POS權益證明機制的去中心化是偽命題

孫哥說天下發表於2020-12-16

波卡、Near Protocol、以太坊 2.0 ,還有目前其他知名的區塊鏈平臺,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專案方的選擇。

首先,與 PoW 相比,PoS 消耗的能源要少得多。其次,PoS 鏈的社群可以直接銷燬攻擊者的資金,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,因此受到攻擊的機率更小;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 還能提高可擴充套件性: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 可以透過完全中立、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專案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(包括專案方)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體挖礦獲得代幣的 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建立賬戶,完成 KYC/AML 流程,關聯銀行賬戶,等待驗證透過,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,該網路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,支援整個網路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件傳遞、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路(使用者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、開發狀態等等資訊,並可能需要轉移資金。“無需許可” 的網路能簡化大部分的過程,但在 PoS 網路上就顯得非常複雜。

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  • 想要完整驗證 PoW 鏈所需的資料就存在鏈上:主鏈始終是計算量最大的鏈。舉例來說,你不需要任何外部資訊,就能完整地、獨立地、客觀地驗證整個比特幣網路及其包含的交易。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% 信任某個節點給你傳送的關於該鏈的資料,不然你無法確定當前收到的 PoS 鏈的訊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 網路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路的安全性。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 和區塊雜湊的形式,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,及分散式特性。

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  • 要在 PoW 鏈發起分叉的代價很高昂,因為分叉鏈如果要穩定執行,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 網路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:即便網路無法同步,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,整個網路可能無法出塊,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,並搜刮走大部分的區塊獎勵。

 

pow不會消失,正如比特幣不會消失一樣,隨著大量的專案為了躲避所謂耗費資源的pow機制,對外宣稱可以達到1000甚至更高的tps,pow機制的礦幣將得到大眾的歡迎和熱捧,pow機制tps過於低,不過在分片的加持之下是可以達到傳統網際網路一樣絲滑的。

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分片是目前區塊鏈最難的一個技術沒有之一,分片要解決的就是區塊鏈不可能三角的問題即:安全、易擴充套件、高速。

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目前純pow分片成功的幣種,僅此tera一家,已經開發成功,並在一場ama之中宣佈上線主網,屆時將迎來一個新時代:絲滑和零手續費(沒有任何一家可以做到零手續費,這機制你們可以探尋一番。以太坊擁堵高手續費早已經怨聲載道。)

Tera可以作為底層的技術,為其他公鏈提供絲滑安全易擴充套件的服務,它獨特的分片技術、獨特的演算法、獨特的機制,傲視群雄。

Tera太過於前衛,以至於有的人不能理解,事實正是如此,如果不能遠眺,我們永遠看不到前方是一條康莊大道。

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路的價值在負迴圈中崩潰;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迴圈。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路的價值。)(譯者注: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,比如鏈執行中的 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路的價值,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路價值,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 網路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(p.s. 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 本身不是一種共識演算法,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。


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