區塊鏈:區塊鏈入門 | 從攻擊能量、防守能量來看 PoW與PoS誰更安全？

區塊鏈領域的安全問題一直是大家討論的焦點，Peter認為在設計一個較為安全的系統之前，首先要明確一下安全的定義，本文給出的是我自己的觀點。我學術背景是電氣自動化工程，職業背景是程序員，所以觀點肯定是技術世界觀的。根據這里給出的安全定義，能夠解釋我為何是一個POW的支持者，另外為何對某些POS項目表示懷疑。

安全的定義我自己的安全的定義是

防守能量和攻擊能量比值。下面來解釋一下。

首先，安全是一個能量問題。城墻修的再厚，如果有足夠的炮火，一樣可以把它打爛。這里防守能量是修筑城墻的能量，花的能量越多，城墻就能修的越高越厚。攻擊能量是炮彈中保存的能量。另外一個例子，如果你理解密碼學的話，就知道世界上沒有不能破解的密碼，只是因為很多密碼的破解需要花費攻擊者難以負擔的能量消耗，所以才有被認為的暫時安全的密碼存在。

中國計算機學會夏平：區塊鏈在知識產品領域司法存證應用仍存在待解問題:中國計算機學會區塊鏈專委會委員夏平表示，區塊鏈運用于司法領域，無疑具有十分光明的前景。但目前，區塊鏈在司法領域的應用，還取決于區塊鏈本身在社會治理和經濟活動中的普及程度。知識產權通過區塊鏈登記，無疑極大地便利了所有者的維權。夏平強調，目前關于區塊鏈在知識產品領域司法存證應用，仍存在待解的問題。（證券日報）[2020/11/14 20:46:21]

第二，安全是一個比值。工程上有個概念叫做安全系數，安全系數足夠高，我們就認為系統是安全的。具體來講，安全系數指的是安全程度的系數，是極限應力和許用應力的比值。舉個簡單的例子，一個載人的升降機，繩子的極限承受能力是10000千克，工程上一般載人的許用總重量就是1000千克，安全系數是10。這里，防守能量是繩子的粒子之間的引力，這個能量可以保證繩子不斷。攻擊能量是人身體帶來的重力。

行情 | 美股區塊鏈概念股普遍下跌:今日美股開盤，三大股指全線低開，區塊鏈概念股普遍下跌。其中柯達平盤，埃森哲下跌0.40%，overstock.com下跌2.22%，Riot Blockchain下跌0.91%，Marathon Patent平盤，Square下跌0.13%。[2019/9/18]

第三，攻擊收益為負的系統就認為是安全的。安全是一個相對概念，工程上認為，如果繩子用來載人，那么安全系數要達到10，而如果運輸貨物，安全系數為5就足夠了。一個普通鐵柜子，保存我的私人物品就認為是安全了，但是如果是保存一堆黃金，就不夠安全。原理還是可以套用安全是個比值的這個思路，攻擊潛在獲利多，那么認為攻擊能量就很大，所以防守能量也必須提高，才能保證安全。

動態 | 金融機構開始認識到比特幣在區塊鏈技術領域的重要性:據beincrypto消息，加密投資平臺BnkToTheFuture的創始人兼首席執行官Simon Dixon最近將當前資本流向加密資產的行為，描述為數百年來規模最大的財富轉移事件。在過去幾年，全球許多大型銀行和投資基金更關注的是區塊鏈技術而非比特幣，隨著社交網絡巨頭Facebook 推出Libra，該公司明確地將其稱為加密貨幣，而不是基于區塊鏈系統的產品。人們對比特幣和更廣泛數字資產領域的看法也發生了重大轉變，開始認識到了類似比特幣的分布式記賬技術在區塊鏈技術領域重要性。[2019/6/24]

總結一下，安全是一個能量比值，攻擊收益為負的系統，就認為是安全的。

聲音 | 中國銀行首席研究員宗良：“效率”和“風險”是區塊鏈場景應用的關鍵指標:據金融界《洞見》消息，中國銀行首席研究員宗良在接受采訪時表示，在未來，區塊鏈可能會有很多應用場景，是否能真正成為可行的應用，需要看兩個關鍵指標：1. 效率，效率不僅僅指完成確認一次交易所需的時間，也指整個區塊鏈體系里面可以提升的算力上限問題。2. 風險，區塊鏈應用的風險，比較典型的是非法運用的情況。[2018/11/1]

世界上能否共存多個POW系統？

基于之前的安全定義，我自己是支持用POW去保證系統安全的。同時我也認為，這個世界上可以有多個POW的區塊鏈同時存在。

POW的安全來自攻防能量對比。最著名的POW系統肯定是比特幣了。比特幣會以最長鏈作為最終的共識結果，礦工向哪個分叉上添加區塊就相當于支持這條分叉成為最長鏈。這是用區塊來進行投票的過程，而生成每一個區塊都是有能量損耗的。這樣，攻擊者要攻擊比特幣網絡，也一樣要花費能量，51%攻擊意味者，攻擊者的能量水平高于全網其他誠實節點的能量之和的時候，攻擊就會成功。結合咱們之前所說的，安全是攻擊能量和防守能量對抗的思路，可以看出比特幣的POW機制是完全符合本文對安全的定義的。所以說，POW的能耗不是白費，它的回報是安全。

另外一點，咱們的Andreas說過

可能我們這個世界只能負擔的起一個POW系統我自己一開始也是這么認為，覺得什么事情都應該在比特幣上做，不要另外再開新的POW的鏈。但是實際上，往比特幣上堆太多功能會降低比特幣的安全。于是大家還是啟動了不少POW的鏈。以本文的邏輯推導，這個是可以接受的，理由如下。如果世界上只有一條POW的區塊鏈，也就是比特幣，那么比特幣承載的價值就是全世界，那么要用全世界電力的50%以上去保護她，因為一旦攻擊成功的收益就是全世界。但是，如果另外有一條POW鏈，承載了一部分價值，此時比特幣承載的價值低了，那么對應的電力當然也可以分給另外的鏈一些。比特幣不再承載全世界，意味著攻擊收益就低了，對應攻擊能量也會低，所以減少一些防守能量不會影響比特幣的安全。

總結這部分，POW用能耗換來安全，不能算是浪費。建設多條POW鏈，不會降價任何一條的安全。

POS到底安全嗎？

下面從反面來論述一下我的觀點。POS是一種類似股東投票的共識機制，特點是不需要耗費能量。從前面的論述可以推論，POS肯定是值得研究的，但是不耗費能量的機制注定和安全無關。

首先展開聊一下為何POS不能保證安全。POS系統為安全支出的能量為0，意味著防守能量為0，那么不管攻擊能量是多少，安全都為0。POS系統往往都設計的非常復雜，原因就是作惡是無利害的，投票既然沒有成本，攻擊者就可以為了自己利益的最大化去隨意投票了，在此基礎上去設置各種審查和懲罰也是治標不治本的。

POS的現實意義應該是有的，可以依托信任或者POW系統的安全來構建完整系統。但是，POS本身不提供安全，POS系統運行必須找到自己的安全基石。目前很多鏈把POS本身作為安全基石，然后在上面構建各種功能，個人認為這個思路是值得商榷的。

結論

區塊鏈系統是復雜的，改變一個預置條件，可能結論就變了，所以我也會保留修改本文結論的權力。寫作本文的目的是跟各位做一下思路上的溝通，希望我的思考過程能夠有啟發性。

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