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三維度手機(jī)pos機(jī)
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文章來(lái)源：橙皮書(shū)
本文應(yīng) 李陽(yáng)@橙皮書(shū) 的邀請(qǐng)而作，緣起是橙皮書(shū)組織的微信群 “新經(jīng)濟(jì)學(xué)人” 內(nèi)關(guān)于 PoW 和 PoS 長(zhǎng)短的辯論。
本文亦感謝 Jan@Nervos 以及 Henry-民道@dForce，他們兩位皆為各自的立場(chǎng)提供了漂亮且深入的論證，筆者亦從他們的論證中得到很多啟發(fā)。
最后，本文的另一目的是表達(dá)對(duì)一位哲人的敬意，他發(fā)明了一個(gè)可供我們不斷對(duì)話的原型機(jī)，而且我們?cè)脚c之對(duì)話，越明白這個(gè)原型機(jī)的精巧。所謂 “大巧不工”，化繁為簡(jiǎn)需要極為強(qiáng)大的系統(tǒng)性思維，而他當(dāng)?shù)闷?“大師” 的稱謂。
一、前言
2019 年 5 月上旬 “新經(jīng)濟(jì)學(xué)人” 群內(nèi)辯論的主題為 PoW（Proof of Work，工作量證明）和 PoS（Proof of Stake，權(quán)益證明）的短長(zhǎng)。
但在我看來(lái)，微信群內(nèi)的討論很難形成聚焦，因此大家實(shí)際上在討論兩個(gè)不同的問(wèn)題：
（1）PoS（PoW） 的技術(shù)局限性，即在技術(shù)上它們到底能不能實(shí)現(xiàn)某種屬性；
（2）PoS（PoW）系統(tǒng)的健康度問(wèn)題，比如會(huì)不會(huì)形成“持幣者/挖礦者/設(shè)備制造商”等在政治地域或收入階層上的集中，以及這種集中會(huì)不會(huì)造成不良影響，雖然大家對(duì)什么是 “健康”、“不良” 并沒(méi)有一致的定義。
在前一個(gè)問(wèn)題上，我認(rèn)為最好的論證是由 Jan 提供的。他指出參與 PoW 系統(tǒng)是完全 permission-less 的（這個(gè) “參與” 就是指 “出塊”），無(wú)需向任何人申請(qǐng)，即可 購(gòu)買(mǎi)礦機(jī)/組建礦池 來(lái)參與 PoW 系統(tǒng)；
而 PoS 系統(tǒng)為了安全性犧牲了這種免許可性：如果有人想加入這個(gè)系統(tǒng)成為驗(yàn)證者，他必須先質(zhì)押，而質(zhì)押作為一筆交易必須被打包上鏈才有效，等于是說(shuō)他至少得取得部分現(xiàn)有驗(yàn)證者的同意才能成為驗(yàn)證者（出塊者）。
（這一點(diǎn)是很有道理的，PoS 要解決 “Nothing-at-Stake” 問(wèn)題的最簡(jiǎn)單方法就是安排 “質(zhì)押-罰沒(méi)” 制度，而資金進(jìn)入權(quán)益池是必須交易上鏈來(lái)確認(rèn)的）。
在后一個(gè)問(wèn)題上，最好的論證是由民道提供的。他指出，出于分散風(fēng)險(xiǎn)的目的，持幣大戶不會(huì)拿住手上的幣不賣(mài)。幣的價(jià)格上漲，則此種資產(chǎn)在持有者總資產(chǎn)中的比重也會(huì)變大，這個(gè)過(guò)程也是風(fēng)險(xiǎn)增大的過(guò)程，因此持幣者會(huì)傾向于賣(mài)出自己手中的幣，因此對(duì)財(cái)富集中的擔(dān)心是不必要的。
僅就后者而言，許多問(wèn)題我認(rèn)為近乎無(wú)法研究/比較，舉例而言，說(shuō) PoS 中會(huì)出現(xiàn)幣的集中，但難道 PoW 中沒(méi)有礦場(chǎng)規(guī)模大小的區(qū)別嗎？說(shuō) PoS 沒(méi)錢(qián)不能參與，但難道在 PoW 里面礦機(jī)不用花錢(qián)買(mǎi)嗎？
