POS與POW的中心化問(wèn)題探討

今天這篇文章，作者將重點(diǎn)聊聊“去中心化”——是的，“去中心化”，一個(gè)被區(qū)塊鏈行業(yè)反復(fù)討論卻始終沒(méi)有定論的問(wèn)題。

這篇文章同樣帶來(lái)了一些有點(diǎn)離經(jīng)叛道的觀點(diǎn)：

1、所有共識(shí)算法都需要一個(gè)進(jìn)入門(mén)檻；

2、一個(gè)人人都能加入的區(qū)塊鏈沒(méi)什么意義；

3、“計(jì)算去中心化”只是你手中電腦帶來(lái)的幻覺(jué)；

4、保證POW算法安全性的，不是別的，正是ASIC礦機(jī)和中心化；

5、POW和POS兩種算法最終都會(huì)變得相當(dāng)中心化；

6、我們所向往的沒(méi)有專(zhuān)業(yè)礦工的田園時(shí)代是不會(huì)長(zhǎng)久的；

本文作者：Maxdeath，任之劼博士，唯鏈區(qū)塊鏈高級(jí)研究員，主要研究方向包括區(qū)塊鏈共識(shí)算法、擴(kuò)容、應(yīng)用，曾在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表多篇區(qū)塊鏈論文。

這篇文章討論P(yáng)OS與POW的中心化問(wèn)題。

首先，POS會(huì)造成不平等加劇是個(gè)老生常談的問(wèn)題。關(guān)于為什么POS會(huì)更趨近于權(quán)益集中，也就是中心化，我們就不贅述了，因?yàn)檫@個(gè)沒(méi)什么爭(zhēng)議。

但是POW最終會(huì)趨向于中心化，這一個(gè)觀點(diǎn)估計(jì)會(huì)很有爭(zhēng)議。實(shí)際上如果從邏輯上推理，無(wú)論是POW還是POS，這兩種算法最終都將趨于中心化。我們重點(diǎn)來(lái)看POW的中心化問(wèn)題。

POW的中心化問(wèn)題

我們都知道，目前幾乎所有的頭部數(shù)字貨幣的算力都相當(dāng)中心化。但大家通常會(huì)把鍋甩給ASIC礦機(jī)或者礦機(jī)制造商，甩給算法，甩給礦池和可外包的挖礦任務(wù)等等，而通常，所有人都把POW當(dāng)做一個(gè)比POS更去中心化，更能夠令人平等地參與和競(jìng)爭(zhēng)的算法。

然而，我在這里卻想提這樣一個(gè)非常離經(jīng)叛道的結(jié)論——

不，我不是說(shuō)目前采用POW算法的貨幣很中心化，我是說(shuō)，所有采用POW算法的區(qū)塊鏈，他們最終都會(huì)變得中心化，或者更確切一點(diǎn)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)正常的，采用POW算法的區(qū)塊鏈而言，算力集中和中心化就是它必然的結(jié)局。當(dāng)然，這里的例外是“這不是一個(gè)正常的區(qū)塊鏈”，我們最后再說(shuō)它是什么意思。

我們來(lái)通過(guò)幾個(gè)重要的事件來(lái)推理一下，為什么中心化是任何POW算法演化的必然結(jié)果。

1，專(zhuān)業(yè)礦工的出現(xiàn)

很多采用POW的區(qū)塊鏈，包括比特幣，都經(jīng)歷過(guò)一個(gè)讓很多人神往的“田園時(shí)代”，那個(gè)時(shí)候大家用顯卡甚至用電腦都能挖礦，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)礦工，沒(méi)有ASIC，沒(méi)有礦池，也沒(méi)有中心化。所以一個(gè)自然而然的想法是，我們可不可能一直保持這樣的狀態(tài)，讓專(zhuān)業(yè)礦工不出現(xiàn)。換句話說(shuō)，沒(méi)有人（或者極少人）有意愿購(gòu)置專(zhuān)門(mén)的設(shè)備進(jìn)行挖礦，而大部分人都會(huì)選擇用普通家用設(shè)備進(jìn)行挖礦——這才是真正的零門(mén)檻誰(shuí)都能加入的區(qū)塊鏈。

答案是能——如果挖礦永遠(yuǎn)不賺錢(qián)的話。（條件1）

POW是個(gè)非許可系統(tǒng)，換句話說(shuō)，如果業(yè)余礦工能夠賺到錢(qián)，那么沒(méi)理由不會(huì)有人打“購(gòu)置兩倍的設(shè)備賺雙份的錢(qián)”的主意。而在這個(gè)定義里，當(dāng)他買(mǎi)來(lái)設(shè)備的時(shí)候，他的身份就轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?zhuān)業(yè)礦工，而他的目的也變成了賺錢(qián)。這里聽(tīng)起來(lái)會(huì)有一些別扭，難道早期挖比特幣的人不是因?yàn)樾叛鰡幔?/p>

