重新信仰PoW,今天我們有了EPoW

買賣虛擬貨幣
今天起,我們有了EPoW。區塊鏈世界裡有一些經典的名詞,比如PoW工作量證明(中本聰共識),PoS,DPoS等共識演算法,或者DAG代表一種網路結構。在中本聰發明PoW演算法後的第12年,我們基於PoW提出了EPoW(Eco PoW 經濟的工作量證明 https://eprint.iacr.org/2020/1117)本質上是一種Proof of Replication(複製證明)。但是這種複製證明的優點是,可以在做複製工作的同時,產生工作量證明。首先,為什麼要區塊鏈儲存?現階段的區塊鏈,應用比如虛擬貨幣,存證或者溯源,甚至DeFi,主要是把區塊鏈當成不可篡改的資料庫來用。簡單回顧一下,建立一個網際網路應用需要的技術:通常是伺服器軟體(Apache/Nginx/IIS)和資料庫(MySQL/SQL Server)。檔案伺服器讓硬碟上的資源可以被網際網路訪問,比如照片,音訊,影片,軟體包,和網頁。可以說,在區塊鏈應用這個世界裡,我們是先有資料庫,但目前還沒有可靠的檔案伺服器(IPFS沒有區塊鏈),因為這些靜態資料目前只能放在鏈下,並不能上鍊。鏈下的資料會被移動,刪除。只有資料本身被區塊鏈託管,複製,定期檢查,才有可能保證資料安全和完整性。我們需要理解一下複製證明,這是目前區塊鏈檔案儲存演算法的基石因為區塊鏈和雲端計算的背景不一樣,雲端計算通常由商業公司提供,區塊鏈網路往往由礦工們提供資源,賺取代幣回報。由一家公司提供的服務,最大的風險在於這家公司是否能一直存在。由於經營決策,360網盤等已經宣佈關閉,使用者不得不遷移資料。
由多方提供資源的區塊鏈,面臨新的問題,就是資源提供方不一定會誠實的履行自己的承諾。一旦可以作弊來節省資源投入,很快其他人就會效仿。在區塊鏈儲存這方面,有一個抄作業問題:簡單說,一個班的同學必須至少有一個人自己做了作業,這樣全班才有作業可抄。同樣的道理,檔案存到多方,如果一些節點刪除了檔案,那麼還有可能從其他誠實的節點恢復檔案。如果連最後一份檔案的複製都被刪除了,那麼這個檔案就永遠無法恢復了(不考慮磁碟恢復)解決這個作弊行為的方案就是複製證明。假設三個儲存節點自己有唯一的名字,那麼同一份檔案被三個儲存節點儲存時,按照約定我們不存檔案的原文,而是儲存用各自的名字編碼的檔案複製。這樣同一份內容在三個節點的硬碟上,存為三份唯一的檔案,解碼後的結果是一樣的。最後,複製還有一個特點就是編碼慢,解碼快。理性的礦工寧可花錢購買硬碟儲存,也不會選擇刪除複製檔案重新生成,因為成本更高。複製證明是區塊鏈儲存的關鍵技術!回顧一下工作量證明中本聰提出的工作量證明,提出了以計算能力作為選票,形成共識。因為在計算機世界,身份是很容易偽造的。一個礦工為了被選舉成功(並得到成功後的收益),可以建立任意多個身份,來獲得更高的回報。這被稱為女巫攻擊。因為計算資源(CPU,GPU)是需要花錢買的,有限的。所以用計算資源的工作成果作為選票,形成共識。這裡工作量證明有幾個作用,以比特幣為例 1.保護區塊鏈的安全,因為投入了硬體和能源資源,所以其他人攻擊的成本更高 2.選舉,決定誰有權生成下一個區塊,有手續費 3.初始幣的分配,決定市場上最初的錢是哪裡來的
其中,初始幣和手續費是吸引礦工投入資源挖礦的重要激勵。隨著幣價升高,人們也更願意投入更多資源。一旦在區塊鏈中移除虛擬幣的設計,就沒有礦工會投入資源。作為回報,區塊鏈得到了自己需要啊安全保護,巨大的算力保護著區塊鏈本身,不被惡意的分叉,雙花。工作量證明的最大問題是什麼?為什麼會有PoS,DPoS這樣的代替演算法出現耗電。由於比特幣的總量稀缺,幣價較高,所以為了賺取初始分配的比特幣,礦工馬力全開的爭奪,這造成了能源的浪費。對於使用者來說,礦機輸出的工作量證明僅僅是保護了區塊鏈的安全,並沒有其他的實際用途。PoS的提出就是為了建立低耗能的區塊鏈,DPoS則是效能上的改進。這方面介紹的文章較多,這裡就不再展開。需要指出的是,我們認為共識演算法與區塊鏈效能之間沒有必然聯絡,使用PoW也能設計出高效能區塊鏈。EPoW是一種複製證明
