合併臨近,作者回應了社區提出的一些質疑與問題,闡述 PoS 設計的合理性。

原文:Stuff /r/ethereum should know: Proof of Stake edition(reddit.com/r/ethereum)

作者: u/domotheus

編譯: EthereumCN

原用標題:關於 PoS 你所需要知道的事

封面: Photo by Shubham Dhage on Unsplash

隨著臨近合併,更多新聞逐漸湧現,許多消息不靈通的加密記者也將發布更多文章。這向更多人發出了信號,表明合併確實很接近了,這將引出大家對於 PoS 相關的更多問題和討論,同時也會重複相同的話題和誤解。在上周宣布 Kiln 測試網成功合併時,我已經在一定程度上看到了這種情況,我預計今後會看到更多相同的東西。所以在這裡列出了一些我常見的觀點,就像我在上一篇文章所做的那樣 (上一篇更多是關於以太坊的總體情況),我將其歸結為幾個簡單的要點。

我打算每看到有人提出這些觀點時,就把它們列出來。我鼓勵大家也這樣做,如果我有什麼錯誤請糾正我,或者提出任何補充建議。

什麼是合併?

更多信息可以在網站 ethmerge.com  中查看,所以這一部分我不會花太大篇幅

  • 合併後,以太坊將由 PoS 共識而不是 PoW 提供安全保障。
  • 合併後不是 “Eth 2.0”,沒有 ETH 2.0 這一說法了,這是個過時的詞彙
  • 如果你現在正持有 ETH,那麼你什麼都不用做。合併後你還是持有著一樣多的 ETH,不會有”ETH2 代幣” 這樣的東西,不需要遷移任何東西等等。所有東西都保持不變,只有底層的共識機制改變了。
  • 之所以叫做 “合併” 是因為該升級會將信標鏈 (共識層) 和目前的鏈 (執行層) 合併起來,並廢棄執行層 PoW 的部分。“共識” 只是一個花哨的詞,它確保對交易進行排序並且從經濟上保證該排序不會改變。PoW 和 PoS 通過不同的手段實現共識:
    • PoW:“擾亂區塊排序的成本太高了,按照規則參與更加有利可圖。”
    • PoS:“擾亂區塊排序的成本太高了,因為如果我這樣做,我會損失所有質押的資產。”
  • 因為只有共識機制發生改變,所以 PoS 本身將不會大幅地降低 gas 費。

為什麼要合併?

  • 維護安全將需要更低的成本,因為需要消耗更少的能源來實現共識了。
    • PoW:需要礦工能夠至少覆蓋所有硬件和能源使用的成本,否則沒人會挖礦。這就需要大量的發行量,並迅速出售以換取法幣來支付賬單。
    • PoS:只需給質押者一些收益,讓人們願意存入資產而不是直接投資到其他地方。除了一台普通的電腦和穩定的網絡連接之外,沒有昂貴的賬單需要支付,所以收益率只需反映所涉及的機會成本和風險。
  • 更加可持續:
    • 一條區塊鏈的安全性基本上與它的幣價成正比。這對 PoW 和 PoS 來說都是如此:前者 (更有價值的代幣獎勵= 遵循規則的理由更充分= 更多礦工= 更難破壞共識);後者 (更有價值的質押代幣= 更加遵循規則以避免損失質押代幣)。
    • 新發行的代幣本質上是將價值從所有持幣者手中奪走並重新分配給某些人。在其他條件相同的情況下,將代幣轉換成法幣可以從網絡中提取價值。
  • 這將會為許多擴容解決方案做鋪墊,有數據分片、無狀態、輕客戶端以及更多
  • 通過分開執行層和共識層之間的負責內容,能夠幫助減少代碼更新的一些複雜性。
  • 支持環保和安撫玩家當然是一個很好的附帶作用,但並非切換到 PoS 的主要原因。因為這主要由外部因素影響,而以太坊作為一個協議並沒有太多控制權 (如能源生產的來源、GPU 供應鍊等等)。

什麼時候合併?

