Vitalik：PoS優於PoW的三大關鍵因素
來源|vitalik.ca
作者| Vitalik Buterin
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作者| Vitalik Buterin
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作者| Vitalik Buterin
編者註：本文原由Chih-Cheng Liang和Hsiao-wei Wang翻譯為繁體中文，由於表達習慣不同，考慮到簡體中文讀者的閱讀體驗，ECN對本文進行了簡體轉化和二次校對。
感謝Chih-Cheng Liang和Hsiao-wei Wang對本文進行
中文翻譯
權益證明(Proof of Stake, PoS) 在區塊鏈安全性上優於工作量證明(Proof of Work, PoW) 的關鍵因素主要有三。
理解這點最簡單的方式就是把權益證明和工作量證明擺在一起看，假設每天有$1的區塊獎勵，攻擊此網絡所需的成本是多少。此處你可以便宜租到GPU，所以攻擊網絡的成本就只是租到足夠的GPU 算力以超過現有的礦工。每產生$1 的區塊獎勵，現有礦工的成本將近$1 (如果成本高於$1，礦工就會因為無利可圖而退出，反之新礦工就會加入進來獲取利潤)。因此，攻擊網絡的成本只需要高於$1/天，而且可能只需要持續幾個小時。
此處
基於ASIC 的工作量證明
此處
ASICs 其實是資本成本：當買進ASIC 時你預期大概可以用兩年，因為它會慢慢耗損或是被性能更好的硬件取代。如果一個鏈被51% 攻擊了，社群大概會更換PoW 算法來做出應對，而這時你的ASIC 就會失去價值。平均而言，挖礦成本約為1/3 的經常性成本與2/3 的資本成本(詳見此處。
)。因此，每$1 的區塊獎勵上，礦工每天會花~$0.33 在電力與維護上，並花費~$0.67 在他們的ASIC 上。假設ASIC 可以用大約2 年，礦工會需要為單位ASIC 硬件花費$486.67。
譯註：$486.67 = 365 天x 2 x $0.67 資本成本
總攻擊成本：$486.67 (ASICs) + $0.08 (電力與維護) = $486.75
譯註：此處電力與維護成本也是假設攻擊時長6 小時
話雖如此，值得注意的是ASICs (相較GPU) 帶來較高的安全性是以中心化的高代價換來的，因此
加入ASIC 挖礦的門檻也非常高
權益證明Proof of stake權益證明的成本幾乎是百分百的資本成本(抵押的幣)；唯一的營運成本是運行節點的成本。這樣人們會願意為每天每$1 的區塊獎勵鎖住多少的資金呢？不像ASIC，抵押的幣不會貶值，而且當你不想抵押了你還可以在一段短時間內取回質押金。因此，參與者應該會願意為同樣程度的獎勵付出比ASIC 的情況更高的資本成本。。
讓我們假設~15% 的報酬率足夠吸引人們抵押(這是eth2 的期望報酬率)。因此每天$1 的區塊獎勵會吸引相當於6.667 年報酬的抵押，或換算為金額為$2,433 。節點消耗的硬件與電力成本很小，每一千元的電腦可以抵押成千上萬的資產，而且每月~$100 的電力與網費也算足夠。但保守來說，我們假設這些經常性成本是抵押總成本的~10%。所以我們只有每天$0.90 的區塊獎勵對應到資本成本，因此我們還要把上面的數字減少~10%。
總攻擊成本： $0.90/天* 6.667 年= $2,189
更高安全性或更低成本？
長期來說，這個攻擊成本會預期會更高，因為抵押會變得更有效率，而且人們也會更能接受較低的報酬率。我個人預期這個數字最終會攀升到$10,000 的程度。
取得這麼高程度安全性的唯一“代價”就是在質押期間不方便隨意轉移質押金。甚至有可能因為人們認知到這些被鎖住的幣會造成幣的價值攀升，所以在社群流通的貨幣總數，或是能做有生產性投資的資金，都能維持不變。反觀PoW，維持共識的“代價”是
瘋狂地損耗大量電力
更高安全性或更低成本？
注意我們有兩種方式可以運用這個增加5-20 倍的每單位成本安全性。一種方式是區塊獎勵維持現狀，並受益於增加的安全性。另一種方式是維持現有程度的安全性，並大量減少區塊獎勵(也就是減少共識機製成本的“浪費”)。
兩種方式都行。我個人喜歡後者，因為我們下文會看到，比起工作量證明，在權益證明中一個成功的攻擊能夠造成的傷害更少，而且更容易從攻擊中復原。
