POW:「區塊鏈」是時候將POW替換為POS了？_比特幣

一、前言

4月8日，國家發改委發布《產業結構調整指導目錄》將虛擬貨幣“挖礦”活動列為將要被淘汰的產業活動。前不久V神(以太坊創始人VitalikButerin)在社交媒體發表了PoS和分片將使區塊鏈的效率未來將提升1000倍的觀點，并致力于推動ETH由POW向POS轉換。昨天GavinWood博士(Polkadot創始人、Web3基金會的發起者)在接受巴比特訪談時更是直言“PoWisshit”。以上種種均表明通過消耗能源獲取代幣的POW機制已經不再符合發展要求，開始被越來越多的人詬病或摒棄，難道POW真的大勢已去，到了POS開始登臺表演的時候了么，POW將要被POS取而代之了么？目前這個誰也沒法下定論相信市場會給我們答案，自然法則永遠都是遵從優勝劣汰的規則的，本文僅從POW和POS的優劣勢兩個層面來分析一下這兩套共識機制。

Parameter宣布與Pebbles簽署業務協議:金色財經報道，韓國區塊鏈技術公司Parameter宣布與人工智能數據公司Pebbles簽署業務協議（MOU），共同構建基于區塊鏈的人工智能（AI）生態系統。[2023/8/31 13:08:31]

二、POW

POW即工作量證明機制，至于什么是POW以及POS我前面的文章《區塊鏈中的共識機制》有介紹這里就不贅述。

POW工作量證明流程如下圖：

POW工作量證明流程工作量證明的基本思想就是算力決定出塊權。如果你能解出一個PoW算法答案，你就可以出塊。簡單地概括下，可以理解為一個CPU一票，或者一個GPU、一臺礦機一票。它的好處首先是這個系統是無許可的。

數據：以太坊網絡平均交易費較上月下降約三分之一至7.34美元:6月5日消息，由于meme狂潮和MEV Bot活動，以太坊網絡的平均交易費在5月達到數月高點后，在6月的第一周大幅下降，已降至7.34美元，比上個月20美元的高點下降了近三分之一。就Gwei而言，根據Dune Analytics數據，Gas價格的每日中位數為1枚ETH的十億分之一，已從上個月近140 gwei的峰值降至24 gwei。[2023/6/5 21:16:59]

參與者不需要任何人許可，只要有機器有算力就可以參與——理論上甚至都不一定需要機器。如果說你可以手動算出一個區塊的哈希，并及時把這個上傳上去，別人也會承認這是一個合法的區塊。

還有一個是PoW投票行為本身成本是比較高的，不管用CPU、GPU還是用礦機，機器的成本和電力的成本，都是要實實在在花出去的。

美國法院裁定FTX可出售LedgerX、FTX Japan等四個子公司:金色財經報道，美國特拉華州破產法官周四裁定，FTX可以出售四個關鍵子公司，即衍生品交易平臺LedgerX、股票清算平臺Embed、 FTX Japan和FTX Europe。投資銀行Perella Weinberg現在被允許繼續出售，此前法院文件顯示，約117家公司有意購買FTX業務。出售通知將在大約三個工作日內發布。對LedgerX、FTX Japan、FTX Europe和股票清算平臺Embed這四家公司提交初步投標的最后期限將在1月18日至2月1日之間到期。[2023/1/13 11:10:29]

這就跟網站驗證碼的形式上有一點像，有一些驗證碼，人看了以后還是要花一點時間去識別里邊的數字或者字母到底是什么，然后才能輸入通過驗證。工作量證明一個最大的優點就是所投的票和投票權是綁定的：一旦投票成功以后，即使是投票者本人也修改不了投票的內容。

去中心化交易協議 0x 已聚合 Synthetix 在以太坊和 Optimism 上的流動性:8月8日消息，去中心化交易協議 0x 宣布已聚合 Synthetix 在以太坊和 Optimism 上的流動性，用戶通過 MetaMask、Coinbase Wallet 進行交易時已可以使用 Synthetix 上的流動性。[2022/8/8 12:10:23]

優點

1、匿名挖礦，無需許可，任何人都可以參與。

2、投票行為成本高，安全性高抗攻擊能力強。

3、投票成本與所投的票綁定，且結果不可篡改。

缺點

1、高延遲、區塊確認速度慢。

2、高能耗、不環保不符合可持續發展戰略。

3、用戶參與成本較高，高門檻降低了自身可參與性。

Messari分析師：如果礦工最終遷移到ETC，哈希率將大幅上升，想保持盈利的唯一方法是ETC價格上漲:金色財經消息，Messari分析師Dunleavy發推特表示，多年來ETC鏈上交易量和用戶基本沒有變化，應用程序不存在。從基本指標來看這條鏈沒有任何變化，開發者活動也沒有產生有意義的改變。97%的GPU挖礦收益來自Eth，2%來自ETC。