但信仰和賺錢(qián)本來(lái)就是一體的，比特幣之所以成功，也恰恰是因?yàn)樗鼘烧呓y(tǒng)一了起來(lái)從而避免了公地悲劇。賺錢(qián)并不一定指賺現(xiàn)金，也包括對(duì)于幣升值的預(yù)期。無(wú)論是現(xiàn)實(shí)中的錢(qián)，還是未來(lái)的錢(qián)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)可“能賺錢(qián)”這件事多了之后，自然而然地會(huì)出現(xiàn)礦工。

而礦工和業(yè)余挖礦者的區(qū)別在于——既然礦工已經(jīng)有了投入，所以會(huì)將收益放在非常重要的位置上。

2，專(zhuān)用礦機(jī)（ASIC）的出現(xiàn)

隨著專(zhuān)業(yè)礦工誕生的是競(jìng)爭(zhēng)，而競(jìng)爭(zhēng)的原因是，獎(jiǎng)勵(lì)并不是按照算力發(fā)放的，而是按照算力比例發(fā)放的。于是，如果這是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)（條件2），即所有人都能加入的系統(tǒng)，所有礦工將需要根據(jù)算力上漲的趨勢(shì)持續(xù)投入設(shè)備，并算出相應(yīng)的盈利成本，而無(wú)法負(fù)擔(dān)這個(gè)成本的人將會(huì)退出，或者，想辦法削減成本。

而削減成本的方法當(dāng)然就是采用更高效的挖礦設(shè)備，于是，針對(duì)每個(gè)POW的算法，由于在通常情況下，專(zhuān)用設(shè)備一定比通用設(shè)備有效（條件3）。所以，最終，我們會(huì)得到效率越來(lái)越高并且越來(lái)越專(zhuān)用的設(shè)備，如果競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間充分長(zhǎng)（條件4），即，很多人看好對(duì)這個(gè)算法進(jìn)行挖礦會(huì)有遠(yuǎn)期的盈利，我們最終會(huì)得到ASIC礦機(jī)。

3，礦場(chǎng)的出現(xiàn)

在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中，挖礦的收益應(yīng)該略高于投入。而伴隨著ASIC礦機(jī)的出現(xiàn)，假定礦工都采用了效率接近的ASIC礦機(jī)的情況下，在其他方面的成本上的競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)空前激烈，例如：電費(fèi)，礦機(jī)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，場(chǎng)地租用費(fèi)用，人工和管理維護(hù)費(fèi)用等等……這也就是所謂的規(guī)模化效應(yīng)。

而所有的這些費(fèi)用，在現(xiàn)實(shí)中都只會(huì)導(dǎo)致一個(gè)結(jié)果——礦場(chǎng)的誕生。

因?yàn)椋弘娰M(fèi)有地域性，而礦場(chǎng)可以在電費(fèi)低廉的地方選址；礦機(jī)無(wú)論是從研發(fā)、制造還是銷(xiāo)售的角度考慮，大批量購(gòu)買(mǎi)價(jià)格都會(huì)低于零售；場(chǎng)地租用和管理的成本礦場(chǎng)也具有優(yōu)勢(shì)。

因此，無(wú)論礦場(chǎng)的規(guī)模大小，可以肯定的一點(diǎn)是，在一個(gè)礦工競(jìng)爭(zhēng)激烈（條件5）的POW區(qū)塊鏈之中，個(gè)人礦工會(huì)慢慢減少以至于被淘汰。

4，礦池的出現(xiàn)

與POS的情況類(lèi)似，在多數(shù)情況下，POW的大礦池在共識(shí)的參與方面相對(duì)于獨(dú)立礦工有多方面的優(yōu)勢(shì)（條件6），例如帶寬，收到的交易，計(jì)算能力，等等。而且中最大的優(yōu)勢(shì)，是大礦池因?yàn)樵诳梢垣@得更加穩(wěn)定的收入來(lái)支付電費(fèi)。因此，POW的獨(dú)立礦工比POS的礦工更有動(dòng)機(jī)去加入礦池。于是，就形成了礦工以“礦池”的形式進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的局面，但是由于礦池對(duì)于礦工沒(méi)有約束性，于是，礦工只會(huì)自發(fā)選擇收益較高的礦池，最終導(dǎo)致無(wú)論礦工加入哪個(gè)礦池，礦池這個(gè)行業(yè)最終都只會(huì)留下少數(shù)的幾個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者。換句話說(shuō)，最終幾大礦池會(huì)壟斷整個(gè)算力市場(chǎng)。

當(dāng)然，這里有爭(zhēng)議的地方在于礦池是不是一定等于中心化，因?yàn)榈V工仍舊可以決定加入哪個(gè)礦池。的確，兩者有些許的區(qū)別，但是我覺(jué)得最容易進(jìn)行判斷的標(biāo)準(zhǔn)就是——如果從礦池層面進(jìn)行51%攻擊，有多少礦工能夠做到及時(shí)察覺(jué)并且抽出算力呢？更何況，如果礦池可以藉由51%攻擊給礦工更高的回報(bào)，真的所有的礦工都愿意發(fā)起抵制嗎？