  • 正式的日期還沒有公佈。只是開發者們和社區謹慎而樂觀地表示希望在六月進行合併,原因參考文章 《以太坊合併將於 2022 年 6 月發生的五個信號》
  • 測試仍然在進行,在開發者們完全有信心保證不會出差錯之前,是不會進行合併的。
  • 我個人不會寄希望於在 6 月實現合併,但我肯定這會在夏天實現,除非在測試過程中出現了非常嚴重的錯誤 (例如,一個關鍵的錯誤需要數週的時間來修復,規範本身如果出現漏洞需要數月的時間來修復和重新實現)。
  • 難度炸彈設置在六月爆炸,所以那時將進行一次硬分叉升級,無論是否合併。
  • 我建議大家收藏 wenmerge.com  這個網站,以快速查看每個測試網合併的最新狀態,以估計主網合併情況。

別傻了,他們會像以前一樣推遲的。早幾年前就承諾要合併了,但現在還沒推出

  • 首先一些無用的廢話:正式的合併日期還沒宣布,並且從來都沒有宣布過。截止日期從來沒有定過,何來推遲一說?
  • 而引用 “以太坊將於 2018 年切換為 PoS” 的這句話源於一種極端樂觀的態度,不但低估了 PoS 安全設計的複雜性,還低估了從 PoW 向 PoS 安全過渡的複雜性。當時所做的工作相當於部分完成了 Casper FFG 的規範,一種混合 PoW-PoS 的機制,最終被廢除了。但現在有很多不一樣的設計。這些新的設計在當時都不適用,但現在卻適用。
    • 經過多年的研究、對可能的攻擊載體進行了分析、不斷地完善後,寫出了完整的協議規範
    • 客戶端實現全部已完成,現在就剩下測試了
    • 所有人的工作都圍繞著合併進行,除了合併之外,基本沒有其他工作正進行。合併所需要做的必要準備步驟都已完成。並不是說 “他們已經完成了像 EIP-1559 這樣的複雜工作,所以現在可以把更多注意力放在合併上”,而是說 “所有的注意力都會集中在合併上”。不可能出現這樣的情況:合併 “再次被推遲”,開發者又開始另外的工作。在合併完成之前,沒有其他事情可以做。
    • 自 2020 年 12 月以來,PoS 實際上就一直以信標鏈的形式運行著。這意味著以太坊的 PoS 已經以產品的形式測試運行超過了一年,目前信標鏈上的質押資產超過 1000 萬 ETH。只是現在的 PoS 還沒有為執行層生產區塊。

一旦質押的 ETH 資產能解鎖了,價格就崩了

當然了,許多質押者最終都想要獲利,尤其是那些在 32 個 ETH 僅價值 1 萬美元時就鎖定質押的人來說。但還是有很多需要考慮的其他方面:

  • 合併不會解鎖任何 ETH。提款將在合併後的第一次硬分叉中進行,可能是 6-8 個月後。這幾個月將不會有 PoW 的代幣增發 (約增發 1.3 萬 ETH/天) 被拋售,也暫時不會有 PoS 的代幣增發在市面流通。
  • 就像質押 ETH 需要排隊一樣,提款也要排隊退出的。假設到時出現大規模的拋售情況,每個人都在這條隊列中,退出速率限制在 1125 名驗證者/天。所以並不存在 “打開水閘” 的時刻。所有質押者解鎖完畢需要一年多的時間。一年的時間裡,每天約有 3.8 萬 ETH 重新流入市場 (或者… 大約是日均交易量的 1%)。
  • 合併後,驗證者也將開始接受費用獎勵,據估計,收益率會翻倍。(合併後的 ETH 發行量以及質押收益率估算)。現在有成千上萬的人正在排隊加入質押。他們既然接受 5% 的年化收益率,我不認為等到年化收益率變成 10% 時他們會放棄繼續質押。
  • 到目前為止,質押所涉及的最大風險就是合併。一些災難性的事件可能會發生。然而,儘管有這些風險,儘管解鎖 ETH 的日期還不確定,但人們已經質押且鎖定他們的 ETH 超過一年了。有多少人/機構正在一旁觀察著,等到這種風險消失了再加入質押大隊?
  • 還有不要忘了,質押者退出意味著更少的驗證者,也就是說沒有退出的驗證者會有更高的收益率。同樣,對於那些以前沒有參與過質押的人來說,更有動力加入質押了。
  • 但是,當然,這是加密貨幣,並且它作為加密貨幣的屬性是不會變的。合併會帶來一些讓人興奮且不穩定的可能性,或者可能會有利好消息出盡的下跌,誰知道呢。我不會假裝我能預測未來,但在我看來,可能會有更多 ETH 加入質押,而不是退出。

如果 PoS 那麼好,為什麼以太坊不從一開始就用它?

