权益证明与工作量证明：“公平”是哪一个？

这是两篇文章的第一篇，深入探讨了股权证明（PoS）和工作证明（PoW）共识算法之间的永恒争论。这一部分将侧重于基础知识，同时还将讨论财富集中和不平等问题，这通常是任何社区争论的中心。

比特币（BTC）和许多原始的加密货币都是纯PoW系统。

权益证明是Peercoin于2013年首次提出的，该项目至今一直存在。

Peercoin对PoS普及的贡献可能与以太坊（ETH）及其从PoW过渡的目标相形见—，事实证明这是一段漫长的旅程。卡尔达诺（ADA）等项目完全避免了PoW，在使用正式方法评估共识机制后决定采用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，共识算法旨在解决网络参与者之间的信任问题。用于支付的共识算法是使加密货币起作用的复杂密码难题的最后一部分。

交易的基本特征（例如所有权和金额）很容易借助公用密钥密码术进行验证，该密钥通过基本的数学属性起作用。

存在共识算法来减轻“双花”攻击，在这种情况下，恶意行为者可以将同一枚硬币花费两次（或任意次数）。要解决此问题，需要仔细决定两个支出中的哪一个有效

这个问题没有纯数学的解决方案。取而代之的是，共识算法结合使用加密技术和经济激励措施来维护功能网络。

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区块。该系统后来被称为Nakamoto Consensus，以纪念比特币的匿名创始人。

为了使该概念生效，向每个链添加块必须相对困难。这就是工作量证明和挖掘的用武之地。每个区块都是通过加密技术来保护的，这些加密技术要求矿工提交计算能力才能添加区块。

由于计算能力与用电量成正比，因此比特币直接由基本物理量（能源）保护。

在权益证明下，网络通过股权承诺来确保自己的安全-拥有一定数量的资本，形式为网络自己的代币。它的安全性应直接从网络的感知经济价值中获得-购买多数股权的成本很高。

但是PoW网络在经济价值和安全性之间也有着紧密的联系。矿工获得硬币作为奖励，这意味着硬币的价值越高，他们赚到的钱就越多。

激励新的矿工增加硬件并花费更多的精力来获得他们应得的份额，从而提高安全性。随着时间的流逝，每个矿工的利润趋于由电价决定的经济平衡。

结果，用于采矿的电量取决于硬币的排放率和市值，而很大程度上与网络的性能或活动脱钩。许多PoS支持者认为这是PoW的最大问题。

能源问题

Cointelegraph与Cardano背后的实体之一IOHK的首席科学家Aggelos Kiayias进行了交谈，以了解有关他们决定使用PoS的更多信息。她说：

“工作量证明区块链的成本和能耗方面绝对是一个考虑因素。似乎很自然地想：“有可能获得一种配置文件类型与例如比特币的区块链类似的协议，但是某种程度上却没有相同的能源消耗？”

比特币采矿的用电量非常可观，根据2019年7月的最新估计，其年度价值为70兆瓦时。这接近一个像奥地利这样的欧洲小国的总用电量，尽管从总体上看，它也仅占全球数字的0.28％。

对环境的影响存在争议，2019年7月的报告估计74％的比特币采矿是通过可再生资源完成的。支持Monero和比特币的PoW的人经常争辩说，采矿中使用的能量没有被“浪费”，因为有必要确保共识算法的弹性和去中心化性。

Decred的项目负责人Jake Wocom-Pyatt同意对环境的关注，但并不认为PoS一定是答案。他在接受Cointelegraph采访时说：

“战俘确实对环境不利。但是，必须考虑这是提出的第一个也是最简单的共识系统。将来肯定会有改善PoW的方法。”

尽管权益证明还涉及委派过程中的能源消耗，但通常认为它比等效的工作量证明解决方案的能源消耗低得多。但是，许多人认为，为了实现此目标，它在太多事情上都做出了让步。

信任PoS历史

Wocom-Pyatt认为，纯PoS是可逆的，这意味着其历史可以更改。这类似于比特币开发公司Blockstream的数学家Andrew Poelstra在2015年的论文中提出的论点。

Poelstra争辩说，用户不可能依靠股权证明来宣称某个特定区块是有效的-因为该股权本身取决于该区块链中的先前股权，而这些股权最终根本没有依据。他写了：

“由于没有通用时间（对新用户来说，也没有通用历史记录），所以无法将“现在”持有货币的用户与“现在”持有货币的用户区分开。”

