PoW和PoS大辯論：誰擁有真實的開放性？誰能遠離熱力學的終局？_POW:哪個是區塊鏈最核心的內容

這兩天在橙皮書的微信群里面產生了PoW和PoS的大討論，甚是精彩，從討論中我看到了許多有價值的觀點。

由于微信群本身是一個非常不適合討論的工具，討論到后來很多回復被忽略，很多問題被反復提出來車轱轆說，效率實在太低，因此我在這里將討論中提出的問題整理出來，統一回復一次，避免重復勞動。

A:POS大戶坐著獲得的資本利得，是小散無法逾越的鴻溝，且無法約束他的權利。

B:這個問題是社會正常現象吧,有錢的人掙錢本身就是比平民容易,他投入這么多錢收入卻比別人少,那才是不公平啊,現在是大家獲得的比例是一樣的,大戶投入的錢多,就是會獲得更多的回報

這是一個PoW和PoS討論中常見的對話。A提出了兩個問題，1.(公平性問題)PoS大戶坐著獲利，普通人沒有；2.(無法制約）PoS大戶的權利無法約束。B回答了1。

對于問題1,我同意B的看法。投入多回報多是合理的，無論是pow還是pos都是這樣，區塊鏈是幫助實現過程公平而不是結果公平的工具。在區塊鏈里面我們依然會看到馬太效應。試圖用區塊鏈去解決結果公平的后果是區塊鏈治理的內涵無限擴大，將本該由協議解決的各種問題統統推給投票去解決。

然而無論是歷史還是理論早就告訴我們，世界上并沒有完美的群體選擇制度。區塊鏈是一個能夠記錄數據，保證數據不被篡改，為所有人提供數據的工具，通過這樣一個工具幫助我們更好的實現過程公平，已經是非常非常大的進步了。

問題2是一個在討論中被忽略的關鍵問題。投入資源換取回報天經地義，但前提是你想投入就能投入嗎？舉個例子，一個明星創業團隊融資，是不是任何vc想投就能投進去呢？PoW具有非常好的開放性，使得后來的共識參與者總是可以加入共識群體，而PoS不具有這樣的開放性。引用這里的討論：

在PoS中，未來的共識群體是由今天的共識群體決定的。任何新的節點想要參與共識都需要通過至少一個交易來實現，而這個交易是否被處理是由今天的共識群體決定，他們可以處理這個交易，也可以不處理這個交易，如果不處理這個交易，新的節點永遠都無法參與共識。同時，“不處理交易”是容易偽裝而難于懲罰的行為，我還沒有看到能在共識協議中解決這個問題的方案。PoS往往是根據stake的權重來分配出塊比例，考慮到大部分系統中stake的集中程度，這是一個非常實際的問題。

動態 | Power Ledger與印度電力分銷商合作啟動太陽能試驗項目:澳大利亞區塊鏈能源公司Power Ledger與印度德里最大的電力分銷商BRPL合作啟動了一項試驗，在德里安裝了大規模的P2P能源交易系統。最初的試驗包括5-6兆瓦的現有太陽能基礎設施，將為德瓦爾卡地區的封閉社區提供服務。[2019/11/14]

PoW是徹底的Permissionless。無論什么時候，只要你愿意，都可以買礦機和電力加入出塊者的行列，不需要今天的礦工給你任何形式的許可。你也許會說，我還是需要購買礦機和電力呀，這是不是一種形式的許可呢？是的，從更低一層來說，這也是一種許可。但遺憾的是，在所有的ProofofXXX中，這已經是最去中心化的許可形式了，畢竟礦機生產和電力資源的去中心化程度遠高于各種tokens(的分散程度)。我們總是應該追求盡可能的去中心化，否則用回中心化系統就好了。

”是否能夠投入”本身可以看作一種option，有非常高的價值。PoW能有這樣的性質，是因為工作量證明的計算是一種不依賴歷史的計算，無論你在任何時間點購買算力加入計算，你都和其他礦工在同一個起跑線上,這是一個非常獨特的、反直覺的性質，正是這個性質使得后來者總是能打破了早期參與者的優勢。

PoS不同，因為stake是系統中內生的資產，資產的所有權是由系統歷史決定的，交易順序是由系統歷史決定的，因此無論是需要抵押token加入的pos，還是只需要持有token就可以參與的pos，其validator集合都是這個系統自身的歷史決定，PoS和PoW在”參與共識是否需要依賴歷史“上是截然不同的。我們很容易能看出，這是一個本質不同，無論什么樣的上層設計都解決不了這一點。