權益證明更容易從攻擊中復原在工作量證明的系統，如果你的鏈遭受51% 攻擊，你會怎麼做？目前為止，實踐上唯一的應對方式一直是“慢慢等，直到攻擊者覺得無聊”。但這忽略了一種更危險的攻擊叫做“重生點埋伏攻擊(spawn camping attack)”，攻擊者可以對鏈攻擊再攻擊，明確的目標就是要讓鏈無法再使用。譯註：重生點埋伏是一種遊戲術語，在對方玩家陣亡重生的地方埋伏，造成對方玩家一重生就再陣亡，毫無回擊能力。
基於GPU 的系統完全沒有防禦的辦法，而且持續攻擊的攻擊者可以輕易讓一個鏈永遠毫無用處(或更實際一點，轉移到權益證明或proof of authority 權威證明)。實際上，在攻擊開始後的前幾天，攻擊者的成本就會變得非常低，而誠實礦工會離開，因為他們沒辦法在持續攻擊之下取得區塊獎勵。
在基於ASIC 的系統，社群有辦法應對第一波攻擊，但接下來的攻擊就會變得很容易。社群可以在第一波攻擊之後，硬分叉來更換工作量證明的演算法，也就是把所有ASIC “變磚”（包含攻擊者與誠實礦工的ASIC）。但如果攻擊者願意承受自己ASIC 變磚的成本，接下來的情況就和GPU 的情況一樣(因為還沒有足夠的時間去為新算法製造與生產ASIC)，所以在這之後攻擊者可以很便宜地持續重生點埋伏攻擊。
譯註：變磚為電子產品俚語，代表損壞後無法使用，像磚頭一樣
權益證明的情況，情況則變得非常開朗。針對一些種類的51% 攻擊(特別指想要推翻已經敲定的區塊)，權益證明
共識有內建
的“罰沒(slashing)”機制，大比例的攻擊者抵押會被自動銷毀(而且不會銷毀到其他人的抵押)。針對其他種類的，更難偵測的攻擊(特別指51% 合謀截斷其他人信息)，社群可以協調一個“少數使用者發起軟分叉minority user-activated soft fork (UASF)”，可以大量銷毀攻擊者的資金(在以太坊中，可以透過“消極懲罰inactivity leak”做到）。不需要採取“硬分叉刪除貨幣”措施。除了UASF 需要人為協調要選擇哪個少數區塊，其餘事情都是自動化的，只要遵照協定規則去執行即可。
譯註：少數區塊minority block 是小於51% 抵押總數的驗證者決定出來的區塊
因此，對鏈的第一次攻擊就會耗損攻擊者幾百萬美元，而且社群可以幾天內馬上站穩腳步。第二次攻擊仍然會花費攻擊者數百萬美元，因為他們需要買新的幣去取代舊的已經燒毀的幣。再攻擊第三次，就會再燒更多的數百萬美元。局面極為不對稱，而且優勢並不會在攻擊者那邊。
權益證明比ASIC 更去中心化
基於GPU 的工作量證明還算合理地去中心化，因為取得GPU 不會太難。但前面提過，基於GPU 的挖礦難以滿足“在攻擊之下的安全性”這個準則。另一方面，基於ASIC 的挖礦，則需要數百萬美元的資本(而且如果你的ASIC 是買來的，多數時候，製造商會佔更多便宜)
這個資本門檻會是回答“權益證明代表富者更富”這個常見論點的答案：ASIC 挖礦也是富者更富，而且這個局面下，富者更佔據優勢。權益證明的最低抵押門檻在相比之下算是很低，而且許多一般人更有機會進入。
譯註：就文章完成當下440 USD/ETH 的價格來看，最低抵押門檻大概是9.3 萬人民幣。
進一步說，權益證明更能抵抗審查。 GPU 挖礦和ASIC 挖礦很容易偵測，他們需要大量電力消耗、昂貴硬體採購、及大型廠房。另一方面，權益證明可以跑在一台不起眼的筆電上，甚至也可以透過VPN 做。
工作量證明可能的優勢我認為PoW 有兩大主要優勢，但這些優勢其實有相當的限制性。權益證明更像個“封閉系統”，長期而言財富更加集中
在權益證明中，如果你有一些幣，你可以抵押那些幣，並且獲得更多同種類的幣。而在工作量證明中，你總是可以獲得更多幣，但你需要一些外部資源來達成。因此，人們會認為長期而言權益證明的幣的分配會更集中。
我的回應是，在PoS 中，報酬一般而言會很低(所以驗證者的獲利也會低)。在eth2，我們預期驗證者的年收益率會相當於總ETH 供給量的~0.5-2%。而且更多驗證者抵押，利率會更低。因此，可能要花個一世紀，整個資產集中程度才會翻倍，而且在這樣的時間跨度之下，其他促進分配的壓力(人們想花他們手上的錢，分配資產到慈善或他們自己的子孫等等) 比較可能會佔上風。
關於“弱主觀性”的概念可以看這個
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