解說以太坊轉為PoS機制及剖析|專家論點【果殼】

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以太坊,作為全世界第二大的區塊鏈網路,自上週「The Merge」正式從PoW ( Proof of Word ) 挖礦機制轉為權益證明機制 ( Proof of Stake, PoS ),就如同 Solana, Polkadot, BSC ( binance smart chain ) 一樣。

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PoS 又稱為股權證明,也稱為持幣挖礦,是 2011 年在 Bitcointalk 論壇上提出的一種共識機制算法,是工作量證明機制 PoW 的替代方案。

本來的以太坊區塊鏈需要透過耗費大量的電力(顯示卡)進行演算,來實現交易的驗證跟取得區塊獎勵的權利,這些電力消耗就是所謂的工作量證明 PoW,PoS 取代 PoW 的目的,是減少大量運算所造成的資源消耗。

現在的乙太坊的共識機制,存在許多節點,節點必須質押至少 32 個 ETH ( 代幣 ),就可取得認證交易的資格,這時會出現兩個重要角色,由演算法依照一定規選出「提案節點」及「驗證節點」(Validator)。

規則是,持有越多代幣的節點,有越高的機會被選為提案節點,提案節點要負責提出區塊,接著該區塊會被廣播到整個區塊鏈網路中,其餘節點(Attestor)則依照持幣數量投票驗證該區塊的合理性。

驗證節點須確定提案節點提出來的區塊內容是正確的,該區塊還是要通過類複核區塊的 Hash 值、時間戳等等的細項,等到通過後才能成為鏈上的有效區塊。

上述過程不需要像 PoW 耗費大量的算力去競猜隨機數,因此 PoS 具有減少大量運算所造成的資源消耗的特性。

然而,這特性背後,有些許隱憂。

PoS更像是封閉系統

PoW用電力投票(算力挖礦),PoS 用代幣投票(質押股票)。

電力投票的每一票,都有無法迴避的成本,電力是真實的能源,無法憑空產生。電力投票也更加公平,不需要先取得資格,任何擁有電力的人都能加入,是一個公平且開放的遊戲,是一個開放的系統

但代幣投票不一樣,你必須先有代幣(類似股權)才能投票,本質上類似一個封閉的系統,系統外的人(非股東)無法自由加入。封閉系統就像公司股權一樣,一旦被玩家掌控了,外人很能加入競爭

現在這個問題已經出現,轉為 PoS 權益證明機制後,以太坊區塊鏈呈現快速集中化趨勢:

目前以太坊網路有 7 個主要參與者,掌控三分之二質押權。

「最近生成的 1,000 個 blocks,有 420 個都由 Lido 和 Coinbase 建立」…以太坊應用 Gnosis 共同創辦人 Martin Köppelmann 指出。

其中,Coinbase 是全球第三大加密貨幣交易所,擁有以太坊 14.5% 質押權,社群主導的共同質押機構 Lido 則有多達 27.5% 質押權。

安全性難以測量

比特幣的安全性是可以測量的,電力耗費越多,就像是由算力築起一道超高的電力城牆,記錄在 Hash 值裡面,保護比特幣網路的安全性,駭客或潛在攻擊者,需要耗費更多的能源成本,才可能短暫竄改、攻擊比特幣系統。

反之,我們其實無法測量一個 PoS 區塊鏈的安全性,不論有多少代幣發行、質押,整體代幣的市值有多高,都無法完全保證區塊鏈的安全。就像 Luna,可以一系間產生,也可能因為代幣經濟、或是因為安全性問題,導致區塊鏈一夕消失。

耗電不道德?

我們平常吹冷氣、看電視、玩手機,每件事情都需要耗電,包括比特幣挖礦也需要耗掉。

誰來決定耗電本身是否道德?

比特幣挖礦是高效、潔凈的工業用電之一

  1. 有高達 59.5% 的比特幣開採能源來自再生能源,遠高於飛機、火車、汽車產業。
  2. 全世界的碳排放,僅有0.08%來自比特幣挖礦。
  3. 比特幣目前總市值約為 5,000 億美元、比特幣網路在 2021 年平均每季度處理 4,890 億美元的交易,而每年耗費的挖礦電力費用約「40 億美元」。

根據台積電報告所揭露的用電量,台積電用電量年年高漲,2020 年台積電扣除海外廠,在台用電量總計約 155.58 億度,佔全台 6%,相當於一個首都台北市的用電量。

能源是要拿來用的,電力的用途本身是中性的,當人類選擇使用時,用道德綁架「這是浪費電」是無稽之談。

回到 PoS,縱使以太坊未來確實減少了能源消耗,也不會因此變得更道德。如果 PoS 為了降低能源消耗,換來的是不公平的規則,及不確定的安全性,是否值得,就值得我們再次思考了。


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如果想看更多 PoW v.s. PoS,請參考我們的新書「尋找黑天鵝

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