POW的去中心化嘗試

以上，我們通過(guò)推理，純粹從現(xiàn)實(shí)世界和POW算法本質(zhì)的角度分析了為什么POW一定會(huì)形成中心化的礦池。這其中我們做了六個(gè)假設(shè)，也就是以粗體“條件”標(biāo)在推理中的——

1，挖礦賺錢(qián)；

2，開(kāi)放系統(tǒng)；

3，專(zhuān)用設(shè)備比通用設(shè)備有效；

4，競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間充分長(zhǎng)；

5，礦工競(jìng)爭(zhēng)激烈；

6，大礦池有優(yōu)勢(shì)。

這六個(gè)條件是推理中不可或缺的部分，換句話說(shuō)，如果這些條件不成立，那么我們的推理是有問(wèn)題的。實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)POW區(qū)塊鏈不滿足這樣的條件時(shí)，它多半不是一個(gè)“正常”的區(qū)塊鏈。

而且，這樣的區(qū)塊鏈，其實(shí)很可能更加中心化。

我們先來(lái)看一些簡(jiǎn)單的情況：在挖礦不賺錢(qián)的情況下，其實(shí)就不可能出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)激烈這種事情。而實(shí)際上大部分沒(méi)有ASIC礦機(jī)的POW都處于這個(gè)狀況，因此，沒(méi)有ASIC礦機(jī)和算法難度關(guān)系不大，只不過(guò)是因?yàn)檠邪l(fā)ASIC礦機(jī)的投入不值得而已。

另一種情況是，整個(gè)系統(tǒng)的生態(tài)并不是完全開(kāi)放的，比如對(duì)于加入挖礦有特殊的許可，或者是不夠主流因此購(gòu)買(mǎi)礦機(jī)的途徑少等等。

在以上這兩種情況之中，區(qū)塊鏈其實(shí)并沒(méi)有變得更加去中心化——一個(gè)挖礦不賺錢(qián)，競(jìng)爭(zhēng)不激烈，不夠開(kāi)放，或者競(jìng)爭(zhēng)才剛剛起步的系統(tǒng)，恰恰表示參與挖礦的人還不夠多。實(shí)際上，幾乎所有的POW系統(tǒng)，包括比特幣和以太坊起步的時(shí)候，算力都是十分中心化的。而比特幣和以太坊真正去中心化的，至今被認(rèn)為是人人都能挖礦的黃金時(shí)代，實(shí)際上是很“短暫”的，可能再也不會(huì)出現(xiàn)的，市場(chǎng)進(jìn)入充分競(jìng)爭(zhēng)之前的過(guò)渡時(shí)期。

從這個(gè)角度講，POW對(duì)于POS的優(yōu)勢(shì)不在于共識(shí)算法本身，而在于區(qū)塊鏈目前的商業(yè)模式——在當(dāng)前的熱度下，一個(gè)POW區(qū)塊鏈項(xiàng)目的幣價(jià)早在主網(wǎng)上線之前就已經(jīng)有了很高的估值了，于是，相比于POS在主網(wǎng)上線之前就有了很高的獲幣門(mén)檻而言，POW在主網(wǎng)剛剛上線的時(shí)候，會(huì)有那么一段“挖礦賺錢(qián)但是競(jìng)爭(zhēng)還不激烈于是人人都可以挖礦”的紅利時(shí)期，這段時(shí)期的參與是真正“無(wú)許可”而且?guī)缀酢傲汩T(mén)檻”的，使它可以在初期就獲得數(shù)量眾多的參與者，這一點(diǎn)是POS所不具備的。

但是，這其實(shí)與算力分布的中心化，也就是我們?cè)谶@里的議題無(wú)關(guān)（我們?cè)谥髸?huì)更深入地探討一下這個(gè)問(wèn)題）。因?yàn)?，?duì)于任何POW區(qū)塊鏈而言，在目前區(qū)塊鏈以及尋找所謂“百倍幣”“千倍幣”的熱度下，這個(gè)窗口都會(huì)十分短暫，在正常的市場(chǎng)下一定會(huì)出現(xiàn)我們上文敘述的情況——要么會(huì)出現(xiàn)ASIC礦機(jī)使得普通設(shè)備無(wú)法進(jìn)行挖礦，然后專(zhuān)業(yè)挖礦者會(huì)因?yàn)殡娰M(fèi)的牽制加入大礦池或者干脆用云挖礦或者托管的方式購(gòu)買(mǎi)挖礦服務(wù)，要么，由于挖礦無(wú)法盈利而造成礦工退出，為了維持系統(tǒng)的安全性，較為中心化的項(xiàng)目方會(huì)逐漸封閉系統(tǒng)。最終，系統(tǒng)都會(huì)變得中心化。

那么，有沒(méi)有例外呢？

答案是有——我們可以從以上的幾個(gè)條件入手。

1，專(zhuān)用設(shè)備比通用設(shè)備有效

最早的進(jìn)行POW去中心化的嘗試大約就是從這個(gè)點(diǎn)下手的，也就是，如何從算法上防止ASIC礦機(jī)的出現(xiàn)，即ASIC抵抗算法。然而，ASIC抵抗是不存在的，因?yàn)橐陨系募僭O(shè)是在各個(gè)領(lǐng)域都顛撲不破的真理，即專(zhuān)用的一定比通用的更有效，唯一的區(qū)別就是有效程度，以及設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造的難度而已。