至于集中度的大小，雖然我并不認(rèn)為在某一時(shí)刻這種統(tǒng)計(jì)數(shù)字有太大的意義，但就拿統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)比較好了，本就沒(méi)有人能提出一種最優(yōu)分布，那么如何比較呢，更平均一定更好嗎？
繞一圈你會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然只討論前者不討論后者是不行的，但在前者的討論中我們有更明確的方法可以依靠，而且只有 Jan 說(shuō)的那一點(diǎn)是最為確實(shí)的。
而在與民道討論的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)按照一般的方式根本比較不出 PoW 與 PoS 的區(qū)別：因?yàn)閮煞N方式皆是 “抗女巫機(jī)制（Sybil Control Mechanism）”（女巫攻擊即單個(gè)參與者可以不受限制地訪問(wèn)系統(tǒng)資源），兩種方式皆必然要求參與者投錢(qián)進(jìn)去（否則就無(wú)法達(dá)成抗女巫的目的了），兩種方式皆可完成貨幣分發(fā)（礦工要賣(mài)幣，驗(yàn)證者也要賣(mài)幣），兩種方式皆有可能形成一定程度的集中（正如某些地域電價(jià)較低，也必然有某些地域或某些人群資金成本較低）。
更重要的是，從非常抽象的角度來(lái)看，兩種系統(tǒng)都是以貨幣增發(fā)來(lái)購(gòu)買(mǎi)參與者的支持，PoW 發(fā)幣給礦工，PoS 發(fā)幣給驗(yàn)證者。這些角度都僅能比較出量的區(qū)別，而不可能比較出質(zhì)的區(qū)別。
這些問(wèn)題迫使我選擇另一條路徑，而我開(kāi)始思考一個(gè)問(wèn)題：PoW 和 PoS 哪種更適合用于建構(gòu)貨幣呢？貨幣性（Moneyness）的核心是什么？
二、為什么會(huì)有貨幣？
為什么會(huì)有貨幣？為什么比如鉆石這樣的稀缺物品沒(méi)有成為貨幣？石油會(huì)是一種好的貨幣嗎？
在交易行為中，交易雙方都免不了要判斷對(duì)手所供商品或服務(wù)的費(fèi)用，而在判斷商品質(zhì)量過(guò)程中付出的交易費(fèi)用，我們稱為 “判質(zhì)費(fèi)用”。
交易的規(guī)模和頻次總的來(lái)說(shuō)當(dāng)然受制于作為整體的交易費(fèi)用（“信息費(fèi)用”、“締約費(fèi)用”、“判質(zhì)費(fèi)用”），但只要我們將目光集中在以下情境中，問(wèn)題就會(huì)變得更加清晰一些：
當(dāng)人們已經(jīng)決定要相互交易，為什么有某種雙方都接受的商品會(huì)更好？這種商品要具備什么條件（或者說(shuō)為什么某種商品會(huì)比其它商品更符合這個(gè)條件）？
很快你便會(huì)意識(shí)到，這基本上與 “締約費(fèi)用” 無(wú)關(guān)，采用彼此都喜歡的某種商品（“貨幣”）并不能改變締約費(fèi)用；與 “信息費(fèi)用” 的關(guān)系也沒(méi)有那么密切，因?yàn)樾纬闪舜笠?guī)模的市場(chǎng)后，貨幣作為一種商品，其信息費(fèi)用（發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)格的費(fèi)用）跟其它商品相比可能不會(huì)差別太大。
因此，關(guān)鍵在于 “判質(zhì)費(fèi)用”。即，如果雙方以物換物，雙方都必須付出許多成本來(lái)判定對(duì)手給的東西的質(zhì)量，有時(shí)候這種質(zhì)量檢驗(yàn)是消耗性的（比如檢驗(yàn)石油的質(zhì)量），但也許存在某種商品，其質(zhì)量的變化幅度很小、很容易檢驗(yàn)出其質(zhì)量，那么大家可以很容易拿這種東西來(lái)交易，至少其中一方不用付出那么多的判質(zhì)費(fèi)用了。又因?yàn)椴煌唐返呐匈|(zhì)費(fèi)用不同，故適合用作貨幣的優(yōu)勢(shì)也不同。