因此PoW和PoS的設計，從根本上是兩種不同的思路，體現兩種不同的理念：

(PoS)系統應該讓先發者獲得天然的優勢

動態 | Power Ledger啟動首次P2P能源交易技術試驗:澳大利亞區塊鏈能源創業公司Power Ledger已在西澳大利亞農村地區啟動了首次點對點（P2P）能源交易技術試驗，旨在幫助偏遠的商業住區和農場提高電網效率并降低相關成本。（cointelegraph）[2019/9/11]

(PoW)系統不應該讓先發者獲得天然的優勢

注意主語是“系統”，共識參與者在系統外的優勢不是任何協議設計可以解決的。如果你認為1是對的，自然應該支持PoS，反之你應該會更贊同PoW。CKB在設計中選擇PoW，是因為CKB的設計目標是Layer1，一個全世界共用的基礎設施，我們希望它可以長久而且中立的運行，要做到這一點，系統不應該讓先發者獲得天然的優勢。

A:pos買幣staking不就是投入了嗎

確實是投入，但是這里的“投入獲得回報”中的”回報”已經變了。對于投入獲得的回報我們需要分開來看，一種回報是token收益，最近的pos基本都支持delegate,所以基本上所有人都有這個option.另一種是參與共識的權利，根據上面的回答，它可以被現有的validator壟斷，大部分人沒有option。權利有很多種，分紅只是其中一種，而且不是關鍵的那一種。

那么共識的權利為什么重要，它有什么用呢？它意味著你可以對交易排序，而交易排序決定了鏈上眾籌時你的交易能不能及時上鏈，在DEX里面交易時你的訂單能不能及時成交，等等等等。在PoS的系統上做DeFi？你需要認真考慮一下validator本身是做什么的，是否和你的發送的交易有利益相關？

我們知道，DeFi的交易很可能是價值含量非常高的交易，e.g.DEX里面一個巨大的買單，這時候validator如果安排一個插隊的交易怎么辦？僅僅是交易順序的不同就可以造成巨大的獲利，何況共識節點能做的遠大于此？

動態 | Power Ledger在奧地利第二大城市推出區塊鏈能源交易平臺:據cointelegraph報道，基于區塊鏈的能源貿易公司Power Ledger與奧地利主要能源公司Energie Steiermark的創新部門E-NEXT合作，在奧地利第二大城市格拉茨及其周邊地區推出了基于區塊鏈的能源交易平臺。[2019/6/19]

聰明的你一定會想到：“那PoW的礦工/礦池不是一樣有這樣的問題嗎？”沒錯，PoW的礦工一樣有這樣的權利，但PoW有兩個優點可以削弱這個問題：

1、出塊節點和生態中的關鍵用戶是解耦的。生態中的關鍵用戶，指的是交易所、錢包等圍繞區塊鏈提供服務的服務商，它們為大量的用戶提供優質的服務，聚集了大量的用戶和交易。

在PoS中，由于擁有大量用戶和交易，stake會自然的往生態中的關鍵用戶集中，形成天然的stakepool，因此關鍵用戶在業務上的優勢可以轉化成在共識和治理上的優勢，使得先行者的優勢更加強化。

在PoW中，礦工群體和交易所/錢包是獨立的，他們有不同的專業分工，通過不同的專業知識，不同的方式獲取回報，關鍵用戶不能將自己的業務優勢轉化為協議中的優勢，礦工也沒辦法將自己在協議中的優勢轉化為上層業務的優勢。在PoW中，開發者、用戶和共識節點之間可以形成制衡。

2、PoW的共識是開放的，充滿了激烈的競爭。也許一個礦池/礦工可以在短時間內做到這一點，但由于新的礦工總是可以自由加入，想要長久的做到這一點是非常困難的，激烈競爭將會造就一個越來越公平的充分競爭的市場，這需要時間(30年？maybe)。

反過來，在PoS中，由于天然的先行者的優勢，以及業務優勢和共識優勢的綁定，先行者的優勢只會越來越大，競爭將逐漸消失，最后形成壟斷或寡頭。在基礎設施級的協議里面，我們應該盡可能的去避免壟斷。

區塊鏈本身是一個大的排隊機，決定排序的權利是這個系統中最關鍵的權利。

聲音 | 洪蜀寧：全節點投票就是BFT共識 效率遠高于PoW但無法抵御女巫攻擊:金丘區塊鏈研究院洪蜀寧在微博表示，才發現很多人在神話全節點。全節點投票就是BFT共識，效率遠高于PoW，但無法抵御女巫攻擊，在聯盟鏈中廣為使用。如果可行的話，中本聰也就不會選擇PoW了。[2019/2/17]