所謂的ASIC抵抗挖礦算法是將SHA256中對(duì)于計(jì)算速度的要求轉(zhuǎn)移到內(nèi)存甚至硬盤(pán)上，例如著名的Ethash，Equihash，以及用了11種算法的X11等，他們希望能夠提高硬件的設(shè)計(jì)和制造難度，同時(shí)降低專(zhuān)用設(shè)備對(duì)于通用設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。但我們已經(jīng)看到了這種做法的結(jié)果——他們高估了硬件制造的難度，也低估了專(zhuān)用設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

其實(shí)從學(xué)術(shù)的角度講，設(shè)計(jì)ASIC抵抗算法，即“如何在現(xiàn)行的硬件條件和電子工業(yè)制造的環(huán)境下，設(shè)計(jì)一個(gè)制造開(kāi)發(fā)成本最高同時(shí)安全的哈希算法”是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜甚至可以說(shuō)是一個(gè)全新的學(xué)術(shù)問(wèn)題，我毫不懷疑這個(gè)問(wèn)題可以被學(xué)術(shù)界所解決，但是想發(fā)展出系統(tǒng)的理論，最終要給出一個(gè)“開(kāi)發(fā)最昂貴并且對(duì)于通用設(shè)備優(yōu)勢(shì)最小的算法”，可能需要數(shù)年的時(shí)間。

而在這之前的所有算法都面臨著許多的風(fēng)險(xiǎn)，例如高估硬件開(kāi)發(fā)難度，低估ASIC的優(yōu)勢(shì)，或者就是干脆算法中有安全隱患，而這些其實(shí)都會(huì)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的安全性風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槭褂谜邿o(wú)法判斷51%的難度。現(xiàn)在，我們?nèi)耘f能看到許多“尚未有ASIC礦機(jī)”的ASIC抵抗POW算法，但是，根據(jù)他們前輩的經(jīng)歷判斷，我認(rèn)為他們抵抗不了太久。

2，競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間充分長(zhǎng)

于是，門(mén)羅幣（Monero）帶來(lái)了另一種解決思路，就是在任何ASIC礦機(jī)可能出現(xiàn)之前切換算法。但首先這本身就是一個(gè)相當(dāng)中心化的行為，只不過(guò)不是以算力為中心而是決策者為中心，同時(shí)，想要徹底避免ASIC的出現(xiàn)，他們必須選用一些沒(méi)有ASIC（也就是沒(méi)其他主流幣在用的）的冷門(mén)算法，這也增大了前面所說(shuō)的安全隱患。

同時(shí)，實(shí)際上ASIC并不是“只能用于一種算法”的硬件的代稱(chēng)，它也可以被設(shè)計(jì)來(lái)“用于大部分主流的哈希算法的挖礦”，換句話說(shuō)，硬件開(kāi)發(fā)者其實(shí)是有能力做出一個(gè)能夠用于“挖礦”的專(zhuān)用礦機(jī)的，雖然開(kāi)發(fā)成本可能會(huì)更高一些。歸根結(jié)底，門(mén)羅幣的行為只是用一種中心化代替了另一種中心化。

3，大礦池有優(yōu)勢(shì)

目前一個(gè)比較熱門(mén)的研究領(lǐng)域是“不可外包的挖礦算法”，目的是防止大礦池的出現(xiàn)。目前有很多這方面的提議和想法，例如讓挖礦結(jié)果和私鑰掛鉤或者讓礦池?zé)o法準(zhǔn)確評(píng)估每個(gè)礦工工作量等等，但是還沒(méi)有很成熟的算法出現(xiàn)。

就讓我們假定這種算法存在，于是礦池?zé)o法存在。但這種算法也無(wú)法改變礦池之所以出現(xiàn)的原因——

1，雖然挖礦獎(jiǎng)勵(lì)的長(zhǎng)期預(yù)期回報(bào)是一樣的，但是獨(dú)立礦工獲得設(shè)備相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)的幾率較小，所以需要負(fù)擔(dān)極大的概率風(fēng)險(xiǎn)和幣價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)；

2，獨(dú)立礦工并沒(méi)有興趣或者相關(guān)的知識(shí)和能力來(lái)參與共識(shí)，或者干脆說(shuō)，即便是買(mǎi)了礦機(jī)的礦工，又有多少人是想要參與共識(shí)，又有多少人是單純想要賺錢(qián)呢？

所以說(shuō)，徹底消滅礦池這樣的組織形式只會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：

1，獨(dú)立礦工無(wú)法承擔(dān)挖礦的回報(bào)風(fēng)險(xiǎn)，或者不愿意投入設(shè)備驗(yàn)證交易而退出，導(dǎo)致最終剩下的只有能夠保證穩(wěn)定獲利的大礦場(chǎng)；

