最近以太坊2.0釋出升級進度的訊息，其創始人Vitalik發文詳述以太坊從PoW轉向PoS的三大關鍵原因，引起加密貨幣社羣的廣泛討論。
因此，白話區塊鏈邀請Nervos 基金會聯合發起人 & COO 呂國寧、Cobo 聯合創始人兼 CEO、F2Pool 聯合創始人神魚 Daniel以及星火礦池產品負責人喵叔一起來聊聊PoW和PoS等共識機制。
01PoS VS PoW
11月4日，Vitalik Buterin 發文表示，與 PoW 相比，PoS 是一種優越的區塊鏈安全機制。原因有三：PoS 以相同的成本提供更高的安全性；PoS 很容易從攻擊中恢復；PoS 比 ASIC 更去中心化。
PoW 具備兩個主要優勢，但 Vitalik Buterin 認為這些優勢相當有限：PoS 更像是一個「封閉系統」，從長遠來看會導致更高的財富集中度；PoS 需要「弱主觀性」，而 PoW 並不需要。您認同V神對於PoW和PoS的看法嗎？對於PoW和PoS您怎麼看？
Cobo&F2Pool 神魚：PoW共識機制已經穩定執行了十多年的時間，經過了理論與實踐的雙重驗證。雖然新的共識機制層出不窮，但PoW的江湖地位不減。
PoS目前來看也有比較多的硬傷，它主要是系統內的一種資源的分配。PoW更多的是採用系統外的資源來獲取對區塊鏈的保護。這兩種共治方式各有優劣，在需要非常強的安全性的情況下，還是PoW的可靠性更強一些。
對比二者的特點，PoW更適用於追求絕對公平、安全的領域，比如比特幣、各類隱私貨幣等；在一些對去中心化程度要求不高，但對效能要求更高的領域，比如聯盟鏈，PoS可能是更好的解決方案。
星火礦池喵叔：Vitalik 描述了從他的視角所觀察到的 PoS 的優點，我覺得說的蠻好的，但是我並不能完全的認同以此作出的 PoS 更安全的結論，其中還有一些因素需要考慮，比如開放性、共識規模、更長期的公平參與的機會等。
PoW 比 PoS的更開放性這一點 Vitalik 自己其實也有說到，但是他沒有說 PoW 轉化為 PoS 丟失了什麼。我理解這其中丟失的重要的一部分是參與的人，或者說丟失了系統博弈的複雜性。
PoW 中的礦工生態是自成體系的，他們關心電費、機器、主機板、電源等等現實因素更多，因此無論鏈上活動如何，他們參與挖礦的核心商業邏輯都是成立的，並且可以穿越牛熊的維持鏈上安全，而PoS 會大概率拋棄這些人，這帶來的是維護網路安全人員的更關注鏈上活動，因為他們本身抵押鏈上資產。我稱之為共識內卷的一種現象，即鏈上活動長期會直接影響鏈本身的安全性，這顯然並沒有優於當前 PoW 的共識機制。
再說下長期公平參與的機會，PoW 實現的公平性來自於能源本身足夠分散和多元化，無論演算法如何更新，其核心是能源本身，這讓任何後來者的參與的門檻可以脫離鏈上資產本身，透過引入外部力量（算力）來維持鏈上的安全；但 PoS 的封閉性會讓參與有了初始的門檻，無論如何分散，它一定沒有使用電力等能源可以更直接的完成長期的成本核算和公平。
Nervos 呂國寧：當然無法認同，但是我覺得更遺憾的是從這篇文章中看到的是拋棄客觀，中立的角度。
對 PoW 和 PoS 的優劣分析比較，在這篇文章中顯得避重就輕，甚至扭曲事實。我更願意理解這篇文章在 2020 年末這個時間點，Ethereum 2.0 要馬上啟動 Phase 0，來自社羣的不同聲音是到底追求遠期不確定性的以太坊 2.0，還是務實的在以太坊 1.x 之上發展 Layer 2 方案，社羣開始出現越來越多不同的聲音。在以太坊 2.0 第 0 階段啟動，開啟 PoS 並且接受使用者 Staking 的前夕，一篇這樣的文章帶來的效果更多的是安撫不同的意見和鼓勵社羣積極參與 Staking。
如果這樣一篇文章拿到以太坊社羣之外去證明 PoS 優於 PoW，毫不意外地可以看到在社交網路上各種嚴肅的開發者和研究者，尤其是一些對 PoS 機制研究非常深刻的人對這篇文章提出了大量的質疑和不認同。
