CAS:權益證明設計哲學

作者：VitalikButerin

原標題：《AProofofStakeDesignPhilosophy》

發表時間：2016年12月29日

像Ethereum這樣的系統本質上是一個新一代的加密經濟有機體-去中心化的，無管轄的實體，完全存在于網絡空間中，通過密碼學，經濟學和社會共識的結合來維護。他們有點像BitTorrent，但他們又不像BitTorrent，因為BitTorrent沒有狀態的概念-這是一個至關重要的區別。他們有時被描述為去中心化的自治公司，但他們也不是公司-你不能硬分支微軟。他們有點像開源軟件項目，但是它們也不完全是-你可以分叉blockchain，但是不像你分叉OpenOffice那樣容易。

這些加密經濟網絡有許多種風格-基于ASIC的PoW，基于GPU的PoW，樸素PoS，PoS，PoC等等，希望很快就可以使用CasperPoS，而且每種風格都不可避免地帶有自己的基本理念。一個眾所周知的例子就是工作量證明的最大愿景，其中“正確的區塊鏈，單數”被定義為礦工消耗最大的經濟資本創造的鏈條。最初只是一個協議的分叉選擇規則，這種機制在許多情況下已經被提升為一個神圣的原則-請看我和克里斯·德羅斯之間的這個Twitter討論，一個即使在面對哈希算法改變協議的硬分叉情況下，某人也要認真地來保護這個想法的純粹形態的例子。Bitshares的委托權益證明提出了另一個連貫的哲學，其中一切從一個單一的原則出發，但可以被更簡單地描述：股東投票。

ZCash開發團隊啟動權益證明PoS轉型研究:金色財經報道，Zcash開發團隊Electric Coin在社交媒體上宣布，該團隊已經啟動權益證明PoS轉型初始階段的研究，包括錢包用戶體驗和安全性、跨鏈互操作性、權益證明安全性、維持ZEC供應上限、鏈上治理、降低協議復雜性等，旨在確定 ZCash 是否可以過渡到權益證明網絡，從而將ZCash（ZEC）置于Web3 的最前沿。[2022/5/22 3:33:57]

每一個共識哲學;中本聰共識，社會共識，股東投票共識，都有自己的一套結論，并引導了一種從自身的觀點來看相當有意義的價值體系-雖然互相比較時肯定會受到批評。Capser共識也有一個哲學基礎，盡管迄今為止還沒有那么簡明扼要。

我自己(VitalikeButerin)，Vlad，Dominic，Jae和其他人對于權益證明協議的存在為什么存在和如何設計都有自己的看法，但在這里我打算解釋我的觀點來自哪里。

POS權益證明入選MIT“2022年十大突破性技術”:2月28日消息，《麻省理工科技評論》2022年“全球十大突破性技術”正式發布。其中，POS權益證明是位列其中，這是唯一入選的區塊鏈技術。文章提到，權益證明提供了一種建立不需要耗能太多的網絡的方法。以太坊為該系統建立了一個新的區塊鏈，且該系統一直在平行運行。現在需要發生的是“合并”，將實際執行交易和持有用戶資產的“層”（Layer）轉移過來，并在此過程中摒棄工作量證明。如果成功，以太坊的股權證明區塊鏈可以為廣泛應用的節能技術創造條件。（華爾街新聞）[2022/2/28 10:20:07]

我將會列舉所有觀察然后直接給出結論。

加密技術在21世紀是真正特別的，因為加密技術是對抗性的沖突仍然在很大程度上有利于防御方的極少數領域之一。毀滅城堡比建造更容易，島嶼雖然可以被捍衛的，但仍然可以受到攻擊，但普通人的ECC秘鑰是足夠安全到甚至可以防御國家級別的執行人員。網絡朋克哲學(Cyberpunkphilosophy)從根本上是利用這種寶貴的不對稱來創造一個更好地保護個人自主權的世界，而密碼經濟在某種程度上是延伸的，只不過這次保護的是復雜的協調和協作系統的安全和存活，而不是私人信息的完整性和保密性。認為自己是網絡朋克精神的正統思想繼承的系統應該保持這個基本的屬性，并且銷毀或破壞的代價要比其使用和維護更高。