A:(Bitcoin)一小時51攻擊的成本區區44.3萬美金…

A想要表達的是，Bitcoin并不安全，因為只要44.3萬美金就能攻擊它了，然后PoS的token是有限的，沒有攻擊者可以從市場上購買到足夠多的stake來攻擊。

這個觀點忽略了一個問題：在某一時刻，地球上的算力同樣是有上限的。如果一條PoW的鏈只有10%的SHA256算力，這樣算是沒有問題的。但是如果比特幣已經集中了90%的SHA256算力，你從哪里去獲得另外90%的SHA256算力呢？量變會引起質變，算力地位的變化會影響安全性。

不安全的不是PoW，是沒有獲得足夠算力的PoW鏈。使用PoW的區塊鏈都會遇到比使用PoS的區塊鏈更大的起步問題，然而正是這樣真實而殘酷的考驗才能證明區塊鏈的安全。不然，我也跑一條PoS鏈，99%的token都歸我自己，1%在市場上想炒多高炒多高，安全性豈不是分分鐘超過Bitcoin?Bitcoin已經運行10年了，上面承載的價值這么多，為什么攻擊沒發生呢？相反，某些鏈運行了不到一年，上面存了價值區區幾十萬元的智能合約被偷了無數次…理論需要不斷用事實修正，當理論和事實不符的時候，一定是理論錯了。

同樣是有上限，在PoW鏈中參與共識所需要的資源上限是隨著時間變化的，由科技的進步、人類的進取心和激烈的競爭不斷推動前進，所需要的自然資源的獲取是完全去中心化的；而PoS鏈中所需要的資源上限是協議規定好的，增發的token全部進入現有validator的手中，再通過validator在市場上的售賣或是stakingpool的分紅分發出去，會不會有些似曾相識？

聲音 | 柯里昂：POW+POS的模型在安全上更優:今日，火星人Ryan柯里昂在微博上表示：ETC遭遇51%攻擊，導致Gate.io損失了4萬ETC，數字貨幣安全任重道遠。POW+POS的模型在安全上更優，ETH的下一版本就采用了這一機制。AE、HC、DCR也是第一批采用雙共識的幣種，值得關注。 ????[2019/1/8]

A:這兩者抽象到最后都是資本，pow是以資本開支和opex計算資本成本；pos是以抵押物市場價值計算機會成本。這兩種成本都是不可逆的

我不贊同這種邏輯，忽略中間過程直接捅到本質恰好忽略了關鍵。過程是關鍵，過程會產生摩擦，過程會產生損耗。即使都是資本，資本的流動性和產生壟斷的速度也是有差異的，協議是否能從壟斷中回復也是有差異的，見前文。

A:我不覺得PoS的持幣者會一直不賣A:過度集中誰會給生態貢獻A:如果籌碼90%在你手里這個生態也就做不下去A:對你來說高度集中持幣是沒有價值的A:你都壟斷90%代幣，沒有人給你交租

壟斷也是可以建立生態的，騰訊、蘋果都是例子。無論是歷史還是經濟學原理還是<從0到1>都很清楚的告訴我們，壟斷才能獲取暴利。

同時，壟斷存在不代表你知道有壟斷存在。token是世界上最具有流動性的資本，即使我擁有90%的token，我也會把它分散投入到100個stakingpool里面去，而不會集中在一個stakingpool里面。壟斷者不會喜歡跳出來說“hey，我壟斷了這個系統！”。

A:潛在作惡壟斷者會因為短期利益賣出tokenA:作惡就是為了短期利益A:即，潛在謀求短期利益壟斷者會因為短期利益賣出tokenB:頭部抵押者都被看的很清楚，解抵押了，或者提幣去交易所了，本身會導致價格下跌，他還沒砸呢，就已經反映了A:我也是這個意思，壟斷者不作惡不也是安全的么

這里混淆了壟斷和作惡的概念。作惡指的是顯式的攻擊，例如雙花一筆交易，作惡是可以被觀察到的，系統或者生態也可以作出相應的反制。壟斷是隱式的，壟斷者不需要也不會攻擊這個系統，但是它依然可以利用自己的共識權利獲得更多的利益，正如前文說的，只要能操控交易排序，你就能操控一切。