PoS 和 PoW 的優劣之爭，從 2015 年就看到很多，並且爭論從區塊鏈技術社羣到學界，這些年已經有大量的研究和學術文章從各個角度來分析和對比 PoW 和 PoS，並且針對已經研究得比較清楚的問題給出專業的分析和建議，但是不管是區塊鏈技術社羣還是學界，也從未得出過 PoS 更優於 PoW，而是分成兩個陣營，大家在各自的陣營繼續深挖和找到更合適的場景去發揮優勢，揚長避短而已，而我看這篇文章，並沒有看到新的研究成果或者新的證據，看到的是避重就輕的斷言和不嚴謹的結論。
1.PoS 以相同的成本提供更高的安全性？
文章中對 PoW 攻擊成本計算方式幾乎完完全全不符合實際，實際情況是在現實世界中，只有透過 NiceHash 平臺租用到的 GPU 算力能發起攻擊，但 GPU 算力在過去五年很好的保護了以太坊，幫助以太坊平臺的總資產規模不斷成長，目前已經超過了 1000 億美金，是不是很矛盾？
透過 NiceHash (算力租賃平臺)租用算力發起攻擊是目前已知的對網路發起 51% 攻擊的方式，而 NiceHash 上可租用的總算力有限，並且可被攻擊的 PoW 網路數量也非常有限，以及使用專業礦機去發起 51% 攻擊是一個毫無現實意義的問題。
所以要區分可以透過租用 GPU 算力發起 51% 攻擊和 PoW 是否安全，是兩個不同層面的問題，能透過 Nice Hash 租用算力對小網路發起攻擊，不代表 PoW 的安全性不夠。51% 攻擊是一種確定性的，可以透過機制設計和預案去預防和解決的問題，而 PoS 機制中包含的不確定性，無法解決的問題反而更多。
2.關於從攻擊中恢復的效率？
文章中指出了一種針對 PoW 的攻擊，但是不談前提。這種攻擊的前提是網路 PoW 演算法是基於 GPU，並且基礎算力較弱，可以透過 NiceHash 租用到足夠的 GPU 來發起攻擊，這幾個條件全部達成才有攻擊的機會，這種攻擊方式對 ASIC 系統沒有現實意義。
相反，PoS 在被攻擊的時候，只要攻擊者持續攻擊，那麼不管 PoW 還是 PoS 表現都是一樣，甚至 PoS 系統可能更糟糕，slashing 機制（質押金罰沒）對解決問題沒任何幫助，攻擊者完全可以透過外部獲利，比如去交易平臺做空，所以談 PoS 從攻擊中恢復的效率更高的意義在哪裡？PoS 的 UASF（user-activated soft fork 使用者啟用的軟分叉） 機制透過人為協調來解決問題的機制，能用來證明比 PoW 更好？
3.PoS 比 ASIC 更去中心化？
對去中心化的理解，至少得分三個層次，公平性，無需許可的准入機制，反審查，這三個層次上，PoS 都無法拿出任何證據證明其哪怕跟 PoW 一樣的程度，所以在去中心化這個特性的比拼當中，PoS 不跟 PoW 比，而是選擇跟 ASIC 比？而 ASIC 並沒有損害公平性，無需許可准入和反審查，反觀 PoS，初始分配問題，無法做到真正的無需許可准入和反審查，這些是 PoS 機制自身的問題。
PoS 的封閉性導致的問題遠比想象中的要大得多，而 PoW 是借用物理世界的資源（能量）來維持網路的共識，並且在物理世界中的資源分佈天然就是分散的，物理資源是天然去中心化的，並且激勵機制促使參與者去不斷尋找和挖掘更低成本更高效率的資源，這種競爭機制進一步導致資源的分散而非集中，反觀 PoS，如果壟斷者想要維持其壟斷優勢，那麼他付出的成本一定小於競爭者，這個機制直接導致的結果就是系統內卷（達到瓶頸，無法進行質變的量變）。
關於弱主觀性，在 PoW 體系中不存在，只有在 PoS 中，判斷主分支的時候無可避免的要依賴外部資訊。這個問題在 PoS 系統中是無解的，並且也是一個能導致的問題遠比想象中的更大。在以太坊早期 PoS 研究中，創造出了“弱主觀性”這個概念，但是這個概念直到今天，也沒有真正得到學界的認同。其他關於 PoS 的一些更深層問題，這裡談得更清：https://www.hellobtc.com/kp/mt/11/3005.html 。
02最終會淪為BTC一條PoW鏈嗎？
自2009年比特幣上線以來，整個加密貨幣世界誕生了上萬個區塊鏈專案，新的共識機制也層出不窮，有觀點認為由於51%攻擊的原因，除了比特幣，其他的代幣安全性方面其實特別差，最終會出現只有比特幣一條鏈走PoW的道路，其他的公鏈只適合PoS或者其他共識機制，前面也屢屢爆出專案遭到雙花攻擊的情況，您怎麼看這個問題?