權益證明網絡Trusted Node完成200萬美元私募融資，Plutus VC領投:11月12日消息，權益證明（PoS）網絡Trusted Node完成200萬美元私募融資，Plutus VC領投，Lion DAO、NIOX DAO、Tavis Digital、Primo Consulting等參投。（Globe News Wire）[2021/11/12 21:46:37]

“網絡朋克精神”不僅僅是理想主義;構建比起進攻更容易防御的系統也只不過是健全的工程學。

在中長期的時間尺度上，人類相當有共識。即使對手能夠獲得無限制的哈希算力，而且對任何重要的區塊鏈發動了51％的攻擊，還原了上個月的歷史，但是說服了社區，這個鏈條是合法的，比超越主鏈的哈希算力更難。他們需要顛覆區塊探索者，社區中每個值得信賴的成員，“紐約時報”，archive.org和互聯網上的許多其他來源;總而言之，說服世界，新的攻擊鏈才是第一條主鏈在信息技術密集的21世紀和就像說美國的登月從未發生過的一樣困難。這些社會學考量會最終長期的保護任何區塊鏈，不管區塊鏈社區是否承認它。

Zcash創始人：Zcash應轉向權益證明:金色財經報道，Electric Coin Company首席執行官兼Zcash創始人Zooko Wilcox今天在一篇博客文章中提議，隱私幣Zcash應該放棄其工作量證明(PoW)區塊鏈并轉向權益證明(PoS)。Wilcox表示，雖然有很多人更喜歡PoW，但他相信PoS會讓Zcash對更多人更有價值。好處很大，而且遠遠超過了弊端和風險。Wilcox指出，是否想要做出這樣的改變，取決于Zcash社區，但他提出了一系列論據。首先，他聲稱這樣做會減輕出售壓力，因為礦工不再需要出售新挖掘的幣來支付生產成本（例如電力和硬件成本）。其次，如果Zcash更節能，則有利于Zcash獲得接受。他承認公眾的看法對于更廣泛的采用更為重要。第三，Wilcox表示，權益證明以更低的成本提供了更好的安全性和性能。[2021/8/4 1:32:36]

但是，單靠社會共識來保護的一個區塊鏈將是低效和緩慢的，也很容易讓分歧繼續下去;因此，經濟共識在短期內對保護活動和安全財產起著非常重要的作用。

詐騙者假冒以太坊權益證明驗證器進行詐騙:一個號稱提供“以太坊2.0 PoS挖礦”服務的龐氏騙局正在詐騙投資者。以太坊持有者被要求向騙子發送他們的資金（范圍從0.2 ETH到1024+ ETH），以獲得高額定期獎勵。詐騙者還吹噓投資者僅用15萬美元就可以成為新以太坊網絡的“節點運營商”。（U.today）[2020/4/6]

由于工作量證明的安全保障只能來自積極的區塊獎勵，而對礦工的激勵只能來自于他們失去未來區塊獎勵的風險，工作量證明必然運行在大規模算力對應大量的獎勵的邏輯上。從PoW攻擊中恢復是非常困難的：第一次發生這種情況，您可以用硬盤來改變PoW，從而使攻擊者的ASIC無用，但是再次不再有這種選擇，所以攻擊者可以重復攻擊。因此，采礦網絡的規模必須如此之大，以致攻擊是不可想象的。通過使網絡每天不斷地消耗X，讓小于X的攻擊量不在出現。我拒絕這個邏輯，因為它消耗樹木，和它沒有實現網絡朋克精神-攻擊成本和防御成本是1比1，所以沒有防守者的優勢。

