PoW真的是“浪費”的共識機制嗎？【上】

長久以來，我一直認為權益證明（PoS）是優於工作量證明（PoW）的。今天，基於過去一年從權益證明中學到的一些經驗，我打算挑戰自己的信仰。過去我一直主張工作量證明是一個浪費的機制，透過權益證明能用更低的成本達到同樣的結果。今天我想要重新思考，工作量證明是否真有其價值存在。

對於”工作量證明”的定義

如果我們要討論工作量證明的優點，首先我們必須為”工作量”下定義。在物理學上，工作量＝功率(Power) x 時間。

更通俗一點的說，我把工作量定義為”你要付錢給對方、對方才會去做的事”。也就是說，如果不花點成本，工作就無法完成。比特幣就符合上面兩項工作量證明的定義。如果不給予報酬，沒有人願意花錢建造專門的硬體和消費電力。因此，比特幣的區塊難度代表了一個數學證明，證明等同於25個BTC價值的工作量被執行了。

這裡的推論是假設你在一個有效競爭市場中給出了一定金額的懸賞，會激發市場本身的競爭機制，促使參與者投入一定的工作量，來競標你出的價款，而為了獲得獎賞所需付出的工作量會趨近於你懸賞的價值。

我們可以把比特幣的工作量視為”難度”或”雜湊算力 x 10分鐘”：W = D = HP* 10m

但在權益證明(proof-of-stake)機制下，我們只會有”權力(power)”，即”利害關係(stake)”。在這種情況下，工作量即等同於“承諾在未來的一定期間內持有token”。

在沒有期望可獲得相應利益的情況下，沒有人會願意放棄流動性而鎖定其資金的。因此，token持有者獲得的利益與他們需要付出的工作量會成正比。相同的情形，比特幣挖礦獲得的收益也會等比例於其挖礦付出的工作量。

基於這一層對於工作量及流動性價值的理解，我們可以構建出一個不需要移轉大量金錢給電力公司及礦機制造商的工作量證明(proof-of-work)機制。不過此種工作量證明機制還是需要金錢被轉移給“某人”。在這種情況下，獎勵會流轉給那些承諾持有token的人，進而稀釋那些亟需維持流動性的人的份額。由於延遲了賣壓，短期內這種作法會促使token升值。

基於權益的工作量證明有兩種計算口徑：

口徑1：基於你過去持有這個代幣多長期間

口徑2：基於你未來承諾持有這個代幣多長期間

某人過去作了什麼、沒做什麼，本身已是無風險的沉沒成本，就像是按日付費租用挖礦裝置一樣。但承諾未來會持有代幣一段期間是高風險的決策，就像是自己投資一臺礦機，需要考慮到礦機可能一年後才能回本。

另外從證明機制的安全性角度考量，代幣未來的價值是唯一關鍵，這也是為什麼選項2優於選項1。（譯者注：BM這裡提到的邏輯是成本和收益期間匹配的原則，沉沒成本對於未來決策不具指導性意義。合理的獎勵機制是針對”未來將要付出”的工作量給予獎勵，而不是根據”過去已經付出過”的工作量。）

每個人都厭惡政治

當區塊鏈日趨複雜，政治問題也越來越龐大。工作量證明的美好屬性就是它看起來似乎免於受到政治干擾。就共識層面而言，它在數學上足夠簡單、乾淨，且完全去中心化。理論上，每個人都能夠任意加入網路並製作出塊。

但實際上，工作量證明機制創造了一個”付錢才能玩(pay-to-play)”的模式，誰願意花最多錢，誰就能夠控制網路共識、最終勝出。在這種機制下，安全性的制衡來自於挖塊的費用與機會成本、以及一個事實：由於挖礦所需的長期資本投入，礦工們會自動自發地以能最大化其報酬的方式去行動。

政治無法避免

我們從Bitcoin XT(比特幣的擴容方案) 的爭論中學習到，政治總是無法避免。工作量證明並沒有消弭政治，只是換了一個政治發生的場景而已。相較於權益加權投票(stake-weighted-vote)機制，工作量證明成了礦工們對比特幣基金會的投票行為。礦池運營商最終會把票投給他們決定支援的分叉，而使用者則是用他們的CPU算力投票。

由於政治因素無法避免，最合理的做法是讓投票行為直接在區塊鏈上完成。比特幣和Peercoin的投票方式是透過標示每個產出的區塊，但這並不是唯一或最便捷的投票方式。與其用”出塊”作為投票方式，投票還可以透過表明”代幣天數”(coindays)或”承諾權益”(committed stake)的方式完成。投票更可以包括投票給一些特定的區塊產出者叢集、規範他們應何時出塊等...類似於”委託權益證明(DPoS,delegated-proof-of-stake)”的作法。

比特幣和Peercoin型別的工作量證明機制面臨到最大的挑戰在於，只有有辦法承受執行一個全節點所耗費成本的技術高手，也就是說，只有技術人才有能力參與投票過程。在比特幣的經濟體系中，有些方法可以解決這個問題。非技術出身的使用者，可透過委託代理行為(vote-by-proxy)，委託雲算力運營商來幫他們挖塊。

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