2，礦池采取更中心化的組織形式，于是獨(dú)立礦工以托管的方式加入礦池，于是礦池變得更加中心化。

上述兩者雖然解決了礦池，但是沒(méi)有解決中心化的問(wèn)題。

“計(jì)算去中心化”是你手中的電腦給你帶來(lái)的幻覺(jué)

說(shuō)了以上這些，也許有人會(huì)問(wèn)，假如我們真的能找到一種理想的算法呢？一種ASIC無(wú)法占有優(yōu)勢(shì)所以人人都可以加入，一種獨(dú)立礦工無(wú)需加入礦池也能獲得穩(wěn)定的收入（例如一些DAG算法里有這樣的考慮），或者說(shuō)，一種真正的one CPU one vote的算法。

好吧，那我們考慮一種極端的情況，假設(shè)我們真的能找到一個(gè)這樣的算法：每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以提交一個(gè)工作證明參與共識(shí)并且得到獎(jiǎng)勵(lì)，而這個(gè)證明必須來(lái)自于某個(gè)CPU，否則都是非法的。那么，首先，其實(shí)無(wú)論是POW，POS，POA（許可鏈）或者其他的什么，所有的公鏈共識(shí)算法，不都是希望我們能夠在一個(gè)非許可的惡意環(huán)境中，找到某種能夠防止女巫攻擊、識(shí)別真正的用戶(hù)的方法嗎？

只不過(guò)，POW認(rèn)為，“計(jì)算”這件事情，是最好的用于識(shí)別的東西。那如果這樣，上述的那種算法就已經(jīng)不能叫做POW了，因?yàn)槲覀儾⒉皇窃谟谩坝?jì)算”來(lái)判別節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中的貢獻(xiàn)，而是在用“是否是一個(gè)CPU”。

此外，即便我們有了這樣的系統(tǒng)，它真的是我們想要的系統(tǒng)嗎？什么才是系統(tǒng)的參與者，什么樣的節(jié)點(diǎn)才應(yīng)該來(lái)參與共識(shí)，而什么樣的節(jié)點(diǎn)可以獲得更高的加權(quán)，POS主張用持幣數(shù)來(lái)判斷，POA或者其他聯(lián)盟鏈的算法主張用現(xiàn)實(shí)身份和物理世界中的可信度來(lái)判斷，而POW主張用計(jì)算能力來(lái)判斷，上文中一個(gè)“理想的POW”，主張用是否擁有CPU，以及擁有幾個(gè)CPU來(lái)判斷……

但歸根結(jié)底，為什么我們會(huì)認(rèn)為“計(jì)算”甚至CPU，是一個(gè)更“理想”、更“公平”的方案？

其實(shí)無(wú)非是因?yàn)?，我們每個(gè)人幾乎都有一個(gè)，或者幾個(gè)CPU，于是，讓我們有了計(jì)算（CPU）=人人平等=去中心化的錯(cuò)覺(jué)。

實(shí)際上，這一段我的核心觀點(diǎn)是這樣的：POW是一種采用運(yùn)算某種哈希函數(shù)的能力來(lái)作為“工作量”的證明，它唯一的優(yōu)勢(shì)在于便于驗(yàn)證——這并不意外，因?yàn)檫@是哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)要求。然而，無(wú)論是ASIC，礦場(chǎng)還是礦池，都是伴隨哈希函數(shù)而產(chǎn)生的東西，而這些東西最終還是會(huì)導(dǎo)致中心化。

我們之所以產(chǎn)生“計(jì)算”是比“權(quán)益”、比“身份”、比“授權(quán)”更加去中心化，更加非許可，更加隱私，更加平等的東西的幻覺(jué)，只不過(guò)是因?yàn)槲覀冞@個(gè)時(shí)代我們恰好每人都有一臺(tái)電腦而已。

當(dāng)然，如果我們把現(xiàn)實(shí)納入考量——

既然“計(jì)算”還沒(méi)那么中心化，而現(xiàn)在我們恰好每個(gè)人都有一臺(tái)計(jì)算設(shè)備，那么是不是用這種設(shè)備來(lái)決定參與者在系統(tǒng)中的話語(yǔ)權(quán)是一個(gè)好主意呢？答案是否定的——我們可以看看整個(gè)和計(jì)算相關(guān)的行業(yè)和上下游，從研究，到晶圓機(jī)制造，到芯片制造，到能源，到互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，幾乎每個(gè)相關(guān)的核心產(chǎn)業(yè)都是高度中心化的，有些行業(yè)的中心化程度甚至超過(guò)了我們一直嗤之以鼻的銀行業(yè)和政府。我們憑什么認(rèn)為這樣的行業(yè)，在同樣中心化的資本介入之后，會(huì)比其他的東西更加“去中心化”？

也就是說(shuō)，我認(rèn)為，我們之所以認(rèn)為“計(jì)算”這個(gè)東西去中心化，不過(guò)是“我們都有電腦”所帶來(lái)的幻覺(jué)——“我也許并沒(méi)有錢(qián)，但是我有一臺(tái)電腦，你也只有一臺(tái)電腦，所以我們是平等的”。然而，事實(shí)是，當(dāng)一個(gè)公有鏈采用POW算法并且成功地變成了它所期望的規(guī)模形成了一個(gè)真正的算力市場(chǎng)之后，那么“計(jì)算”只可能會(huì)以更快的速度中心化起來(lái)，有錢(qián)的人和有資源的人可以用更快的速度搶占算力市場(chǎng)，那個(gè)時(shí)候，算力去中心化就會(huì)變得和現(xiàn)在拿CPU挖礦一樣可笑。