權益證明通過懲罰而不是獎勵來確保安全，從而打破這種對稱性。驗證員將金錢置于股權之中，由于他們鎖定資本并且維護節點所以獲得少量賠償，并且采取額外的預防措施來確保其私人鑰匙安全，但是大部分恢復交易的成本來自于比他們所獲得的獎勵大數百或數千倍的懲罰。因此，用一句話來說，權益證明不是“安全來自燃燒能源”，而是“安全來自于經濟價值的損失”。一個給定的區塊或狀態可以具有$X安全性，如果您可以證明對于任何沖突區塊或狀態達到相同級別的終止狀態是不可能的，除非惡意節點同時嘗試使交換機支付$X的協議處罰。

理論上來說，多數驗證者勾結可能會接管一條權益證明區塊鏈，并開始惡意行事。然而，通過巧妙的協議設計，他們這種操縱獲得額外利潤的能力可以被盡可能地限制，更重要的是如果他們試圖阻止新的驗證者加入或執行51％的攻擊，那么社區可以簡單地組織硬分叉，并刪除有罪的驗證者的存款。成功的攻擊可能花費5000萬美元，但清理后果的過程不會比2016年的　geth/parity一致性失敗更加繁重。兩天后，區塊鏈和社區回到正軌，攻擊者損失5000萬美元，其余社區可能更加富有，因為隨之而來的供應緊張，攻擊將導致代幣的價值上升。這是對于你的攻擊/防御不對稱。

上述不應該被認為意味著不定期的硬叉將成為常規事件;如果需要，在權益證明上的單次51％攻擊的開銷可以被設定為和在工作量證明上的永久的51％攻擊的開銷一樣，成本和攻擊的無效性應確保該攻擊在實踐中幾乎不會發生。

經濟學不是一切。個人行為者可能受到超常規動機的影響，他們可能被黑客入侵，他們可能被綁架，或者他們可能只是醉酒，并有一天決定用對應的開銷來破壞區塊鏈。除此以外，從好的角度來看，個人的道義上的寬恕和溝通效率低下往往會將襲擊成本提高到遠遠高于名義上協議定義的價值損失值。這是我們不能依賴的一個優勢，但同時它是一個優勢，我們不應該不必要地扔掉。

最好的協議是在各種模型和假設下工作良好的協議-經濟合理性和協調選擇，經濟合理性與個人選擇，簡單容錯，拜占庭容錯，受Ariely/Kahneman啟發的行為經濟模式，理想情況下現實和實際的任何其他模型。同時具有兩層防御是很重要的：經濟激勵措施阻止中心式合作團體采取反社會行動，反中心化激勵措施阻止合作團體的初始形成。

快速運行的共識協議是有風險，并且被應該非常仔細地處理，因為如果快速運行的可能性依賴于的激勵措施，則這樣的組合將產生非常高的系統性風險從而引發的網絡級中心化。那些不在意驗證器發送消息的速度，只要在一段可接受的長時間間隔內的共識協議不會有這些擔憂。一個可能的中間地帶是創建可以快速運行的協議，但是擁有與Ethereum的uncle機制類似的機制確保節點增加其網絡連接程度超過一些易于達到的點后的邊際報酬相當低。

從這里，當然有許多細節和許多方式分歧細節，但上面至少是我理想中Casper版本基于的核心原則。從這里，我們當然可以辯論競爭價值之間的權衡。我們是否給予ETH1％的年發行額，并獲得5000萬美元的強制補救硬分叉的成本，或0年發行額，并獲得500萬美元的強制補救硬分叉的成本？何時在經濟模式下增加協議的安全性，以換取在容錯模式下降低其安全性？我們更關心擁有可預測的安全級別還是可預測的發行級別？這些都是另一篇文章的問題，實現這些價值觀之間的不同權衡的各種方法是更多的帖子的問題。但我們會得到它:)

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