ETC的每日rwd約為70萬，而Eth為2400萬。如果礦工最終遷移到ETC，哈希率將大幅上升，導致采礦差異增大，將大部分礦工擠出美元盈利，想保持盈利的唯一方法是ETC價格上漲。[2022/8/2 2:51:56]

所有POW機制的區塊鏈，都依賴于資源消耗，以此保護其網絡免受惡意攻擊者的攻擊。目前基于POW算法的代幣有BTC、ETH、LTC、Dash、Zcash、BCH、XMR等。

以比特幣為例比特幣電力消耗背后的數學原理，下面是使用公知數字的簡單模型：

當前比特幣網絡的算力大約為50exahashes/s。市場上最常見的挖礦硬件仍然是S9螞蟻礦機，其算力平均值為13terahashes/s。換算一下，今天比特幣全網的算力大約為50,000,000terahashes/s,也就是相當于3,846,000臺S9螞蟻礦機的算力……是的，超過300萬臺S9礦機。

雖然市場上還有其他的硬件，其中包括一些最新的、更節能的礦機產品，但使用S9來估算依舊是一個很好的方法。

市場上，絕大多數的機器都是7＊24小時工作的，計算能量消耗的數學公式如下：

在實踐過程當中，一臺S9的功率約為1500瓦。所以每天每臺機器的耗電量為1,500x24=36kWh。在一個月內，一臺S9將消耗掉1,080千瓦時的電量。

因此，如果你乘以3846000臺機器，你就會發現，比特幣網絡所耗電量相當于一個國家的用電量。

當前，比特幣網絡一天所耗電量為：1億3840萬千瓦時。如果不考慮增長，一年的耗電量為：505億千瓦時。為了更好的對比，每年約505億千瓦時的用電量，使得比特幣網絡的耗電程度排在了阿爾及利亞以及希臘這兩個國家之間，位列全球第47位。

這還僅僅只是比特幣一個幣種一年消耗的電力，如果再加上其他基于POW機制的代幣的電力消耗，數據還是非常震撼的。

而挖礦所需的設備“礦機”基本使用一年左右就會被淘汰掉，而淘汰掉的設備要么當廢品回收要么直接廢棄，對資源也是一種極大的浪費。

所以很多人認為工作量證明并不是真正的工作量證明。正在做的不是工作量，正在做的是浪費。所以PoW中的“W”真正代表的是Waste，它是ProofofWaste；PoW實際上是一種化石燃料共識。

三、POS(ProofofStake)

POS即權益證明機制，當你持有幣，你就有記賬權，然后有投票權。你的投票權和你持幣的數量是成正比的，這就是一個幣一票。簡單來說，你持有的幣越多，投票的權力就越大。

PoS協議的基本框架是按所有的參與者的持幣量，去分配打包權和投票權。在PoS的系統里邊打包和投票兩件事是分開的，它也可以分開——PoW系統里這兩個其實是一回事兒。

分配完打包權以后，拿到打包權的人就有資格出一個候選區塊。這個區塊里面包含要處理的交易，并且有他自己的簽名。候選區塊并不意味著就會被加入共識，在廣播候選區塊以后還需要由那些有投票權的人去投票。

PoS共識機制是在12年被SunnyKing首次提出的，第一個PoS幣種是Peercoin，當年巔峰市值是全球第三。目前采用PoS共識機制的主要幣種有ETC、XTZ、NXT、ARDR、ATOM、DOT等。

優點

1、礦工和持幣者利益一致，不會出現51%攻擊風險。

2、低延遲、區塊打包速度快用戶體驗好。

3、無需耗能挖礦，環保節能符合綠色發展理念。

缺點

1、非匿名、有許可，節點數量有限有中心化的傾向。

2、投票行為成本低，會造成無利害攻擊。

3、投票權可復用可轉讓，有長程攻擊風險。

四、總結

這里不討論POS是否會取代POW，好的算法機制需要時間和市場的驗證，沒有哪個機制會一直適用于社會發展，一定時期內可能會存在一個當時最好的算法機制。

當隨著時間的推移社會的進步技術的成熟，必定會有一個更好的算法機制出現，這是事物發展的必然過程。就像電力的早期發明者沒有嘗試發明太陽能技術或地熱能源。但隨著時間的發展，事情總會發展到這個階段。

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