与POW相比，POS的优势在哪里？
撰文：VitalikButerin
编译：Tyronepan-BifrostFinance
编者按：今天，也就是9月15日，以太坊将发生其历史上最大的协议升级——TheMerge，完成之后，共识机制将从POW转向POS。在这个特别的日子，小编带大家回味V神在2020年推特上发布的一篇名为《WhyProofofStake》的文章。V神认为，PoS共识机制下的区块链网络，比PoW更安全，面临攻击的防御措施比后者更完善，且参与验证的门槛更低。
为什么选择ProofofStake(PoS)?
相较于PoW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。
V神：Community Notes可能是主流世界中最接近“加密价值”实例的东西:金色财经报道，以太坊联合创始人Vitalik Buterin发布最新博客《What do I think about Community Notes?》。V神表示，Community Notes是一种事实核查工具，有时会在推文上附加上下文注释，就像上面Elon的推文一样，作为事实核查和反错误信息的工具。它最初被称为Birdwatch，并于2021年1月首次作为试点项目推出。
但是Community Notes最让我感兴趣的是，尽管它不是一个“加密项目”，但它可能是我们在主流世界中看到的最接近“加密价值”实例的东西。Community Notes不是由一些集中挑选的专家编写或策划的；相反，它们可以由任何人编写和投票，哪些注释显示或不显示完全由开源算法决定。Twitter站点提供了详细而广泛的指南，描述了该算法的工作原理，您可以下载包含已发布的注释和投票的数据，在本地运行该算法，并验证输出是否与Twitter站点上可见的内容匹配。它并不完美，但令人惊讶的是，它接近于满足可信中立的理想，同时，即使在有争议的情况下，它也令人印象深刻地有用。[2023/8/16 21:26:37]
-基于GPU挖矿的PoW
V神：ETH2尚未决定转账是否要在新分片上指定访问列表:以太坊创始人V神今日发推称，ETH2还没有决定是否要求转账在新分片上指定访问列表。生成已访问帐户列表和创建见证的阻塞提议器足以启用无状态客户端。[2020/7/28]
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。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。
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。
V神：很高兴黑客攻击推特只是为了比特币:7月16日消息，V神在推特表示，很高兴这是一个由比特币利润驱动的黑客，而不是那些目标与金钱没有多大关系，而且远不只是窃取加密货币的人。
因为他们本可以操纵股市，操纵即将举行的美国总统大选，将私人数据泄露给黑网，甚至发动战争。[2020/7/16]
攻击总成本：$486.67+$0.08=$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，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。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%。
V神：EIP 1559将缓解以太坊当前面临的三大问题 新方案将更易被矿工接受:EIP 1559被认为是以太坊的下一个大手术，对此，以太坊联合创始人V神（Vitalik Buterin）整理了一份常见问题解答对EIP 1559做出详细阐述称，EIP 1559将缓解以太坊当前面临的三大问题：1.交易费用水平的波动性与交易的社会成本之间的不匹配。从直觉上看，这种费用调整机制在短期内看就像是一个固定费用，而从长远来看，它代表着一个上限。在基本上公链会并存的背景下，固定费用可能要比设置一个上限要更好。2.第一价格拍卖机制的效率低下问题。EIP 1559用一个固定价格的销售来代替拍卖（除非在短期内，区块完全填满，直到费用赶上），从而消除了第一价格拍卖机制的低效性，并使费用估算变得非常简单。3.无区块奖励区块链的不稳定性问题。EIP 1559创建了一种类似于永久性区块奖励的机制，从而缓解了仅收费区块链（指没有新区块奖励的区块链）的许多不稳定问题，而无需实际永久发行。
V神表示，新方案将更易被矿工接受。据悉，EIP 1559是旨在改变以太坊费用市场的提议，主要的变动涉及：1.目前1000万 gas限额会被两个数值所取代，一个是“长期平均目标”（1000万），另一个是“每个区块的硬上限”（2000万）；2.交易需要支付一个基础费用（BASEFEE，它会被燃烧掉），该费用按区块进行调整，目标是确定一个value值，使得区块gas平均使用量保持在1000万左右。[2020/5/6]
攻击总成本：$0.9每天*6.667年=$2189
声音 | V神：Uniswap v2能够抵御闪电贷攻击:V神（Vitalik Buterin）今日转发Uniswap创始人Hayden Adams的推文并评论称：“计划中的Uniswap v2价格预言设计能够抵御最近的闪电贷攻击。”[2020/2/19]
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，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!
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，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。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。
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“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，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，在权益证明中有一个内置的“惩罚”机制，通过这个机制，攻击者的大部分股权将被自动销毁。对于其他更难发现的攻击，社区可以在少数用户激活的软分叉上进行协调，攻击者的资金再次被大部分销毁。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。
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。
PoW的优势
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，其它的压力很可能会占据主导地位。
2.PoS需要“弱主观性”，PoW则不需要
关于“弱主体性“的概念，。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。
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