相比之下，可以通过数学方法验证PoW历史记录是正确的，并且只能通过重新创建其整个采矿历史记录来进行伪造。正如Poelstra所指出的那样，PoS支持者将争辩说，只要能够确保短期历史记录，旧块中的更改将“与系统参与者记住的历史记录相矛盾”。

根据他的说法，这“将信任模式从比特币的信任模式更改为共识模式依赖于始终在线的同行”。尽管他认为这从理论上讲是可行的，但他认为这种信任模型“易受法律压力，对“受信任”实体的攻击和网络攻击的威胁”，简而言之，其抗审查性和分散性较弱。

PoS的支持者同意，协议外的社会协调和共识的某些方面对于维持其安全性是必要的，但是他们认为PoW系统最终也依赖于社会共识。

在这一论点中没有明确的赢家。这是一场哲学辩论，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的可接受折衷方案。也许正是由于这个原因，辩论此后才进入其他有争议的话题。

收购股份与获得工作

对于两种共识，经济公平是经常争论的焦点。根据权力下放的原则，双方都试图将诸如不公平地进入生态系统或日益扩大的贫富差距之类的问题减至最少。

股权证明由于其奖励资本所有权的方式，通常被认为是“富人越富”的系统。在Reddit AMA中，以太坊基金会的代表提出相反的说法：

“在这两个基础上，资产的拥有都可以寻求该资产的收益。两者之间的区别在于，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，获得X）。在PoW中，资本到收益的映射高度依赖于协议外的因素。”

在Cardano网络中，Kiayias强调PoS不会区分“富人的美元”和“穷人的美元”。他解释说：

“工作量证明系统，如果您查看它们，将无法为您提供完美的平均主义版本 [of consensus] […] 原则上，在权益证明系统中，您可能会遇到穷人口袋里的一美元与富人口袋里的一美元相等的情况。”

在EOS上设计算法稳定币的项目Equilibrium的首席执行官也同意以太坊基金会的观点：

“我完全支持这项评估。只要给定令牌可以在公开市场上访问，就可以使用高度可互换的令牌不会造成任何进入壁垒，也不会导致任何形式的差异。”

他们一致认为，由于“额外协议”因素的积累，采矿增加了贫富悬殊。许多PoS拥护者认为，批量折扣，及早或独占使用新硬件–所有这些使工作证明本质上是不公平的。

目前最大的比特币矿池Poolin的副总裁Alejandro De La Torre认为完全相反：协议外的优势使工作量证明变得公平。他在接受Cointelegraph采访时说：

“在我看来，创建新芯片，加快采矿设备操作系统的运行速度，或者从字面上讲可以在PoW采矿中为您带来优势的任何其他发现，从根本上讲就是PoW是更公平的“加密经济”协议的原因。 […] PoS仅依赖于拥有核心资产。你拥有的越多，你赚的越多。没有任何其他方法可以改善您在PoS挖矿中的状况，当然，除非购买更多的基础抵押资产。”

机会均等很重要

Cointelegraph还与杜克大学国际商务教授坎贝尔·R·哈维（Campbell R. Harvey）进行了交谈，以了解有关经济差异的概念及其与共识机制的关系的更多信息。他总结了他对区块链经济学中的贫富差距的立场，他说：

是的，对PoS的一种批评是，富人变得更富裕。在PoW中，矿工无需持有BTC，ETH等，这更像是一种商业运营。在PoS中，您需要持有。

Harvey认为，这两种系统具有不同的经济性质，着眼于PoW的业务运营方面-矿工可能会获得负利润，胜过竞争或完全破产。他解释说：

“我认为现代采矿不是财富分配的重要因素。确实，大量采矿已经过时了，这不是因为年龄，而是因为BTC价格的波动。”

当被问及大量折扣是否会导致贫富差距时，他回答说这是一种正常的经济现象，称为规模效率。他说，采矿业“与任何其他行业都没有什么不同”。

哈维随后解释说，由于“技能的天赋不同”和运气的原因，在任何自由市场体系中通常都会出现财富不平等的现象。他继续：

“我们通常关注机会的不平等，而不是财富。在自由市场上，任何有好主意的人都应该能够做到前1％。”

