为什么选择权益证明（Nov 2020）
为什么选择权益证明（Nov 2020）
有三个关键原因表明，与工作量证明（PoW）相比，权益证明（PoS）是一种更优越的区块链安全机制。
PoS 在同样的成本下能提供更多安全性
最简单的方式是将权益证明和工作量证明并排展示，看看攻击一个网络的成本是多少，每天区块奖励1美元的情况下。
基于 GPU 的工作量证明
你可以廉价租用 GPU，因此攻击网络的成本仅为租用足够的 GPU 能力以超越现有矿工的成本。对于每 1 美元的区块奖励，现有矿工的费用应接近 1 美元（如果他们花费更多，则由于不赚钱，矿工将会退出；如果他们花费较少，则新矿工可以加入并获得高额利润）。因此，攻击网络只需在几小时内临时花费超过 1 美元每天即可。
攻击总成本：约 $0.26（假设攻击持续 6 小时），由于攻击者会获得区块奖励，潜在成本可能降至零。
基于 ASIC 的工作量证明
ASIC 是一种资本成本：你一次购买一个 ASIC，预期它能在两年内有用，直到它磨损和/或被更新更好硬件淘汰。如果链遭受51%攻击，社区很可能会通过更改 PoW 算法来响应，这样你的 ASIC 将失去其价值。平均而言，挖矿的持续成本约占1/3，而资本成本约占2/3（关于某些来源，请参见 这里）。因此，每天 1 美元的奖励，矿工将花费约 0.33 美元用于电力和维护，以及约 0.67 美元用于其 ASIC。假设一个 ASIC 可以使用大约 2 年，矿工在这数量的 ASIC 硬件上需要支出 486.67 美元。
攻击总成本：$486.67 (ASICs) + $0.08 (电力+维护) = $486.75
也就是说，值得注意的是，ASIC在高中心化成本下提供了这种高度的安全性，因为进入的障碍变得非常高。
权益证明
权益证明几乎完全是资本成本（被存入的硬币）；唯一的运营成本是运行节点的成本。那么，人们愿意抵押多少资本以获得每天 1 美元的奖励？与 ASIC 不同，被存入的硬币不会贬值，当你完成抵押后，你会在短时间后取回你的硬币。因此，参与者应该愿意为相同数量的奖励支付更高的资本成本。
假设大约 15% 的回报率足以激励人们进行抵押（这是预计的 eth2 回报率）。然后，每天 1 美元的奖励将在存款中吸引价值 6.667 年的回报，即 2433 美元。一个节点的硬件和电力成本较小；一千美元的计算机可以为数十万美元的存款进行抵押，且每月约 100 美元的电费和互联网费用对于这个数量是足够的。但保守地说，可以认为这些持续成本约占抵押总成本的 10%，因此每天的奖励仅有 0.90 美元对应于资本成本，因此我们需要将上述数字减少约 10%。
*攻击总成本：$0.90/天 6.667 年 = $2189**
从长远来看，预计这个成本还会更高，因为随着抵押变得更有效，人们对较低回报率的适应性提升。我个人预计这个数字最终会升至大约 $10000。
请注意，获得这种高安全性所产生的唯一“成本”仅仅是由于在抵押期间无法自由移动你的硬币所造成的不便。甚至可能有这种情况，公众知道所有这些硬币都被锁定，可能导致硬币的价值上涨，因此在社区内可供做出生产性投资等的总金额保持不变！而在工作量证明中，维持共识的“成本”是真正的电力以惊人的数量被消耗。
更高的安全性还是更低的成本？
注意，有两种方式可以利用这种每成本安全性提升 5-20 倍的优势。一种是保持区块奖励不变而从额外的安全性中受益。另一种是大幅减少区块奖励（因此减少共识机制的“浪费”）并保持安全水平不变。
这两个方式都可以。我个人更喜欢后者，因为正如我们将看到的，在权益证明中，即使是成功的攻击，其危害也远低于工作量证明上的攻击，并且从中恢复的难度要小得多！
在权益证明中，攻击更容易恢复
在工作量证明系统中，如果你的链遭受 51% 攻击，你该怎么办？到目前为止，唯一的实际回应是“等到攻击者感到无聊”。但这忽略了一种更危险的攻击方式——重生攻击（spawn camping attack），攻击者频繁攻击链，明确目标是使其无法使用。