人類(lèi)歷史上出現(xiàn)過(guò)無(wú)數(shù)種貨幣：黃金、白銀、石頭、甚至香煙、雞蛋；但所有這些貨幣在相應(yīng)的社會(huì)中都有明確的特征：在一定科技條件下，它們的判質(zhì)費(fèi)用是最低的，黃金和白銀只有純度這一個(gè)維度，并且檢驗(yàn)費(fèi)用很低，熔化即可；美國(guó)產(chǎn)的香煙都是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，因此在戰(zhàn)后德國(guó)某段時(shí)間被民間用作貨幣。
因此，判定 Moneyness 的強(qiáng)弱，其實(shí)無(wú)異于要去確定該物判質(zhì)費(fèi)用的高低。判質(zhì)費(fèi)用越低，越適合用作貨幣。
這就是產(chǎn)權(quán)經(jīng)濟(jì)學(xué)大師阿爾欽的洞見(jiàn)。（另說(shuō)一句，此種貨幣理論子孫稀少，連阿爾欽愛(ài)徒張五常先生亦更多承襲費(fèi)雪的貨幣籃子觀念，而沒(méi)有取阿爾欽的見(jiàn)解。）
好的，道理我都懂，這跟 PoW 和 PoS 有什么關(guān)系？
三、PoW 與 PoS 的真正區(qū)別
密碼學(xué)貨幣的品質(zhì)優(yōu)劣到底體現(xiàn)在哪里？
密碼學(xué)貨幣不是金屬，沒(méi)有物理實(shí)體，因此也沒(méi)有了 “純度” 的概念，不過(guò)，因?yàn)閰^(qū)塊鏈的公開(kāi)賬本屬性，UTXO 倒是有個(gè) “干凈度” 的概念——有些比特幣曾經(jīng)流入黑市，有些人可能介意。
但其實(shí)這種差別極為微小，根本不構(gòu)成重要考量。真正的質(zhì)量其實(shí)在 “賬本安全性”。同樣是純粹的、儲(chǔ)存在全網(wǎng)無(wú)數(shù)臺(tái)電腦上的數(shù)字，但不同的數(shù)字之間還是有 “賬本安全性” 的區(qū)別。
還沒(méi)完。如上所述，重點(diǎn)并不在于質(zhì)量（90% 的黃金和 95% 的黃金只有市場(chǎng)價(jià)格的區(qū)別），而在于判質(zhì)費(fèi)用的高低（黃金的判質(zhì)費(fèi)用比鉆石低）。因此，并不是安全性的高低決定了哪種分布式賬本適合承載貨幣，而是判定賬本安全性的費(fèi)用決定了它們的 Moneyness。
在 PoW 中，判定賬本安全性的工作極為簡(jiǎn)單，驗(yàn)證塊哈希并查看全網(wǎng)的難度要求即可；難度要求雖然不能直接地反映改寫(xiě)賬本到底有多難，但直接地呈現(xiàn)了大概需要多少次哈希計(jì)算。
而在 PoS 中，至少就我所知，沒(méi)有能夠如此簡(jiǎn)單檢驗(yàn)賬本安全性的方法：
（1）在非質(zhì)押型 PoS 系統(tǒng)中，對(duì)出塊合法性的校驗(yàn)依賴于狀態(tài)數(shù)據(jù)，因?yàn)橹挥袪顟B(tài)數(shù)據(jù)才能告訴你哪一刻哪個(gè)地址里有多少錢(qián)、TA 到底能不能出塊，但是每出一次塊都會(huì)多一部分狀態(tài)數(shù)據(jù)；在最糟糕的情況下，這種困難性可以使 PoS 完全失去抗女巫的作用（攻擊者可以用一段高度以前的分叉鏈攻擊節(jié)點(diǎn)并且不必付出任何代價(jià)）；
（2）在質(zhì)押型 PoS 系統(tǒng)中，出塊過(guò)程是驗(yàn)證者經(jīng)由 “發(fā)起-預(yù)投-投票（簽名）” 來(lái)完成的，而驗(yàn)證賬本安全性中也必然有一步是校驗(yàn)驗(yàn)證者的簽名。而且，無(wú)論聚不聚合簽名，驗(yàn)證所需的計(jì)算量都很難降下來(lái)。
重點(diǎn)是，即便驗(yàn)簽很簡(jiǎn)單，你也沒(méi)法直接看出這些節(jié)點(diǎn)到底有多安全。你只知道確實(shí)是這 80 個(gè)節(jié)點(diǎn)簽了名，如此而已。