从机会的角度来看，权益证明系统通常是公平的。哈维（Harvey）指出了委托权益证明（dPoS）模型的示例，在该模型中，“甚至小股东也可以通过委派其部分股份来参与矿工奖励。”

但是，抵押池和委托模型通常存在于任何PoS系统中，并且它们也可以通过协议外的措施来实现-与PoW采矿池类似。

但是De La Torre认为机会均等也适用于ASIC采矿业。他解释说：

“从历史上看，机器在过时之前可以使用三到四年-断裂，难度过高等等。” […] 就像我们现在看到的那样，强大的结局 [Bitmain] S9时代，采矿业的整个周期再次开始。这个周期是新矿工，新操作系统的创建 [operating systems]，在全球范围内采购便宜的电力。这个周期还吸引了新的参与者，他们希望利用PoW挖掘。”

挖掘并不总是相同的

Genesis Mining的前CTO以及ProgPow的创建者之一Kristy Leigh-Minehan认为，许多针对PoW的平等问题都与ASIC挖掘特别相关。当使用消费类硬件进行挖掘时，它们的广泛可用性削弱了许多所谓的不公平竞争做法。她解释说：

“ CPU和GPU具有现有的供应链，这些供应链每天用于分布于世界各地成千上万的个人。因此，当您构建一个利用该硬件的工作量证明算法时，您将背负于该供应链和该分销渠道，而不是自己创建和发明自己的产品。”

她认为，确保“爱丽丝和鲍勃具有相同的赚钱能力”对于设计适当的PoW算法至关重要。她承认矿工将总是倾向于专门化和优化他们的操作，因此关键是确保矿工在“资本支出方面”进行公平竞争。

由于规模效应，大型厂商的ASIC资本支出（CapEx）可以大大减少。另一方面，根据Minehan的说法，GPU和其他消费类硬件便宜得多，并且对于普通人来说更容易获得。

PoW的基本贡献

Minehan坚信GPU矿工对网络活动的贡献-尤其是在早期。她强调，“人们不想将来之不易的命令花费在神奇的互联网资金上”。另一方面，她认为用已经拥有的计算机功能做出贡献是更合适的主张。

实际上，初始代币发行（ICO）的概念实质上是在“神奇的互联网货币”上花费法定费用。但这不可能单独发生-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月的比特币创始区块到2010年5月22日著名的比特币披萨交易之间已经过去了17个月多，这是使BTC具有法定价值的第一笔交易。

以太坊以此为基础，成为2013年首批ICO之一，并证明了该概念可行。

在固定的环境中，分配最初的比特币基本上是不可能的。 Minehan认为，只有在网络稳定之后，才可能发生向立桩的过渡。

Wocom-Pyatt还强调了PoW是“高质量的熵源”，以确保令牌的公平分配。 Peercoin还依赖PoW进行初始分配。

系统是不同的，不一定更好或更糟

总之，正如哈维建议的那样，关于股权证明和工作证明在经济上平等的辩论可能是错误的对待方式。很难得出一个系统比另一个系统更集中财富的结论。

在大多数PoW系统中，矿工可以比其他人获得不公平的优势-但他们也可能会因为没有自己的过错而失败并失去全部投资，而这在PoS系统中通常是不可能的。

Wocom-Pyatt的项目是混合型项目，总结道：“纯PoS与纯PoW完全不同。”

他认为，将它们杂交可以使Decred受益于两全其美。 PoW方面“很好地发挥了时间戳的作用”，从而确保了不变性，但是仍然需要PoS来调整激励机制。

Wocom-Pyatt认为，矿工的利益与利益相关者的利益并没有像加密货币那么强烈，这导致“治理方面的缺陷”。

Decred的经验可能表明，反对PoW辩论PoS是错误的。两者的结合似乎可以弥补它们各自可能存在的任何弱点-这不适用于其他区块链辩论，例如Ethash与ProgPow。

但是从治理的角度来看，最近对Steem的交易所接管强调指出，控制令牌的人一定是这些令牌的所有者。

本系列的第二部分将深入研究治理在PoS和PoW中的工作方式。

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原文链接：https://cointelegraph.com/news/proof-of-stake-vs-proof-of-work-which-one-is-fairer

原文作者：Cointelegraph By Andrey Shevchenko

编译者/作者：wanbizu AI

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