關(guān)于區(qū)塊鏈共識(shí)算法的現(xiàn)實(shí)

說(shuō)到這里，我還一點(diǎn)也沒(méi)有提安全性的問(wèn)題——我只是在從POW和POS的基本邏輯來(lái)解釋?zhuān)瑸槭裁丛诂F(xiàn)實(shí)中，這兩種算法最終都會(huì)是相當(dāng)中心化的。

然而，我們之前提過(guò)了，兩者的區(qū)別在于，POW對(duì)于51%攻擊的抵御非常弱，而POS則正相反，POS對(duì)于51%攻擊的抵御很強(qiáng)，但是對(duì)于無(wú)利益攻擊就是小礦工的作惡沒(méi)有什么辦法。所以，前文中我們說(shuō)，POW其實(shí)在一個(gè)更加去中心的環(huán)境中更安全，而POS在一個(gè)更加中心化的環(huán)境中更安全。于是，既然現(xiàn)實(shí)是兩者最終都會(huì)趨向于中心化，POS是個(gè)更安全的共識(shí)算法。

但我猜有人看到這里會(huì)說(shuō)：差點(diǎn)被你忽悠了，一邊說(shuō)POW容易受到51%攻擊，一邊說(shuō)POW容易中心化，但是這并不能夠得出POW容易被51%攻擊的結(jié)論或者POW不安全好不好？比特幣，以太坊，以及其他的很多采用POW的區(qū)塊鏈現(xiàn)在也很中心化，但是并沒(méi)有受到攻擊啊。

因?yàn)椋瑢?shí)際上正在保證POW算法安全性的，不是別的，正是ASIC礦機(jī)和中心化。

之前我們已經(jīng)提到了，大家也能多少感覺(jué)出來(lái)，進(jìn)行51%攻擊其實(shí)最重要的成本，就是獲得算力的成本。至于什么挖礦的未來(lái)獲利，什么幣價(jià)的波動(dòng)，什么手續(xù)費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)，什么攻擊之后所付出的社會(huì)成本……其實(shí)都是浮云。什么是浮云呢，就是說(shuō)，當(dāng)有人真的想進(jìn)行51%攻擊的時(shí)候，以上這些是毫無(wú)意義的，或者說(shuō)，都是有辦法避開(kāi)的。

那么，在一個(gè)“中心化的POW系統(tǒng)中”，也就是算力掌握在一些大礦池或者礦場(chǎng)手中的時(shí)候，攻擊的成本是多少呢？

我們?cè)購(gòu)耐顿Y的角度考慮一下這個(gè)問(wèn)題：

現(xiàn)在，我們有8位同學(xué)投身于虛擬貨幣挖礦。

1，A租用某主流礦機(jī)，每天100元，按照當(dāng)前幣價(jià)預(yù)計(jì)獲利110。

2，B租用某非主流礦機(jī)，每天100元，按照當(dāng)前幣價(jià)預(yù)計(jì)獲利120，但是幣價(jià)有可能會(huì)有波動(dòng)。

3，C購(gòu)買(mǎi)某主流礦機(jī)，投資60000元，平均三月可以挖到一次礦獲利12000元。

4，D購(gòu)買(mǎi)某非主流礦機(jī)，投資10000元，平均每周能挖到一次礦獲利1000元。

5，E購(gòu)買(mǎi)顯卡礦機(jī)，投資10000元，平均每月獲利依挖到的幣種幣價(jià)而定。

6，F(xiàn)購(gòu)買(mǎi)某主流礦機(jī)并加入某礦池，投資50000元，然后每月固定回報(bào)3900元。

7，G購(gòu)買(mǎi)某非主流礦機(jī)并加入某礦池，投資10000元，每月固定收入4100元。

8，H購(gòu)買(mǎi)顯卡礦機(jī)并加入礦池，投資10000元，平均每月獲利3500元。

以上的獲利是指以當(dāng)前幣價(jià)折合的凈利潤(rùn)（排除電費(fèi)），主流和非主流礦機(jī)指的是該P(yáng)OW算法有多少人使用，然后場(chǎng)景都是我瞎編的，只是為了說(shuō)明一些問(wèn)題。