Nervos呂國寧：一條成功的 PoW 鏈要想做起來非常難，但是做成了的 PoW 就非常安全，這是 PoW 機制的特點，任何專案選擇了 PoW 作為底層共識機制，就要非常明確這一點，PoW 的安全性透過 Bitcoin 12 年的平穩執行，以及以太坊 5 年的足以證明，並且今天整個區塊鏈領域超過 80% 的資產仍由 PoW 提供保護。
有一些算力較弱，發展不好的 PoW 鏈，頻繁被曝出透過 NiceHash 平臺租用算力去發起 51% 攻擊，但是這個並不能說明 PoW 有問題，PoW 專案發展要看設計，看執行，執行的好不好決定了這條 PoW 鏈能否走出來。反觀 PoS 鏈，不說遠的，就說近期發生的事情，NEO 的停機問題，Tron 的停機問題，在我們看來，各種 PoS 爆出的問題比 PoW 要多得多，所以不能因為 51% 攻擊問題就認為 PoS 是解決方案，PoS 有也同樣有其自身的問題。
不是所有的 PoW 鏈都一樣，也不是所有的 PoS 鏈都一樣，研究討論的時候要客觀中立的去看待機制設計和如何平衡和達成目標，如果更關注效率，比如聯盟鏈或者產業區塊鏈，如果要安全和去中心化保護資產，那麼 PoW 更適合。
2020 年，我們看到的趨勢是新的 PoW 專案非常少，更多的新專案不約而同的選擇了 PoS，這並不能說明 PoS 更好，只能說明 PoS 早期發展更容易，早期容易不代表後期能做到在去中心化和安全程度上不輸於 PoW 的程度。打個不恰當的比方，創業很難，九死一生，絕大多數的創業者，小概率成功，大概率失敗，一旦成功帶來的成長，以及各種收益非常可觀，可是打工更輕鬆容易，所以創業者是少數，大部分人選擇打工，但是你不能說打工比創業更好，道理是一樣的。
所以我們理解 PoW 的優勢，看到 PoW 難，也不該放棄去發展 PoW，至少在 Nervos 我們堅定的選擇了 PoW 這條路，並且我們的 PoW 生態發展的遠超預期，目前我們已經平穩度過了 51% 的風險期，安全方面的擔心已經不存在了。
Cobo&F2Pool 神魚：除了比特幣，近兩年還是湧現了不少PoW的新專案，目前來看執行得也不錯，我不贊同最終會出現只有比特幣一條鏈走PoW道路的說法。 由於算力過於集中或者某些幣種採用了其他公鏈使用的共識演算法，使攻擊成本極低，在一些小的公鏈專案上的確發生過51%攻擊。
但是在BTC鏈上嚴格意義成功的雙花很罕見，幾乎沒有。比特幣在2013年的3月12號發生了一次意外的版本分叉，導致了一次成功的雙花，是被確認的，因為兩條鏈都確認了，幸運的是這僅有的一次攻擊也是魚池發起的測試，測試完之後立刻把幣退了。
之所以會出現雙花攻擊大多是大家沒有對安全有足夠的重視，或者他們採信了零確認的方式，零確認在網路層面是不安全的，不要輕信零確認。
星火礦池喵叔：PoW 鏈被雙花攻擊的場景，從比特幣開始就被提出，其解決的方法就是其機制本身。
