比特币历史数据:权益证明与工作量证明:哪一个更公平?

  这是两篇文章中的第一篇,深入探讨了权益关系证明和工作量证明共识算法之间的永恒争论。这一部分将集中在基础上,同时讨论财富集中和不平等的问题,这通常是所有社区争论的中心。

  比特币(BTC)和许多最初的加密货币都是作为纯粹的工作量证明系统而诞生的。

  权益证明(Pos)最早由Peercoin于2013年提出,该项目至今仍在运行。

  与以太坊 (ETH)相比,Peercoin对PoS的普及所做出的贡献可能要小得多,而以太坊的目标是从PoW过渡到Pos,这是一个非常漫长的过程。像Cardano (ADA)这样的项目完全避免了PoW,在使用正式的方法来评估协商共识机制之后再决定PoS。

  比特币和门罗币 (XMR)社区仍然是采矿和工作量证明的最坚定支持者。

  什么是共识算法?

  在任何区块链中,共识算法都是为了解决网络参与者之间的信任问题而设计的。共识算法用于支付,是使加密货币发挥作用的复杂密码拼图的最后一块。

  交易的基本特征,如所有权和金额,很容易通过公钥密码术来验证,公钥密码术通过基本的数学属性来工作。

  共识算法的存在是为了缓解“双重”攻击,即恶意参与者可以将同一枚币花两次(或任意次数)。要解决这个问题,需要慎重决定这两项开支中哪一项是有效的。

  这个问题没有纯数学的解决办法。相反,共识算法结合了密码学和经济激励来维护一个功能网络。

  比特币的共识基于一个简单的规则——最长的区块链是唯一有效的。该系统后来被称为Nakamoto Consensus,以纪念比特币的匿名创始人。

  为了实现这个概念,在每个链中添加块必须是相对困难的。这就是工作量证明和挖掘的用武之地。每个块都通过加密技术进行保护,这些加密技术要求矿商提交计算能力以添加块。

  由于计算能力与用电量成正比,比特币直接受到一个基本物理量——能量的保护。

  在权益证明下,网络通过承诺一定数量的资本(以网络自身的代币形式)来保证自身的安全。它的安全性直接来自于网络的经济价值——购买多数股权的成本有多高。

  但是PoW网络的经济价值与安全性也有着密切的关系。矿工得到代币作为奖励,这意味着币价值越高,他们赚的钱越多。

  新矿商被鼓励增加更多的硬件和花费更多的精力来获得他们应得的回报——这增加了安全性。随着时间的推移,每个矿工的利润都趋向于由电价决定的经济均衡。

  因此,用于采矿的电量取决于代币的排放率和市值,而与网络的性能或活动无关。许多PoS的支持者认为这是PoW最大的问题。

  能源问题

  Cointelegraph采访了Cardano背后的实体之一IOHK的首席科学家Aggelos Kiayias,以了解他们使用PoS的更多决定。

  “工作量证明的成本和能源消耗方面无疑是一个考虑因素。我们很自然地会想:‘有没有可能得到一种协议,它与比特币的区块链有着类似的配置文件,但却在某种程度上没有相同的能量消耗?’”

  比特币开采的用电量相当可观,根据2019年7月的最新估计,其年化用电量为70太瓦时。这接近于一个像奥地利这样的欧洲小国的总用电量——从这个角度来看,它占全球用电量的0.28%。

  比特币对环境的影响备受争议,2019年7月的一份报告估计,74%的比特币开采是通过可再生资源完成的。门罗币和比特币的PoW支持者经常辩称,用于采矿的能量并没有“浪费”,因为有必要确保共识算法的弹性和去中心化。

  Decred的项目负责人杰克?约科姆-皮亚特(Jake Yocom-Piatt)同意其对环境的担忧,但不认为PoS一定是解决办法。在接受Cointelegraph采访时,他说:

  “Pow确实对环境不利。但是,必须认为这是所提议的第一个和最简单的协商共识制度。未来肯定有办法改善Pow状况。的”

  虽然权益关系证明也涉及到授权过程的能源消耗,但一般认为它比同等的工作量证明解决办法所耗费的能源少得多。然而,许多人认为,为了实现这一点,它在太多事情上妥协了。

  信任PoS的历史

  根据Yocom-Piatt的说法,纯PoS是可逆的,这意味着它的历史是可以改变的。这与比特币开发公司Blockstream的数学家安德鲁·波尔斯特拉(Andrew Poelstra)在2015年的一篇论文中提出的观点类似。

