没有出现的时候，Hash碰撞计算都是执行在CPU以及GPU中计算的，后期发展为GPU矿机，但GPU因为可以进行逻辑较为复杂的运算，而可以在更多挖矿算法上使用，并且可以执行内存依赖性算法（在计算时对临时存储要求较大）的算法。例如以太坊的Ethash算法。

如果用GPU矿机计算比特币的SHA256算法，GPU矿机会因为算力较低没有竞争力，而如果用ASIC矿机计算Ethash，因为算法要求，是无法进行的，市场上的Ethash ASIC矿机的设计是根据Ethash算法要求设计的，与比特币的ASIC矿机算力表现差距很大。

以太坊的白皮书中写到了，以太坊未来会执行一个新的共识PoS，而这种共识并不是通过PoW的计算实现的，但在发展到所有节点都使用PoS共识之前，以太坊使用PoW建立了一条区块链，这条区块链被称为Eth1，运行Ethash算法，但Ethash算法同样可以利用密集的计算晶元来提高硬件计算能力（与比特币ASIC设计有明显差异），也出现了以太坊ASIC矿机。

在以太坊的社区内，对以太坊ASIC矿机一直存有抵制的声音，ProgPoW的出现，也是具有抵抗ASIC的意图（后文详解）。

ASIC矿机为什么会被以太坊社区抵制？

以太坊ASIC矿机的出现，是矿机厂商通过适合Ethash算法设计的，矿机算力与GPU算力差别不大，那以太坊社区中为什么会抵制ASIC呢？

这其中需要提及两个因素：一是ASIC矿机的挖矿成本相比GPU矿机挖矿成本略低，更好管理运维，二是ASIC的应用范围过窄。

例如闪电GPU矿机是由8块AMD RX 470 4GB显卡构成的，在挖ETH时算力大约237MH/s，额定功率大概在1250W，售价17000元左右，而例如ASIC以太坊矿机蚂蚁矿机E3，算力约为180MH/S，功耗约为800W，售价约为5700元左右。比较中，ASIC的成本更低。

比较低成本的ASIC让以太坊社区内的开发者和矿工预测到了ASIC矿机未来可能占领以太坊网络，这是一种“恐惧”，ASIC矿机因币价或大规模挖矿盈利性质而具备的高风险，是以太坊社区内部分人抵制ASIC的主因。

ASIC虽成本低，但对于矿工来说，ASIC矿机的可挖币种较少，且在挖矿之外的使用范围过窄，GPU矿机也被称为显卡矿机，作为通用计算设备，显卡可挖币种多，还能用作挖矿之外的其他用途，例如大数据运算、渲染等，抗风险能力优点会越发明显。

以太坊因长期以来的社区特性，对Ethash类内存依赖型算法情有独钟，为了抵抗ASIC，也为了更加优化矿工在Ethash算法对GPU的资源利用，以太坊开发者提出了ProgPow算法，是对Ethash算法的再优化。

用普通矿机制作的逻辑思考，PoW挖矿存在一个固定的算法，可以设计硬件（矿机）适应它，让其在执行算法的时候变得高效。但ProgPoW算法的设计是“相反的逻辑”，是通过研究硬件（也就是GPU），然后修改算法来匹配硬件。”

对于硬件来说，一个有效的算法需要匹配访问模式与足够的硬盘空间。ProgPoW 的设计针对区块链挖矿最常用的显卡，目前是AMD的Polaris和 Vega系列显卡，以及NVIDIA的Pascal 系列显卡。

ProgPoW提出后，矿工和开发者做了什么？

目前PoW币种里支持ProgPow算法的很少，大规模压力测试还不够。虽然这个算法对于硬件的适配能力的确很吸引人，但不确定性还存在。ProgPow算法使矿工挖ETH优势增大，也会造成一定的功耗升高。

面对这一不成熟的算法，争议纷纷。除技术外，反对者还提出了其他影响因素。

ProgPow算法激活方案EIP-1057发布后，有开发者提出了EIP2583，来反对ProgPow算法，提案中写到：

由于以太坊是一个拥有众多不同利益相关者群体的全球平台，因此对协议的重大更改要有明确的目标和广泛的支持至关重要。EIP-1057显然缺乏该支持，但仍在考虑激活。

EIP-1057建议用ProgPoW代替Eth1的工作量证明算法Ethash。此更改的既定目的是使ASIC矿机的用户处于劣势，以避免向Eth2过渡时，因ASIC而引起的有争议的分叉，但如果激活则与它自己的目标相矛盾，增加了这种不良结果的可能性。

如果以太坊将开始通过Eth2信标链发布从工作量证明过渡到权益证明。在以太坊的演变中，此时更改Eth1Hash算法会导致社区分裂，不应在精力集中在其他地方时引入技术风险。

比这些声明更重要的是，经过两年的辩论，EIP-1057在以太坊社区中未能达成共识，这已经消耗了大量开发人员的注意力和社区资源。迫使这种有争议的变化只会扩大当前的裂痕，对以太坊及其社区造成负面影响，并将持续数年之久，而这一切都没有明确的理由。

面对分歧，曾有开发者Ben DiFrancesco提出了妥协方案。先保持ProgPoW在Eth 1.0的后续中处于活动状态，在需要时触发它。但也就会先保持Ethash算法存在，等待GPU矿商剩切换到ProgPoW。但目前估计有60%的GPU在以太坊网络上进行挖掘，其中40%来自于Ethash ASIC(引用于Dev call)。如果不采取任何行动，因为ASIC比目前的GPU要高效，Ethash ASIC可能在未来几年接管大部分的Hash计算，这样GPU矿工也可能直接离开。

在争论焦灼之时，独立开发者kikx还披露了ProgPOW算法存在的一个漏洞，指出ProgPoW算法的Hash函数使用了一个64位种子，但ASIC可以“轻松”地强制执行，而不是像预期的那样进行挖矿。不会对以太坊当前使用的Ethash算法造成威胁，但使其无法真正实现抗ASIC的目标。

该漏洞在ProgPoW的设计分析文章中有所提及，如果根据ProgPoW算法设计了ASIC矿机，其成品性能及设计结构等与目前的GPU矿机近乎无异，也就从成本角度阻止了通过ProgPoW算法设计ASIC矿机。

Eth2临近后，矿工会面临什么？

严格的说，ProgPOW与Eth2并无直接关系，Eth2是PoS共识链，以太坊矿工只和PoW链有关，也就是Eth1链，在Eth2上线后，Eth1也会存在于以太坊中，其会成为以太坊网络的一条分片链，即打包部分数据。只要打包和出块正常，矿工的奖励是依旧的，这将与以太坊分配给Eth1链的交易打包数据相关。

这直接相关联的是所有矿工的收益。此外，还相关于矿工对PoS共识生态的信任，在如今的Eth1上，以太坊矿工的重要性举足轻重，转型PoS后，因Eth1链只是整个网络的一小部分，矿工在心态上也会受到影响。

ProgPoW事件，除了技术更新外，在事件发生上，更多出现了关于加密货币社区治理的问题，去中心化社区的决策，因为反复难以达成一致，在消磨着。

在为社区发展有利的因素外，更多切身利益者还思考了自身利益、未来信仰等等，一个事件反应出了方方面面的隐藏问题。矿工的选择最终还是和角色相关，不管哪一种矿机得到优化，大规模挖矿的优势还是会超过独立的挖矿个人实体。如果是矿工，要考虑成本与收益，如果是信仰者，则向社区更好的方向靠近，如果是开发者，可能会做出掺杂各种情绪的投票举动，继而牵一发引动整个社区。

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