（對(duì)不同方案驗(yàn)證性能的實(shí)證研究，應(yīng)該是密碼學(xué)者的研究課題了。我沒(méi)有研究過(guò)，不能妄下結(jié)論）
綜上，我認(rèn)為，PoW 與 PoS（以及 “不好的 PoW”）的真正區(qū)別不在于它們是否能夠提供安全性，而在于提供安全性的同時(shí)是否能讓我們?nèi)菀昨?yàn)證此中的安全性。
客觀來(lái)說(shuō)，我在此比較的都是我看到的 PoS 系統(tǒng)，并不能演繹地推導(dǎo)出 PoW 一定比 PoS 做得更好，只能證明現(xiàn)在部分 PoW 比部分 PoS 要好，但能走到這一點(diǎn)我也就心滿意足了，我也沒(méi)有意愿討論現(xiàn)在還不存在的解決方案。
接下來(lái)我想討論另一個(gè)概念。
四、“計(jì)算-驗(yàn)證非對(duì)稱性”
“計(jì)算-驗(yàn)證非對(duì)稱性” 是指在某一類(lèi)數(shù)學(xué)問(wèn)題中，求出具體的解，與驗(yàn)證該解是不是一個(gè)解，所需付出的計(jì)算量是不一樣的。我在這里談的是 “難于計(jì)算、易于驗(yàn)證” 這種類(lèi)型的非對(duì)稱性。
舉例而言，比如數(shù)學(xué)問(wèn)題 3X = 9 ，求解這個(gè) X 的過(guò)程，與驗(yàn)證該解（ X = 3 ）是不是正確解的過(guò)程，是完全一樣的，在這個(gè)例子中，計(jì)算和驗(yàn)證是完全對(duì)稱的。
但如果是一個(gè)數(shù)獨(dú)謎題的話（9 個(gè) 9 宮格組成一個(gè)大網(wǎng)格，要求每行、每列、每個(gè)九宮格內(nèi) 1-9 不能重復(fù)出現(xiàn)），你要算出一個(gè)數(shù)獨(dú)謎題的解要花很多功夫，但驗(yàn)證起來(lái)極其簡(jiǎn)單，這是非對(duì)稱的。
當(dāng)然，還存在著驗(yàn)證極為簡(jiǎn)單，但計(jì)算求解近于不可能的問(wèn)題，比如在橢圓曲線上用公鑰推導(dǎo)出私鑰。
（“計(jì)算” 和 “驗(yàn)證” 的概念在不同的語(yǔ)境下亦有不同含義，有一位精通密碼學(xué)的朋友曾跟我解釋過(guò)，然而我學(xué)識(shí)粗淺，實(shí)在無(wú)法重述，故留待社區(qū)中朋友們的解釋和闡發(fā)）
在分布式賬本中，“難于計(jì)算、易于驗(yàn)證” 的重要性在于：它決定了當(dāng)賬本安全性上升的時(shí)候，驗(yàn)證的成本是否也隨之上升。
在比特幣的 PoW 算法中，計(jì)算-驗(yàn)證非對(duì)稱性非常強(qiáng)：無(wú)論安全性如何上升，驗(yàn)證的成本都不變。
但在我們現(xiàn)在看到的 PoS 方案（主要為質(zhì)押型 PoS）中，這一點(diǎn)并不明顯。因?yàn)楹灻槌鰤K賦予合法性）并不比驗(yàn)簽（驗(yàn)證這種合法性）更難（更花時(shí)間），相反，在有些算法（比如基于橢圓曲線的簽名算法）中，驗(yàn)簽甚至比簽名還要難，它是 “易于計(jì)算、難于驗(yàn)證”！
在限制了驗(yàn)證者數(shù)量的 PoS 系統(tǒng)中，可以說(shuō)這種驗(yàn)證成本是有上限的，但在沒(méi)有限制驗(yàn)證者數(shù)量的 PoS 系統(tǒng)中，驗(yàn)證的成本會(huì)隨著驗(yàn)證者數(shù)量的上升而上升，即驗(yàn)證效率與出塊權(quán)的去中心化（甚至網(wǎng)絡(luò)的安全性本身）發(fā)生了沖突。
意識(shí)到了這一點(diǎn)，我們才能理解大師的智慧：
只要協(xié)議發(fā)了錢(qián)，人們總是要投入資源來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的；既然這樣可以買(mǎi)到安全性，那我可以好好挑一挑，到此用哪種資源來(lái)提供安全性；另一方面，要出塊就總是需要驗(yàn)證，或者說(shuō)，驗(yàn)證才能真正約束出塊者的行為，那就選驗(yàn)證成本低的吧；最后，既然驗(yàn)證的需求長(zhǎng)期存在，不如想一種辦法讓驗(yàn)證的成本始終很低，這樣才能更好地容納安全性的增長(zhǎng)。