其實(shí)，對(duì)于每個(gè)人而言，他可以任選自己的投資策略——購(gòu)買(mǎi)礦機(jī)需要更多的前期投入，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)回報(bào)肯定高于租用，而租用基本上僅限于幣價(jià)上漲的時(shí)候，剛剛想要加入挖礦的新人試試水。然后，礦池和獨(dú)立挖礦相比的優(yōu)勢(shì)在于更穩(wěn)定的回報(bào)，因此對(duì)于幣價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)抵御能力更強(qiáng)。此外，主流礦機(jī)和非主流礦機(jī)的區(qū)別在于，主流貨幣競(jìng)爭(zhēng)更激烈，但是幣價(jià)相對(duì)穩(wěn)定，非主流貨幣競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)容易所以獲利高，然而受到幣價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)也高。顯卡挖礦則需要對(duì)市場(chǎng)的判斷，因?yàn)槟苡蔑@卡挖到的幣都基本不是主流貨幣，同時(shí)，如果采用顯卡礦機(jī)加入礦池讓礦池代為分配算力到幣價(jià)最高的幣上的話，仍舊會(huì)受市場(chǎng)影響，收益高于或者低于主流貨幣都有可能。

但這里，我們需要討論的不是收益問(wèn)題，而是——

假設(shè)，現(xiàn)在某M想要進(jìn)行51%攻擊，那么，以上哪些同學(xué)手中的算力它收購(gòu)起來(lái)更加容易？

首先，租用的算力一定是最簡(jiǎn)單的，因?yàn)閷?shí)際上既然A和B可以租到算力，那么M可以用同樣的方法租到算力。實(shí)際上，之前受到攻擊的POW算法，基本上都是攻擊所需的算力小于在可租用算力市場(chǎng)上能夠獲得的算力的區(qū)塊鏈。

相比而言，想要從后面幾位同學(xué)手中搞到算力就要復(fù)雜一些了。這里我們假定他們都是理性的人，那么M肯定可以說(shuō)：不管你多少錢(qián)買(mǎi)的礦機(jī)我加價(jià)買(mǎi)下來(lái)……我猜大部分人應(yīng)該都不會(huì)拒絕這樣的條件，然而，這顯然是最蠢的一種辦法（但大部分對(duì)于POW的安全性分析都認(rèn)為攻擊者會(huì)采用這種最蠢的方法獲得算力）。M也可以說(shuō)，我用高于你一小時(shí)收入的價(jià)格租你一小時(shí)的算力。但基本上也不會(huì)有人愿意搭理這樣的要求，因?yàn)闀r(shí)間太短了，不要說(shuō)小時(shí)，就算是一天可能吸引力都不大。

但是，聰明的M可以跟他們說(shuō)：我租你一年的算力，但是我按天付你錢(qián)……這樣，我猜就會(huì)有不少人心動(dòng)了。然而，如果他們足夠警覺(jué)能夠意識(shí)到M可能有惡意，他們可能仍舊會(huì)拒絕這種要求，因?yàn)槿绻鸐進(jìn)行了51%攻擊，可能會(huì)導(dǎo)致他們?cè)诘V機(jī)上的收入打水漂——這點(diǎn)，對(duì)于非主流礦機(jī)所有者尤其如此，因?yàn)橹髁鞯V機(jī)還可以挖別的幣，而非主流礦機(jī)也許就會(huì)失去用途。

所以說(shuō)，實(shí)際上，從M收購(gòu)算力的角度講，礦工在購(gòu)買(mǎi)礦機(jī)上投入的成本越高，在雙重支付之后的損失越大，收購(gòu)他們的算力就越難。但這個(gè)時(shí)候，可能會(huì)有人意識(shí)到“獲得算力困難”的另一個(gè)維度——去中心化不也是嗎？沒(méi)錯(cuò)，也許M能夠買(mǎi)通C或者D加入他，或者從他們手中買(mǎi)到算力，但是這世界上有成千上萬(wàn)個(gè)M不知道是誰(shuí)也不知道在哪的C或者D……

那么，M如何能夠一個(gè)一個(gè)地說(shuō)服自己并無(wú)惡意，并且讓他們放心地把他們花大價(jià)錢(qián)買(mǎi)來(lái)的礦機(jī)租給自己用呢？

其實(shí)M并不需要說(shuō)服他們，只要給他們稍微高一點(diǎn)的獎(jiǎng)勵(lì)就夠了。

因?yàn)镕，G和H，又何嘗知道他們加入的礦池不屬于M呢？換句話說(shuō)，實(shí)際上，礦池這種組織形式本身，就已經(jīng)非常方便地解決了我們提到的兩個(gè)收購(gòu)算力的難點(diǎn)。

而我們之前也說(shuō)了，這其實(shí)并不是礦池的問(wèn)題，無(wú)論不可外包的POW能否消滅掉現(xiàn)在礦池的組織性質(zhì)，這類(lèi)中心化的系統(tǒng)最終一定會(huì)以某種方式存在，因?yàn)閷?duì)于普通礦工而言，排在第一位的是收益，排在第二位的是易用性，至于安全……看看去中心化的交易所的交易量就好了。

因此，其實(shí)在POW中，除非獨(dú)立礦工能夠理解自己的行為并且愿意主動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)的安全性，否則，去中心化只會(huì)讓惡意節(jié)點(diǎn)有機(jī)可乘，可以更加輕易地獲得算力而已。

我知道有人會(huì)反駁我礦工和普通用戶(hù)的區(qū)別，并認(rèn)為礦工其實(shí)會(huì)對(duì)于區(qū)塊鏈更加有責(zé)任心，但是這更加印證了我的論點(diǎn)——

