- 密碼學貨幣挖礦過程中，使用權益證明（PoS）機制能夠大大降低能源消耗，但這麼做有什麼代價呢？代價是—— 要在PoS 機制中達成共識，得依靠龐大的數據中心，而非人們日常使用的設備。圖片來自Unsplash 網站的Kvistholt Photography -

波卡、Near Protocol、以太坊2.0 ，還有目前其他知名的區塊鏈平台，大多選擇使用權益證明機制（PoS）取代工作證明機制（PoW，驅動比特幣及以太坊的原始共識機制）。因為PoS 的某些優勢能解決現有區塊鏈遇到的一些阻礙及限制，我們完全能理解當前這些項目方的選擇。

首先，與PoW 相比，PoS 消耗的能源要少得多。其次，PoS 鏈的社區可以直接銷毀攻擊者的資金，因此（理論上來說）PoS 能夠讓攻擊（51% 算力攻擊）的成本變得更加高昂，因此受到攻擊的概率更小；PoW 抵禦攻擊的手段相對就比較有限。配合其它流行技術（就是分片機制），PoS 還能提高可擴展性：動態地將驗證者圍繞不同分片隨機分組，可阻遏針對任一分片的攻擊。

但必須說，PoS 也存在一些容易被忽視的短板。我一直向大家表示我不喜歡PoS ，我認為有必要在此列出理由並附上說明。

PoS 不能用於初始的代幣分發，但PoW 能辦到—— 因為PoW 可以通過完全中立、無需許可的機制分發代幣。 PoS 要求人為地提前將代幣分發給潛在的權益人（staker），這可能會導致代幣最終集中在項目方的朋友或投資人手上，這是我們不希望看到的。從技術上來說，PoS 無法實現“免准入門檻”（permissionless），因為任何想成為PoS 鏈的權益人都必須在一開始說服某人（包括項目方）把代幣賣給自己，這使得進入PoS 鏈的門檻變得更高—— 相比於能用已有的硬件挖礦獲得代幣的PoW 鏈（比如比特幣，或是即將上線的Spacemesh）；光是為了取得最初代幣，每個想成為PoS 鏈的代幣持有者必須先在交易所創建賬戶，完成KYC/AML 流程，關聯銀行賬戶，等待驗證通過，等等一系列流程；好不容易獲得代幣後，才能開展PoS 鏈上的其他行為。上個問題還會衍生出：一旦出現有一方（或多方合謀）控制了超過全網50% 的代幣，該網絡就會陷入永久的操控。更糟的是，因為任何一方都能將資金分散放在無數的小額賬戶中，所以這個“挾持” 過程很可能不會被其他人發現；PoW 的“無需許可” 屬性讓其免於出現這個問題。作為驗證者，參與PoS 共識機制的門檻很高。驗證者通常需要持有價值大於$1000 的質押代幣，並且必須精通整個系統的複雜架構；這種高參與門檻將許多潛在的驗證者拒之門外，並造成整個系統更加中心化—— 事實上，現今絕大多數PoS 鏈的驗證者就只由少數幾家公司擔任。除了要面對技術上的挑戰，支持整個網絡的驗證者運作還需要持續進行大量的社會協調——包含對驗證者持續進行文檔傳遞、教育、以及常規的溝通；在真正的實踐中則需要整個區塊鏈生態系的多個組織來配合完成。對於有委託機制的網絡（用戶可委託出塊權給其他人），驗證者需要開展活動來吸引質押資金加入，而大的資金方需要同步知道驗證者的聲譽、故障狀態、更新狀態、開發狀態等等信息，並可能需要轉移資金。 “無需許可” 的網絡能簡化大部分的過程，但在PoS 網絡上就顯得非常複雜。想要完整驗證PoW 鏈所需的數據就存在鏈上：主鏈始終是計算量最大的鏈。舉例來說，你不需要任何外部信息，就能完整地、獨立地、客觀地驗證整個比特幣網絡及其包含的交易。但對於PoS 鏈並非如此，因為PoS 的“無利害關係” 特性會導致弱主觀性問題。在PoS 機制下，偽造一條完整的鏈不需要涉及任何工作量證明，因此除非你從創世區塊開始就關注著某條鏈，或是100% 信任某個節點給你發送的關於該鏈的數據，不然你無法確定當前收到的PoS 鏈的消息是否真正來自主鏈。 （具體來說—— 當驗證者在取回其質押的資金後，不論是被利誘或是自己主動，他都能隨時、無成本地構建一條分叉鏈。）PoS 的安全性像個銜尾蛇：整個PoS 網絡的安全性依託於用於質押的代幣價值；但是，代幣的價值也取決於網絡的安全性。一旦發生黑天鵝事件（如，代幣的市場價格暴跌），則整個PoS 系統很有可能崩潰。 [注1]對於區塊鏈來說，有個可靠的隨機數來源非常重要。 PoW 在運作的過程中，能夠自然地以nonce 和區塊哈希的形式，持續為系統注入偽隨機數的seed 。相比之下，PoS 必須想辦法自行構建隨機數；從安全性的角度出發，在這種情況下很難同時保證隨機數的安全性、無偏性，及分佈式特性。要在PoW 鏈發起分叉的代價很高昂，因為分叉鏈如果要穩定運行，則必須控制足夠多的算力避免攻擊（存在分叉鏈遭到算力攻擊的先例）。相反，在PoS 系統中，只要攻擊者在分岔的當下更改驗證者集，就能完成對PoS 鏈的分叉。這使得在PoS 鏈發起分叉更為輕鬆，代價也更低。 [注2]因為代幣持有者通常會將代幣放在大交易所，所以對PoS 鏈來說，交易所通常會把持大量的話語權及獲得大量的區塊獎勵，問題是交易所通常不會將這些收益和真正的持有人分享，所以PoS 網絡往往會被大交易所把控。 PoW 在抵禦攻擊方面，表現得更為簡單自然：即便網絡無法同步，或是某些礦工掉線，其他礦工還是能繼續出塊，並且始終知道哪一條是主鏈。 PoS 比較複雜的原因在於，如果過多的驗證者掉線，整個網絡可能無法出塊，而且要從錯誤的共識狀態恢復更加困難。 [注3]