這種 “難于計(jì)算而易于驗(yàn)證” 的屬性，說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，所有了解現(xiàn)代密碼學(xué)的人都理解，但卻很有可能是 PoW 最核心的秘密。
五、Crypto-economics
我一直很反對(duì)給 economics 加前綴，雖然經(jīng)濟(jì)學(xué)作為一門(mén)社會(huì)科學(xué)，關(guān)于研究方法的爭(zhēng)論吵過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間，但在我看來(lái)，這種爭(zhēng)論早已有了結(jié)果，平時(shí)說(shuō)某某經(jīng)濟(jì)學(xué)，只是方便交流而已。
同樣地，我也不太喜歡 “Crypto-economics” 一詞，但同時(shí)我也認(rèn)為，如果這個(gè)詞真的有意義的話，我目前了解到的觀念鮮少夠得上這個(gè)詞應(yīng)有的規(guī)格，因?yàn)榇蠖鄶?shù)時(shí)候，討論 Crypto-economics 的人經(jīng)濟(jì)學(xué)都不怎么好。
若要有意義，密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)唯一的好去處是用成熟的經(jīng)濟(jì)學(xué)去判斷不同的組件在分布式系統(tǒng)中到底承擔(dān)著什么樣的角色，甚至斷言其優(yōu)劣。
比如，PoW 和 PoS，在密碼學(xué)（或者分布式系統(tǒng)）中是抗女巫機(jī)制，但在經(jīng)濟(jì)學(xué)視角下，它是安全資源，是系統(tǒng)的安全性的（一個(gè)）來(lái)源。而驗(yàn)證，在密碼學(xué)視角下是對(duì)證明者的挑戰(zhàn)，但在經(jīng)濟(jì)學(xué)視角下就成了判質(zhì)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程所需付出的代價(jià)就是判質(zhì)費(fèi)用。等等。
在大多數(shù)時(shí)候，技術(shù)歸技術(shù)，經(jīng)濟(jì)學(xué)歸經(jīng)濟(jì)學(xué)，但當(dāng)我們需要評(píng)判某個(gè)組件在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)劣時(shí)，我們可能需要兩者的交叉。如果有密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)這回事，我相信這會(huì)是其中一個(gè)重要含義。
六、 結(jié)語(yǔ)
綜上，我認(rèn)為，PoS 作為一種抗女巫機(jī)制是可行的，只不過(guò)它所要求的共識(shí)算法可能會(huì)更復(fù)雜一些；但如果我們從 Moneyness 角度出發(fā)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn) PoW 貨幣在判質(zhì)費(fèi)用上更低，而且因?yàn)橐恍┘夹g(shù)屬性使得我們可以相信它會(huì)長(zhǎng)期保持比較低的水平；而 PoS 系統(tǒng)至少就目前為止，沒(méi)有出現(xiàn)可媲美 PoW 的低驗(yàn)證費(fèi)用，甚至其驗(yàn)證費(fèi)用還會(huì)上升。
愿 PoW 與 PoS 大辯論之火長(zhǎng)燃不熄！
以上就是關(guān)于三維度手機(jī)pos機(jī),可能是手機(jī)界的普羅米修斯的知識(shí)，后面我們會(huì)繼續(xù)為大家整理關(guān)于三維度手機(jī)pos機(jī)的知識(shí)，希望能夠幫助到大家！