EPoW是一種複製證明,它使用PoW演算法來做複製證明需要的編碼工作。這樣的演算法符合複製證明中編碼昂貴(慢),解碼便宜(快)的原則。在此之前,業界先驅Filecoin提出過使用VDF和零知識證明的演算法實現的複製證明。相比,我們的演算法實現起來非常的簡單,並且可以執行在超低規格的伺服器上,比如樹莓派。除此以外,EPoW可以在複製資料的同時也生成工作量證明,保護區塊鏈的安全。我只有一份算力,是用EPoW做複製證明,還是用來生成工作量證明以保護區塊鏈安全?這正是EPoW的絕妙之處:在做複製證明的同時,我們可以得到免費的工作量證明。以往,我們為了獲得虛擬幣而工作,努力消費更多的電力換取虛擬幣,從區塊鏈角度看,得到了工作量證明以保護鏈安全。現在,礦工為了掙錢(法幣)而按需工作(有新檔案需要複製證明時候工作,沒有則不工作),順帶產生免費的工作量證明,來保護區塊鏈安全。
既然還是用到PoW演算法,為什麼EPoW是經濟的?因為我們去掉了激勵方式,虛擬幣。以往,為了得到幣,礦工會開足算力爭奪“初始幣分配”,也就是挖礦。但是無論我們投入多少資源,比特幣的產出是恆定的。所以單位幣需要承載更對的價值(漲價),這是幣價一定漲的內在邏輯,因為挖礦成本(難度)在增加。我們用複製證明編碼並儲存檔案,這是一種切實的工作。EPoW能輸出複製編碼和工作的證明,雖然消耗了能源,但是是理性的。一旦沒有新的複製任務,礦工不會主動消耗電力建立無意義的工作量證明。所以我們的演算法是經濟的工作量證明,就像執行在經濟省油模式的汽車,以節約能源為目標。為什麼EPoW是無幣區塊鏈的關鍵技術?區塊鏈設計以虛擬幣作為獎勵,原因就是它的價格對於法幣是浮動的。如果以法幣來做激勵,那麼挖礦的成本一定會被控制在預期收入以內,區塊鏈就不可能從礦工處得到越多越好的算力來保護區塊鏈。使用EPoW,使用者將儲存需求交給區塊鏈,並支付法幣。資源提供方付出資源,並得到穩定的法幣回報。
EPoW對現有已投入的區塊鏈算力挖礦的硬體有什麼影響?老舊的礦機,由於生產的時候技術限制,單位能源產生的算力較低。這些老舊的礦機挖礦掙到的錢還不夠支付消耗的能源,它們有關機價。也就是說比特幣的價格如果低於一個點,這些老礦機寧可關機,因為開著也是虧本。然而這些早期投資依然能產生可觀的算力來保護區塊鏈網路,如果他們可以找到適當的理由來使用這些算力,如果有人可以支付開機成本。EPoW是一種有用的PoW,使用EPoW設計的區塊鏈可以'復活'很多老的礦機,使得我們過去在算力上的投資沒有白花。對現有礦池有什麼影響?加入礦池,本質上是向礦池出售算力換取穩定的回報。對於區塊鏈的風險,是礦池控制了大量算力,一旦某礦池超過50%,它就有了作惡的能力。礦池的出現可能是中本聰沒有預料到的,區塊鏈更歡迎分散的算力。由於EPoW本地使用了算力,所以從礦池接一些任務進行計算的外包式掙錢法,就有點不太合適。使用EPoW本來就可以透過貢獻資源來掙錢,而如果是比特幣,沒有巨大算力的情況下,不加入礦池,堅持獨立挖礦,爆塊的概率比中彩票還低,很有可能一整年顆粒無收。
EPoW將使得區塊鏈再次回到獨立挖礦的田園時代,礦池將不再有能力獲得寡頭算力,這將極大的保障區塊鏈安全。

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