簡單來說，PoS 讓人感覺像是區塊鏈出現之前的舊玩意兒——— 少數的富人控制著大量的資金，並蒐刮走大部分的區塊獎勵。雖然為了特定目的選擇PoS 的行為沒錯，但這有違我投身區塊鏈領域的初衷。

PoW 當然也有自身的問題，最嚴重的莫過於它巨大的能耗，而且區塊獎勵已經完全被專業礦工壟斷—— 這意味著PoW 挖礦存在嚴重的中心化（我們再也不可能在家中自行挖礦）。所以我選擇加入Spacemesh 的開發工作，其中一個主要原因就是Spacemesh 採用一種新的共識機制——Proof of Spacetime(PoST) ，它解決了PoW 的問題，同時也避免了PoS 的短板。雖然Proof of Spacetime 比較複雜，但Spacemesh 測試網已經成功運行數月，至少在理論上證明該機制可行。

區塊鏈技術還處於初期階段，我認為PoW 或PoS 都不是最終或最好的共識機制，我們還有很大的提升空間。我對PoST 的前景，以及其他在區塊鏈領域不斷的創新感到無比興奮。

你對本文有什麼認同或反對之處，或是認為遺漏了哪些內容？最令你覺得感興趣的共識機制是什麼？請留言告訴我！

注：

1. 同樣的，對比特幣來說也是如此—— 比特幣價格暴跌會導致礦工停止挖礦，進一步會使整個比特幣網絡的價值在負循環中崩潰；法幣也是，如果美國政府失去人們的信任，則美元相對於其他貨幣會貶值，美元貶值會造成政治和經濟動盪，接著使得更多人對美元失去信心......對於所有不具備內在價值的東西來說，都有可能陷入這種死循環。 PoS 還很新穎，缺乏足夠的驗證，時間會告訴我們PoS 在市場極端情形中的表現。

2. 這是缺點，還是特性？ —— 取決於你怎麼看待分叉鏈。我其實還挺喜歡分叉鏈，所以我更傾向於將它視為一種特性；但如果你站邊“分叉破壞價值” 的想法，那你可能會不同意我的觀點。 （我在本文將其描述為缺點，是因為大部分人認為分叉會破壞網絡的價值。）（譯者註：作者在這裡對兩類“分叉” 缺乏辨析。分叉有兩種，一種不會使人們陷入辨識的疑難，比如BTC/BCH 分叉，因為共識規則不同，而且兩條鏈都各有主鏈，因此不會有辨識的疑難；但另一種會使人們陷入辨識的疑難，比如鍊運行中的reorg，以及51% 攻擊，還比如這裡說的對PoS 共識的長鏈攻擊。後者很明顯會削弱乃至破壞網絡的價值，因此後者的難易程度是安全性的指標之一。但前者不必然會破壞網絡價值，也不是安全性的指標。作者喜歡的是前者，但文中比較的是後者的難易程度）

3. 從直覺判斷，對於PoW 我們可以隨時圍繞客觀上最長的鏈重新建立共識；但如果PoS 網絡出現延宕導致無法在正確的驗證者集上達成共識，並沒有簡單的方法可以馬上重新建立共識（ps 我還未找到關於此議題的相關研究，還請大家協助，謝謝）。當然，PoS 本身不是一種共識算法，不同的機制對於此問題的處理方式不同，具體實現細節取決於整體的系統架構。

（完）

（文內有許多超鏈接，可點擊左下”閱讀原文“ 從EthFans 網站上獲取）

原文鏈接:

https://www.etherean.org/blockchain/consensus/2020/06/27/why-i-dislike-proof-of-stake.html

作者: Lane Rettig

翻譯&校對: IAN LIU & 阿劍