  • PoW 容易概念化和實現,PoS 則比較難。尤其是在 2014 年的時候,它主要是一個仍在研究的理論概念,有一些區塊鏈實現了某些版本。
  • 在考慮實現 PoS 之前,從研究的角度來說,還需要克服幾個基本的問題。
  • 並沒有一個通用的 PoS 方案。每一條 PoS 區塊鏈都有自己的 PoS 規範,並且各方面都有優點和缺點。所以很多人說 “其他區塊鏈做到了,為什麼以太坊不能做同樣的事情”,這沒那麼簡單。
  • 從 PoW 鏈開始有一個好處,那就是讓任何人可以無需許可地挖礦。這樣使得以太坊的代幣分配方式會比那些從一開始就是 PoS 的鏈要好得多 (它們還得決定如何分配初始代幣,而分配方式真的沒法實現無需許可)。
  • 與上述有關:沒錯,以太坊還是有預挖/預售的,但是經過多年的挖礦和多輪牛熊週期使得 ETH 在不斷易手,預挖的代幣現在已經稀釋到總供應量的一半了,排名前一萬的 ETH 持有者持有量佔比接近前一萬的 BTC 持有者持有量佔比。因此,在 2022 年,當以太坊作為一種流動性極高且易於購買的資產時,這並沒什麼大不了。

這真的是一個詭計,毀掉了礦工多年來的努力

  • 自發布以來,PoS   一直都是以太坊最終的目標,每個礦工都知道總有一天會結束。這裡不存在騙局或是不公平的情況。
  • 經濟因素勝過任何形式的礦工對於區塊鏈的忠誠度。你可以把區塊鏈看作是一家公司,而礦工是僱員。
    • 礦工/僱員所提供的服務 (即提供安全的共識) 已經以區塊獎勵的形式獲得了報酬。工資由雇主 (區塊鏈) 支出,通過稀釋持有者現在手上代幣的價值獲得 (見上文” 為什麼要合併?”)。
    • 礦工一般會找提供最高獎勵的鏈,如果另一個可由 GPU 挖出的代幣給了更多的獎勵,他們中的大多數會立刻拋棄以太坊。
    • 同樣地,如果質押者能以更低的價格完成其提供的服務,以太坊也會支付更少的費用。
  • 這並不完全是排他性的。礦工也可以是代幣的持有者區塊以及區塊鏈的使用者。沒有什麼能阻止他們持有他們獲得的獎勵並參與質押。

如果你沒有消耗現實世界的能源來進行挖礦,代幣就失去了其固有價值

我不太同意這種說法。反復計算哈希值,直到你找到一個符合任意要求的哈希值,這沒有什麼神奇之處。我的意思是,假設有一條 PoW 區塊鏈,其中工作是通過解決數獨謎題來完成的;而這樣運作也完全一樣:在 NP-完整問題中,很難計算出其中一邊的值,但一旦找到某邊的值,就很容易驗證。這並不意味著解數獨本身就能為世界帶來價值。提高某種代幣的的挖礦難度並不會神奇地讓每個人都變得更富有,它只是讓挖礦的利潤降低—— 當然,除非需求也上升,但到目前為止,這在加密貨幣世界中還不是一個太大問題。

我認為某個代幣的價值最終來自於供應和需求,而需求來自於區塊空間的價值。人們需要 ETH 來購買區塊空間,無論 ETH 是由礦工還是由質押者產生的。當然,礦工越多,安全性/去中心化程度就越高,在正反饋循環中進一步提高了區塊空間的價值主張。但這種反饋循環也存在於 PoS 的以太坊中,而且它們也超級酷!

PoS 就是一份為完全中心化準備的食譜

  • 它基本上與 PoW 一樣,但略有不同。“更好” 或 “更壞” 真的取決於你的看法。在我看來,PoW 實際上只是實現 PoS 的附加步驟。
  • 以太坊作為一個社區高度重視去中心化,對於任何潛在的中心化矢量,研究團隊都會想辦法減輕。即便代價是犧牲其他重要的東西,如可擴展性 (比如,將 gas limit 限制在比較低的水平,以便更多的節點可以參與到去中心化的網絡中,即使這會導致網絡擁堵和交易費用高)。
  • 目前確實存在一些缺點,去中心化是一個頻譜和過程,我們還沒有達到這個目標。現在我們還依賴於許多中心化的東西,而從長遠來看這些都需要逐漸被取代。也就是說,這些中心化的阻礙都不代表網絡存在的風險,實際上,針對 “由於 X,這個網絡是中心化的” 的說法,在 Vitalik 最新發布的路線圖中都會有相應的解決方法。我個人認為想出一堆方案來解決 X 問題,比直接放棄去中心化並說 “由於 X 問題,我們無法實現去中心化” 更令人興奮。