  Poelstra认为,用户不可能依靠权益关系证明来断言某个特定块是有效的,因为权益关系本身依赖于区块链中先前的权益关系,而这些权益关系最终是毫无根据的。他写道:“因为没有统一的时间(对新用户来说,没有统一的历史),所以无法区分‘现在’持有货币的用户和‘曾经’持有货币的用户。”

  相比之下,POW的历史可以通过数学验证是正确的,只有重新创建其整个采矿历史,才能伪造POW的历史。正如Poelstra所指出的,PoS的支持者会争辩说,只要短期的历史能够得到保护,旧块中的变化就会“与系统参与者所记忆的历史相矛盾”。

  按照他的说法,这“将比特币的信任模式”转变为一种共识依赖于永远在线的同行的模式。尽管他相信这在理论上是可行的,但他认为,这种信任模式“容易受到法律压力、对‘可信’实体的攻击和网络攻击的影响”——简而言之,它对审查的抵抗力更弱,权力也更去中心化。

  PoS的支持者同意协议外的某种社会协调和共识是维护其安全性所必需的,但是他们认为PoW系统最终也依赖于社会共识。

  在这条战线上没有明显的赢家。这是一场哲学上的辩论,它取决于每个人的观点,即积极依赖社会共识是否是减少用电量的一种可接受的妥协。也许正是因为这个原因,这场辩论已经转移到其他有争议的话题上。

  权益关系证明vs工作量证明

  经济公平是两种共识经常争论的一点。根据去中心化的原则,双方都寻求将不公平进入生态系统或日益扩大的贫富差距等问题最小化。

  权益证明通常被认为是一种“富人变得更富”的制度,因为它奖励资本所有权的方式。在Reddit的AMA上,以太坊基金会的代表认为事实正好相反:在这两种情况下,拥有一项资产都是为了寻求该资产的收益。两者的区别在于,在PoS中,资本与收益的映射更加直接和公平(即购买代币、锁定代币、履行职责、收益,而在PoW中,资本与收益的映射高度依赖于协议外因素。”

  在Cardano网络中,Kiayias强调PoS对“富人的美元”和“穷人的美元”没有区别。”他解释道:“如果你仔细研究工作体系,就会发现,它们并不能给你一个完全平等的(共识)版本……而在权益制度的证明中,原则上,你可能会遇到穷人口袋里的一美元和富人口袋里的一美元力量相等的情况。”

  Balance是一个在EOS上设计算法稳定的项目,其首席执行官也同意以太坊基金会的观点:“我完全支持这种评估。只要给定的代币在公开市场上是可获取的,高度可替代的代币就不会产生任何进入壁垒,也不会导致任何差异。”

  他们一致认为,由于“协议外”因素的积累,矿业增加了贫富差距。许多PoS的支持者认为,批量折扣、早期甚至独家访问新硬件——所有这些都使得工作量证明在本质上是不公平的。

  Poolin副总裁亚历杭德罗?德?拉?托雷(Alejandro De La Torre)的看法恰恰相反——协议外的优势让工作证明变得公平。Poolin目前是全球最大的比特币挖矿池。在接受Cointelegraph采访时,他说:“在我看来,创造一个新的芯片的可能性,加速采矿平台的操作系统,或者任何其他的发现,都能让你在PoW采矿中获得优势,这就是为什么PoW是更公平的‘加密经济’协议的本质原因。 PoS只依赖于拥有核心资产;你拥有的越多,你赚的也就越多。没有其他的方法来改善你在PoS挖掘的情况,当然除了购买更多的基础固定资产。”

  机会平等才是最重要的

  Cointelegraph还采访了杜克大学(Duke University)国际商业教授坎贝尔·r·哈维(Campbell R. Harvey),以进一步了解经济差异的概念以及它与共识机制的关系。在总结他对区块链经济学中贫富差距差距的立场时,他说:“是的,对PoS的一种批评是,富人变得更富。在PoW中,它更多的是一种业务操作,矿工不需要持有BTC、ETH等。在PoS机中,你需要保持。”

  Harvey认为,这两种制度具有不同的经济性质,侧重于PoW的商业运作方面——在这种情况下,矿商可能出现负利润、被淘汰或彻底失败。他解释说:“我不认为现代矿业是财富分配的一个重要因素。事实上,大量的采矿活动之所以过时,不是因为年代久远,而是因为BTC价格的波动。”