在基于 GPU 的系统中，没有防御措施，持续的攻击者可能很容易使链永久无法使用（或者更实际的情况是，转向权益证明或权威证明）。事实上，在最初几天后，攻击者的成本可能会变得非常低，因为诚实的矿工会退出，因为他们在攻击进行时无法获得奖励。
在基于 ASIC 的系统中，社区可以对第一次攻击作出回应，但在此后的攻击中再次变得微不足道。社区将通过硬分叉改变 PoW 算法来应对第一次攻击，从而“损坏”所有的 ASICs（攻击者的_和_诚实矿工的！）。但如果攻击者愿意承受这种初始开销，在那之后的情况将恢复到 GPU 的的状况（因为没有足够的时间建立和分发新算法所需的 ASICs），因此从那时起，攻击者就可以廉价地继续进行重生攻击。
然而，在 PoS 的情况下，一切大有不同。对于某些类型的 51% 攻击（尤其是，回滚已确认的区块），在权益证明共识中有一个内置的“削减”机制，通过此机制可以自动销毁攻击者投入的大部分股份（而其他人则无此影响）。对于其他更难以检测的攻击（尤其是 51% 的联盟审查其他所有用户），社区可以协调进行 少数用户激活软分叉（UASF），通过此操作，攻击者的资金大部分被销毁（在以太坊中，通过“非活动泄露机制”完成）。不需要明确的“硬分叉来删除硬币”；除了协调 UASF 以选择少数区块的要求外，其他所有操作都是自动化的，只需遵循协议规则的执行。
因此，第一次攻击链的成本将花费攻击者数百万美元，而社区将在几天内恢复。第二次攻击链仍会导致攻击者花费数百万美元，因为他们需要购买新硬币以替代被销毁的旧硬币。而第三次攻击将...花费更多的数百万美元。这场游戏非常不对称，并且不利于攻击者。
权益证明比 ASIC 更去中心化
基于 GPU 的工作量证明合理去中心化；获取 GPU 不是太难。但基于 GPU 的挖矿在我们提到的“抵御攻击的安全性”标准上大多失败。另一方面，基于 ASIC 的挖矿需要数百万美元的资本才能进入（而且如果你从其他人那里购买 ASIC，大多数情况下，生产公司会获得更好的交易）。
这也是对常见的“权益证明意味着富人越富”的论点的正确回答：ASIC 挖矿_同样_意味着富人越富，而且那种游戏更加倾向于富人。至少在 PoS 中，抵押所需的最低金额是相对较低的，普通人也能够承担。
此外，权益证明对审查的抵抗能力更强。GPU 挖矿和 ASIC 挖矿都非常容易被检测到：它们需要巨大的电力消耗、昂贵的硬件购买和大型仓库。相比之下，PoS 抵押可以在一台不起眼的笔记本电脑上进行，甚至可以通过 VPN 进行。
工作量证明的可能优势
我看到的 PoW 主要有两个真正的优势，尽管我认为这些优势相对有限。
权益证明更像是一个“封闭系统”，导致长期的财富集中度更高
在权益证明中，如果你拥有某种货币，你可以抵押这种货币并获得更多这种货币。而在工作量证明中，你总是可以赚取更多的货币，但你需要一些外部资源才能这样做。因此，可以说从长远来看，权益证明的货币分配有风险变得更加集中。
我看到对此的主要反应是，在 PoS 中，奖励通常较低（因此验证者的收入）;在 eth2 中，我们预计年验证者奖励相当于总 ETH 供应的约 0.5-2%。而且验证者抵押的越多，利率就会越低。因此，集中度的水平可能需要长达一个世纪才能翻倍，而在如此长的时间尺度上，其他压力（人们希望花费自己的钱、将钱分配给慈善或子女等）很可能占主导地位。
权益证明需要“弱主观性”，工作量证明不需要
有关“弱主观性”这一概念的原始介绍，请见这里。基本上，当一个节点首次上线，以及在离线很长时间（即几个月）后，任何节点再次上线时，那个节点必须找一个第三方源来确定链的正确头部。这可以是他们的朋友，也可以是交易所和区块浏览器网站、客户端开发者自己，或许还有许多其他的参与者。PoW 不需要这个要求。
然而，可以说这是一个非常薄弱的要求；实际上，用户已经需要信任客户端开发人员和/或“社区”到一定程度。至少，用户需要信任某个人（通常是客户端开发人员）来告诉他们协议是什么以及协议的更新情况。这在任何软件应用中都是不可避免的。因此，PoS 所施加的边际额外信任要求仍然相当低。
但即便这些风险确实显得重大，相比于 PoS 系统获得的巨大利益以及其更好处理和恢复攻击的能力，它们似乎仍然显得更小。
另请参见：我之前关于权益证明的文章。