以太坊協議開發路線圖

  • 關於以太坊的 PoS 設計,有一些有趣的東西經常被忽視:二次方懲罰。單個驗證者節點宕機、出問題或直接攻擊網絡並不會受到很嚴重的懲罰。而如果一千個驗證者同時這樣做則會受到更嚴重的懲罰。
    • 也就是說,如果你是一個運營著數千個驗證者節點的大型機構,為了你自己的利益著想,你最好將它們分散開來,避免使用雲託管,並使用不同的客戶端等等。當然,資產還是集中化的,但至少故障點是分散的,這有利於網絡的整體健康狀況。
    • 一些大型的挖礦實體依賴於某個中心位置以攤銷成本,當局可以根據能源使用情況監測到具體位置,並且可以關停它們。在全世界範圍內轉移挖礦設備是很難的,但是質押僅依賴於私鑰/公鑰和消費級的計算機。

PoS 實際上是讓” 有錢的更有錢 “

  • 是的。不幸的是,我們生活在一個財富極度不平等的世界。區塊鏈並不能解決這個問題。
  • 這對 PoW 來說也是如此。誰有錢就可以購買更多的礦機,賺更多的錢。除了挖礦,投資回報率也會受規模經濟效應影響:集中化的挖礦業有大筆資金以一定的折扣率購買硬件,並搬到電費便宜的地方運作。個人礦工在現實中根本無法與其競爭。而在 PoS 中,無論他們的質押金額是 10 美元還是 1000 萬美元,每個人都能按比例獲得相同的收益率。
  • “ 這些大型挖礦業可能是中心化的沒錯,但他們沒有理由攻擊網絡,因為他們在基礎設施上投了數百萬美元……”。所以你的意思是,你對大型中心化運營者的存在沒有意見,只要他們在網絡中佔有某種程度大的份額嗎?

這是你存款的被動利息?憑空印鈔票?這不就像中央銀行增發法幣一樣嗎

  • 你得延伸來說才能得出這樣的觀點,但我已經看到人們這樣做了 (笑)。這些觀點通常從 “PoS 並不是什麼新鮮事” 開始。
  • 驗證者還是有在進行一些 “工作” 的:創建區塊和驗證其他區塊。只是這些工作完全由實際有用的工作組成 (區塊鏈需要達成共識),而不是一遍又一遍地計算哈希值,直到其中一個滿足任意的要求。
  • 這並不是真的 “憑空印出的免費錢”,質押資產中仍然涉及成本,只是與能源賬單相比,它們更抽象、更不直觀而已。
    • 機會成本—— 如果另一項投資能給你帶來更高的收益率,為什麼還要質押?
    • 流動性差—— 從你存款的那一刻起,你的資金就被鎖定了,排隊等待你的驗證者激活,然後當你提款時,又要排隊才能提出。
    • 固有風險—— 質押仍然是一個相當新的東西,過程中可能會出問題。可能會出現一個關鍵錯誤,網絡可能會受到攻擊,你的質押硬件可能會損壞等等。
    • 波動性—— 畢竟它仍然是一種不穩定的資產,如果你是那種以本國法幣計價的投資者,那麼當資產一夜之間可能下跌 30%,而收益率可能只有 5% 時,這並沒有很吸引人 (不過,一旦資產翻倍了,5% 的收益率是非常不錯的,將 100% 的收益變成 110%)。
    • 維護成本—— 你仍然需要維護你的驗證者節點並保證其安全性,確保 100% 的正常運行時間,更新軟件,等等。
  • 這裡有個有趣的地方:質押者越多,個人獲得的質押獎勵就越低。這基本上意味著,上文所羅列的所有成本將由市場本身來定價。原因很簡單:如果質押收益率太低,獲得的獎勵不夠維護成本,那麼人們就會退出質押並投資於其他地方。質押的人少了,收益率重新回升。同樣,如果收益率太高,也會吸引更多的資本加入,收益率又降落下來。
  • 至於通脹情況:假設市場整體來說,理想收益率是 5%,其中 3% 來自代幣增發。這樣算下來,每年大約有 3000 萬枚 ETH 質押、增發 90 萬 ETH。在總供應量為 1.2 億枚 ETH 的情況下,通貨膨脹率為 0.75%。只要 gas 費至少有 23 gwei,通脹率就低於 EIP159 的帶來的 ETH 銷毀率。(這點我再強調也不為過:以太坊很快就會成為一種有收益的通縮資產)
  • “算數不錯,但沒有供應上限,而且他們總是改變貨幣政策”
    • 多年來,目標一直是” 在確保網絡安全下,實現最低可行發行量”,相比於設定一個任意的供應上限,以太坊優先考慮網絡的安全性。
    • 至於貨幣政策的改變,沒有一個更新是提高通脹率的。從第一天起,低通脹率 (尤其是通縮) 就是社區的目標。
    • 一旦 EIP-1559 的銷毀率與發行率相匹配,就會出現一個作為有效供應上限的平衡點—— 再次由市場力量對以太坊區塊空間估值來決定。
  • 所以,不存在一個 “以太坊中央銀行” 這樣的東西任意調整通脹/通縮率並向親信印錢。市場本身決定通脹/通縮情況,沒有一個實體可以像中央銀行控制法定貨幣的通貨膨脹率那樣控制它。