  当被问及大宗商品折扣是否加剧了贫富差距时,他回答说,这是一种被称为规模效率的正常经济现象。按照他的说法,采矿业“与其它任何行业没有什么不同”。

  Harvey接着解释说,财富不平等在任何自由市场体系中都是普遍存在的,因为天生的技能禀赋和运气都是不同。他继续说:“我们通常关注的是机会的不平等,而不是财富。在一个自由市场中,任何一个有好点子的人都应该能够进入前1%。”

  从机会的角度来看,权益证明系统通常是公平的。Harvey以委托权益证明的模式为例,在这种模式下,“即使是小股东也可以通过委托他们的部分股权来参与矿商的奖励。”

  不过,堆栈池和委托模型通常出现在任何PoS系统中,它们也可以通过额外协议度量来实现—类似于PoW挖掘池。

  但是De La Torre认为机会平等也适用于ASIC矿业。他解释说:“从历史上看,机器在被淘汰前可以使用三到四年,比如坏掉、难度太高等等。正如我们现在所看到的,随着强大的[Bitmain] S9时代的结束,采矿业的整个周期又开始了。这个周期是新矿商、新操作系统(OS)的诞生,以及全球范围内更廉价电力的来源。这个周期也带来了想要利用PoW采矿的新参与者。”

  采矿并不总是一样的

  Kristy Leigh-Minehan是Genesis矿业公司的前首席技术官,同时也是ProgPow的创始人之一,她认为许多针对PoW的平等问题都与ASIC矿业有关。当使用消费者硬件进行开采时,它们的广泛可用性减少了许多被认为是不公平的竞争做法。她解释说: “cpu和gpu有现有的供应链,每天用于向全世界成千上万的个人分发数据。因此,当你建立一个利用硬件的工作算法证明时,你是在搭供应链和分销渠道的便车,而不是创造和发明你自己的。”

  在她看来,确保“Alice和Bob有相同的能力获得一枚币”在设计合适的PoW算法时是至关重要的。她承认,矿业公司总是倾向于专业化和优化运营,因此关键是要确保矿业公司在资本支出方面公平竞争。

  由于规模效应,亚洲集成电路的资本支出(CapEx)可以大幅减少。另一方面,对于普通人来说,gpu和其他消费硬件更便宜、更容易获得。

  POW的基本贡献

  Minehan坚信GPU矿商对网络活动的贡献——尤其是在早期。她强调,“人们不想把辛苦赚来的菲亚特花在神奇的互联网货币上。”另一方面,她认为用已经拥有的计算机能力来做贡献是一个更合适的提议。

  事实上,首次代币发行的概念本质上是在“神奇的互联网货币”上花钱。但这种情况不可能自己发生——这是比特币和以太坊奠定基础的结果。

  前者使“神奇的互联网货币”的整个概念合法化。从2009年1月的genesis比特币区块到2010年5月22日著名的Bitcoin pizzatransaction——第一次给BTC一个法定价值——之间过去了17个多月。

  在此基础上,以太坊于2013年成为第一批ICO之一,并证明了这一概念是可行的。

  在一个风险环境中,分发最初的比特币基本上是不可能的。发行认为,只有在网络稳定下来之后,才有可能过渡到打POS。

  Yocom-Piatt还强调PoW是“质量的熵源,以确保代币的公平分配。Peercoin也依赖PoW进行初始发行。

  系统是不同的,不一定更好或更坏

  总之,正如Harvey所指出的那样,关于权益关系证明和工作量证明在经济上平等的辩论也许是看待这个问题的错误方式。很难得出这样的结论:一种制度比另一种制度更能集中财富。

  在大多数PoW系统中,矿商可以获得相对于其他公司的不公平优势,但他们也可能失败并失去全部投资,而这并不是他们自己的错,而这在PoS系统中通常是不可能的。

  Yocom-Piatt的项目是一个混合项目,他总结说“纯PoS与纯PoW有本质的不同。”

  他认为,杂交可以让Decred从这两个世界的优点中受益。pow方面“作为游戏化时间戳的一种方式工作得很好”,因此确保了不变性,但是仍然需要PoS来调整治理的激励机制。

  Yocom-Piatt特认为,与加密货币相比,矿商的利益与加密货币的联系不那么紧密,这导致了治理环境中的缺陷。

  Decred的经历可能表明,就反对POW的立场进行辩论是错误的。将两者结合起来,似乎可以弥补它们各自可能存在的任何弱点——这一点不适用于其他区块链辩论,比如Ethash与ProgPow的辩论。

  但是从治理的角度来看,最近exchange对Steem的接管强调了控制代币的人必然是这些代币的所有者。

  本系列的第二部分将深入探讨治理在PoS和PoW中的工作方式。

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