只要共識足夠強，單一鏈可以容納對應挖礦演算法儘可能多的流通算力，就可以抵禦外部帶來的 51% 攻擊。所以結論是顯而易見的，最終並不是只有比特幣一條 PoW 公鏈，而是每種 Hash 演算法領域都可以有至少一條承載足夠算力的 PoW 公鏈。以太坊作為 GPU 挖礦為主，那麼它當前可以承載足夠的 GPU 算力並維持其安全性，也足夠說明問題了。
因此新的公鏈在選擇共識時，可以選擇 PoS 這沒有問題，如果選擇 PoW，應該儘可能考慮在共識演算法層面來做變更，形成初期的安全壁壘，防止惡意的算力輕易對其造成攻擊，並完成共識的擴建過程，發揮 PoW 該有的優勢。
03未來共識機制會怎樣演變？
區塊鏈因其自我驗證功能補足了網際網路世界最重要的一塊拼圖，正是因為PoW、PoS等共識機制使得區塊鏈這一功能得以實現。從加密貨幣發展角度而言，您認為未來共識機制會有怎樣的演變歷程？
星火礦池喵叔：我覺得人類從有了文明之後，所追求的東西就沒有變過。我們樹立奧林匹克精神，追求更高更快更強。所以作為確保區塊鏈賬本安全的共識機制來說，我們顯然也在向著這個方向做出改變。
Nervos 呂國寧：我認為未來共識機制不管如何演變，PoW 機制都會是一種無法超越的存在。
區塊鏈，尤其是無需准入許可的去中心化區塊鏈系統，共識機制的首要任務是保證共識的安全性，換句話說，區塊鏈的共識節點提供的最重要的產品是安全，而產生安全的成本不管是電力，還是 ASIC 裝置，抑或是背後投入的資本，其本質是透過能量投票，最後都可以歸結到能量的消耗，並且能量的消耗是一個持續的物理過程，所以 PoW 的核心是能量的消耗證明，並將能量透過 token 的形式“儲存”起來。
系統的安全水平跟安全投入成正比，所以如何衡量是一個特別重要的問題，也是大家能建立信任的依據，尤其是驗證安全投入的方式越簡單直觀越好，在安全成本投入簡單可驗證的前提下，我們可以把對安全程度的判斷轉變成安全投入水平的判斷。從這一點上看，能量的投入是最簡單，直接，純粹，最容易衡量的方式，驗證 PoW 能量的投入可以簡單到幾乎無成本的一次雜湊函式驗證就做到了。
反觀 PoS，其成本主要來自伺服器運營，社羣運營成本，前期投入的資金的機會成本，這些雖然都是所謂的成本，但是缺乏一個簡單清晰的衡量和判斷依據，伺服器安全不安全，取決於伺服器提供商，取決於節點運營人員的技術水平，而社羣運營成本，以及投入的資金的機會成本，是否能確保長期可持續不斷投入，這些都是不可衡量的，有這些因素的存在，對一個 PoS 系統的安全水平的衡量要打各種折扣，所以 PoS 的安全水平實際如何，永遠做不到直觀可衡量。
Cobo&F2Pool 神魚：我們期望可以做的更高的效能，更快的 TPS，更大的資產規模和更強的社群共識，在這點上 PoW 和 PoS 所追求的方向是一致的，只是在不同的立場上，大家做的技術改革方向會有差異。
未來，PoW與PoS可能借助多層網路等技術，在一些專案上實現融合：PoW實現更安全的底層網路，PoS實現上層的社羣治理等應用功能，從而實現兩種共識機制的優勢互補。
當然，未來的共識機制不止PoW與PoS。底層共識架構也不會僅僅侷限於鏈式結構，會有更多的發展。