巨鯨擁有足夠多的資金控制和改變規則,併罰沒誠實的驗證者

  • 不存在這樣的風險,以太坊沒有任何形式的鏈上治理,就是因為這個。協議的更新是社區共同努力的結果 (Layer 0),你不需要質押任何資產來報告一些不好的注意並參與這個過程。
  • 這方面完全與 PoW 一樣:即便你擁有 99% 的算力,你也不能在沒有私鑰的情況下進行無效的交易,竊取他人的資產或者改變協議規則。除了重組區塊之外,無法真的做什麼。1% 的誠實節點將拒絕任何不遵守規則的區塊,那麼作惡者就會在一條無效/無用的鏈上挖礦。PoS 共識下也是如此,現在只是把 “算力/挖礦” 換成 “質押權重/質押” (不同的是,重組區塊的作惡者被發現了會被罰沒掉所有質押資產,然而區塊鏈不能完全摧毀挖礦的設備)。
  • 簡單地說,鏈上涉及到大量的 ETH。目前已超過 1000 萬 ETH,而且是在合併之前。按照目前的價格,大約是 300 億美元。“質押的 ETH 數量” 和 “ETH 的價值” 預計都會上升,所以攻擊變得越來越不可能,因為發起一次攻擊的經濟成本太高。而且如果攻擊者來自以太坊之外,首先要獲得這麼多 ETH 是很荒謬的 (你在哪裡買到 1000 萬枚 ETH 來達到 51% 的質押佔比?又或者 2000 萬?)

32 枚 ETH 太多了,一般人沒那麼多錢

  • 我同意這是一個很大的問題。這裡有一些降低質押門檻的提議 (更好的簽名聚合設定活躍驗證者上限和輪值機制),但它們目前的優先級別似乎並不高,更重要的是確保基礎層可以很安全。
  • 之所以需要那麼高的 ETH 質押數量,是因為這個數值需要剛好滿足一個技術點。簡而言之,需要低到一個點讓大家可以參與,並有足夠的驗證者來保證區塊鏈的安全;但又要足夠高,以免有太多的驗證者,使區塊鏈的開銷過大。並且每個驗證者節點的質押數量相同,這樣每個驗證者在分佈式隨機過程中決定誰生產區塊時擁有完全相同的權重,減少了很多複雜性。
  • 從技術角度來看,得出 32 個 ETH 這個門檻涉及大量的數學計算,當時 32 個 ETH 價值約 7000 美元。早期於 2017 年的數學推算甚至建議最低超過 1000 ETH。
  • 值得慶幸的是,就像 PoW 中礦池,PoS 也有質押池以允許質押小數額的 ETH。這並不一定與 “不是你的私鑰,不是你的代幣” 的口號相悖,這要感謝像 RocketPoolSecret Shared Validators “ 秘密共享驗證者”  (尚未推出) 這樣的方案,它們利用智能合約來實現無需許可、去中心化和非託管。而且由於上面提到的二次方懲罰,我相信從長遠來看,去中心化質押會由於中心化質押方案。我推薦大家閱讀 superphiz 的質押指南以獲取更多信息。如果你重視去中心化,通過交易所參與質押是非常糟糕的。
  • 與上文相關,我們最好將 Rocket Pool 這樣的方案看作是基礎質押的一種更高層次的抽象,而不只是一個 “質押池”。我在這裡寫了更多相關細節,供感興趣的人參考。

PoS 還未被證明是否行得通,但我們知道 PoW 是有效的

這論點實際上完全合理,顯然我們沒法真的反駁這個說法。只有時間會告訴我們。我只是認為,在以太坊正在切換為 PoS,並且一直以來都決定切換的背景下,這個論點是不相關的。如果你不相信它,就不要參與/投資它。我個人相信一個長期可持續的 PoS 以太坊。

這些都是我們人生中偉大的加密貨幣實驗的一部分。要么它只是曇花一現,並且最終以失敗告終以至於最後無人知曉,這將是一個遺憾;又或者我們將成功地創造出能夠長存於人類文明的強大網絡。為了實現這一目標,優先考慮去中心化是關鍵。我主要在比特幣和以太坊中看到去中心化這種東西,儘管它們的理念大不相同。這就是為什麼長期來說,我很樂意地看到這兩者最終會如何發展。

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