操控交易排序是無法被發現的。在PoS系統中，操控交易排序也意味著操控未來的validator集合，意味著壟斷地位可以輕易的維持，這是根據系統歷史來保證系統安全的必然結果，這一點在PoW中是不存在的。

我們現在還沒有找到一個方法可以在所有時間排除一切壟斷的可能，但是PoW至少給了我們一個更長的時間維度上使得壟斷難以存在的設計，我覺得這一點對于Layer1至關重要。

A:第一點，pos鏈后來者為什么不能參與？買幣比買礦機門檻低多了，pos里面長期存在壟斷者這個結論我是不認同的，沒有經濟規模效應；2攻擊pos的成本比較，收購stake只是一方面，還有reputation系統，pos里面節點是非常在意自己reputation的，這個成本對節點是巨大的。

第一點問題中，壟斷的問題上面已經有回答。關于門檻問題，我認為這是很多人甚至包括協議設計者常常犯的錯誤。區塊鏈的首要目標是安全和去中心化，而門檻以至于一切易用性問題都不是區塊鏈的目標。

在區塊鏈協議里面討論門檻問題就像是在說“你讓普通人怎么去構造TCP請求包“一樣，將不同層次的目標混為一談。要降低門檻，提高易用性，我們可以在上層做很多工作，做錢包，做云挖礦，設計各種金融產品，為什么要在區塊鏈協議里面考慮門檻的事情呢？

Nervos追求分層的協議架構，也是因為看到了易用性問題和安全問題必須分開考慮，易用性/門檻和安全從本質上就存在矛盾，強行扭在一起只會讓我們一無所獲。未來區塊鏈協議的直接參與者一定是專業用戶，這些專業用戶通過搭建服務、降低使用門檻、提供易用性來獲取生態中普通用戶的支持和收益。

第二點，reputation是一個無法量化，區塊鏈協議也無法判斷的東西。將區塊鏈的安全寄托在reputation上，只會讓區塊鏈走回現有信任體系的老路。同時reputation還有無法轉讓的特點，基于一個無法轉讓的事物建立安全模型，會不會又有些似曾相識？

A:其實這里面有很多隱含的假設，如果一個pos鏈出現你說的一個cartel控制1/3的token，社區是可以通過應分叉forkoutcartel；我不覺得一個pow鏈被51%算力控制的鏈，也面臨同樣嚴重的問題；另外我覺得節點隱藏最后長時間形成多數控制這種可能性是不大的；

將協議中解決不了的問題推給鏈外治理和硬分叉，確實可以解決一切問題，但這應該是一種成本極大的最后手段，不應該成為隨便使用的工具，區塊鏈的協議應該盡可能的避免陷入這個場景。

使用鏈外治理和硬分叉等價于承認協議的不足，需要人來接手了。我贊同一個區塊鏈生態最終是需要人來治理的，但是我認為人介入的頻率越低越好，如果不追求這一點，為什么還需要區塊鏈呢？只有降低人參與的頻率，協作的自動化成本才能降低，協作所需要的信任基礎才能減小。

“節點隱藏最后長時間形成多數控制這種可能性是不大的”——只要時間足夠長，無論多小概率的時間都會發生。金融市場的黑天鵝告訴過我們無數次了，愿我們的記憶不只是7秒。

A:xxx的籌碼在不斷分散A:xxx的錢包地址從ICO1000多個，不到一個月上萬個

根據top100的地址或者top20stakingpool的分散程度是無法證明token是分散的。道理很簡單，我們談論的都是無需許可(permissionless)的系統，地址代表的只是一個公私鑰對而已，不代表一個身份。產生地址幾乎是零成本的，存有stake的地址數量無法代表持有這些stake的是不同的用戶。不要混淆地址和用戶。

在PoS中，validator集合中的validator數目是無關緊要的，并不能代表stake分散。如前文所說，如果你有99%的stake，你應該把它們分散到100個甚至1000個validator上去。

PoW中同樣會有算力集中在大礦工手中的問題，但是由于PoW的開放性以及系統沒有給后來者制造劣勢，這樣的集中只會是暫時的，算力將在激烈的競爭中不停的從一個人手中轉移到另一個人手中。PoW贊美競爭，PoW是一個開放的系統，只有開放的系統才可能遠離熱力學的終局，保持長久的生機。

PoS有其價值，也有其問題，因此無法適用所有場景。Layer1的區塊鏈協議必須使用PoW，只有使用PoW的Layer1才能解決我們希望解決的問題，實現我們希望的未來。

作者：Nervos首席架構師Jan

來源：https://talk.nervos.org/t/pow-vs-pos/1732?u=janx

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