其實(shí)，我們本來(lái)就是希望礦工對(duì)于區(qū)塊鏈的安全更有責(zé)任心，也就是區(qū)塊鏈的共識(shí)節(jié)點(diǎn)的利益能夠和系統(tǒng)一致，于是我們才有了安全性，才有了“惡意節(jié)點(diǎn)不超過(guò)50%”這個(gè)假設(shè)，整個(gè)共識(shí)算法才有意義。無(wú)論是POW還是POS，其實(shí)這個(gè)proof本身，就是希望節(jié)點(diǎn)能夠提供一個(gè)“我在乎這個(gè)系統(tǒng)安全的理由”，來(lái)證明他們是對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)有責(zé)任心的。而在這一點(diǎn)上，POW是不如POS的，因?yàn)閷?shí)際上挖礦的獎(jiǎng)勵(lì)相對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)值來(lái)說(shuō)只是九牛一毛，也就是說(shuō)，“我挖了礦”其實(shí)作為理由并不充分。在大眾的認(rèn)知中，我們通常認(rèn)為“我買(mǎi)了礦機(jī)，要是我作惡礦機(jī)就白買(mǎi)了”是個(gè)足夠充分的理由，但是事實(shí)上“我買(mǎi)了礦機(jī)，但是我把它委托給礦池了”，同樣是不負(fù)責(zé)任的行為。

而在負(fù)責(zé)任這件事上，在POS中把權(quán)益委托給礦池也同樣不負(fù)責(zé)任。但，POS天然優(yōu)于POW的一點(diǎn)是，由于如果你擁有的權(quán)益多，你可能會(huì)受到的損失遠(yuǎn)多于POW（在前文中論述過(guò)），所以，大一些的持幣者更有理由負(fù)更多的責(zé)任，于是“我買(mǎi)了很多幣”是一個(gè)比“我挖了礦”或者“我有礦機(jī)”更充分的，他們?cè)敢庳?fù)起責(zé)任的理由。

這其實(shí)就得出了一個(gè)可能在比特幣原教旨主義者看來(lái)相當(dāng)大逆不道，但是實(shí)際上在區(qū)塊鏈學(xué)術(shù)界并不算新鮮的結(jié)論——

一個(gè)人人都能加入的區(qū)塊鏈沒(méi)什么意義——因?yàn)閷⒉回?fù)責(zé)任的節(jié)點(diǎn)納入共識(shí)只會(huì)降低系統(tǒng)的安全性，因?yàn)樗麄兪种械馁Y源會(huì)很容易地被惡意節(jié)點(diǎn)獲取，無(wú)論是POW還是POS，或者是其他的共識(shí)算法，都是如此。因此，我們希望節(jié)點(diǎn)能夠負(fù)責(zé)，他們的利益能夠在某些程度被和區(qū)塊鏈綁定起來(lái)，所以，其實(shí)所有共識(shí)算法都需要一個(gè)進(jìn)入門(mén)檻。

否則，無(wú)論算法如何保證，無(wú)論他們對(duì)于區(qū)塊鏈能夠理解多少，無(wú)論他們本性是否誠(chéng)實(shí)，他們?cè)谙到y(tǒng)中的利益決定了他們本身就不可能在共識(shí)中負(fù)起多少責(zé)任。POS會(huì)面臨無(wú)利益攻擊，在POW中，雖然小礦工的作惡成本很高，但是他們會(huì)有更大的意愿加入礦池，于是實(shí)際上也沒(méi)有對(duì)安全性有多大的貢獻(xiàn)。

到了最后，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)相當(dāng)可悲的問(wèn)題——其實(shí)大部分公鏈區(qū)塊鏈共識(shí)算法的安全性證明都沒(méi)什么意義，因?yàn)闆](méi)人擁有超過(guò)50%算力（權(quán)益）這個(gè)假設(shè)在大多數(shù)區(qū)塊鏈項(xiàng)目中都很難成立。

因?yàn)楸患挠韬裢娜ブ行幕摹按蠖鄶?shù)”，并沒(méi)有真正的參與到共識(shí)中來(lái)，而是如同中心化系統(tǒng)一般，選擇信任大礦池，大礦工，或者交易所，把他們的算力和權(quán)益貢獻(xiàn)給了某些中心。于是，實(shí)際上正在保證安全性的，是大礦工，大礦池，大持幣者，意見(jiàn)領(lǐng)袖，現(xiàn)實(shí)中的大公司，或者干脆是項(xiàng)目創(chuàng)始人，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)。他們?cè)趨^(qū)塊鏈中投入最多，鏈沒(méi)了他們損失最大，而進(jìn)行51%攻擊他們需要付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和社會(huì)代價(jià)也最高。

那么，現(xiàn)在還剩最后一個(gè)問(wèn)題——

以上我們說(shuō)的都是從安全角度出發(fā)，那么，安全到底有多重要？只從安全角度的優(yōu)劣來(lái)評(píng)價(jià)POW和POS是不是有失公允？