從經濟學角度分析共識機制:PoW是柴油車,PoS是電動車

買賣虛擬貨幣

Eric Wall將PoS比喻成了電動車,他認為從經濟學的角度來看,PoS的確有一些優勢,但他仍然相信,工作量證明(PoW)是我們獲得一條安全鏈最穩健的方式,也是設計加密貨幣最可靠的方法。

三個月前,我在推特上釋出了這張圖片,配文如下:當有人說“權益證明PoS不那麼浪費”。

柴油發電機為電動汽車供電

這條推文字來是一個噱頭,但它卻引發了我在Twitter平臺上進行過的最具洞察力的對話之一。自討論以來,我思考這一問題的框架已發生了巨大的變化。

這篇文章的目的是強調這些見解中的一些東西,以及我目前的想法。請記住,這篇文章關注的是工作量證明(PoW) VS 權益證明(PoS)的經濟學,為了簡潔起見,我沒有談其他的因素。

起因

這條推文的目的僅僅是為了傳達Paul Sztorc的主張,即:“沒有什麼比工作量證明(PoW)更便宜”,這也許是公眾討論中關於PoW與PoS經濟學最有影響力的一篇文章。

Paul在他的文章中辯稱,在區塊鏈系統中,我們為獲得區塊獎勵所做的工作(以及我們將承擔的成本)將等同於所支付的報酬,而不管這項工作是否涉及計算雜湊或staking資金。簡單地說,如果區塊鏈平均為每個區塊支付1000美元,則PoW礦工最多會花費999美元來獲得報酬(但不會超過這個數),同樣的,PoS的質押者鎖定其資本的代價最多也就999美元。

但Paul也認為,不僅個人的成本是可比的,社會的成本也是可比的!在一個PoW貨幣系統的世界裡,我們燃燒大量的能量來確保這條鏈的安全,而在一個PoS鏈的世界裡,我們會在很長一段時間內鎖定大量資本,以確保這條鏈的安全。Paul的論點是,讓資本無法進入更廣泛的經濟約束市場,會抑制技術進步和經濟增長。

這就是為什麼這一論點如此重要,它給出了比特幣應保持現狀的經濟理由,而這個理由,不僅僅是因為系統的安全保證!

在我從事加密貨幣行業的這些年裡,Paul的觀點大致概括了我對這個話題上更廣泛的經濟辯論的看法。2016年,我在碩士論文中引用了Paul的話。在和很多其他比特幣愛好者(Bitcoiner)討論過之後,我認為它目前構成了主流觀點。

現在,讓我們來看看在最近這場Twitter熱議中出現的反駁意見,以及我自己的想法。

David Schwartz:PoS會給你的錢帶來更大的衝擊

David Schwartz給出的貢獻如下:是的,質押者和礦工最多會花999美元來獲得1000美元的區塊獎勵。但以經濟保障形式提供的安全卻大相徑庭。讓我們考慮一下在每個系統中嘗試雙花攻擊的懲罰:

在PoS系統中,每10分鐘支付1000美元,也就意味著每年支付的獎勵是5000萬美元。如果投資者發現每年5%的資本回報率是值得投資的,那他們大約會質押10億美元的資金。若要在PoS中成功發起雙花攻擊,則需要控制這些資金的2/3以上(約6.7億美元)才能生成衝突鏈,而在發生攻擊事件時會有罰沒。

而對PoW方面雙花攻擊的懲罰則要更難解釋,至少在某些情況下,懲罰要小得多。例如,假設一個礦工掌握了51%的算力,他透過挖礦收回了部分甚至全部的前期硬體投資。在這種情況下,重組攻擊(比如最後7個區塊)的成本根本就不需要6.7億美元,生成這些區塊的花費大約只需要7000美元(7*1000)。如果重組成功,攻擊者還將獲得區塊獎勵(無論在這樣的攻擊之後這些區塊值多少錢)。

這並不是說PoW雙花是可行的,這只是一個假設例子。雖然分析忽略了攻擊的許多實際性,它可能會誤導人,但在狹義的經濟意義上,它可能具有真理的核心,因此是值得進一步探討的。

換個角度考慮:把5美元質押起來,之後再拿回來,這顯然要比燒掉5美元要更可取。為了感知成本,你必須在一年內質押100美元,才能與5美元的燃燒相匹配。即使個人的花費是一樣的(5美元對5美元),但懲罰卻不是(100美元對5美元)!現在,使用專用硬體的PoW幣通常會面臨硬體投資的風險,一旦受到攻擊,這些投資可能會失去價值,但它永遠不會與純staking協議的風險值相匹配,因為PoS質押者在競爭區塊獎勵時不需要承擔燃燒大量電力的成本。

我們可以說,PoS的懲罰與PoW的懲罰是不對稱的,當區塊獎勵相等時,PoS會有更大金額的錢會處於風險之中。

這會帶來一些有意義的結果。如果PoS在相同的成本下實現更高的經濟安全性,這意味著PoS的安全預算可以更小,但其可產生相同的經濟保證。這意味著我們可以減少區塊獎勵,但這個PoS鏈的經濟安全保障可以和PoW鏈是一樣的。

反駁者Paul:你無法控制區塊獎勵的大小

PoS系統可以減少由這種不對稱而產生的區塊獎勵的支付,這種觀點在比特幣愛好者的思維傾向下並沒有真正起作用。Bitcoiner的印象是,在某個時候,所有來自新供應的區塊獎勵都將消失。在這一點上,確保這兩條鏈安全的唯一因素就是交易費用,而交易費用主要是由區塊空間市場設定的,而不是共識演算法。進一步假設,這些費用足以確保區塊鏈的安全,因此,你無法從不對稱中獲益,如果我們假設PoW鏈沒有它也會足夠安全,這只是意味著PoS鏈是被抵押者“過度保護”的。

Eric的反對觀點

Paul說的有道理,但反駁理由似乎並不是非常嚴密的。有點模糊的假設是,交易費用將始終足以確保PoW鏈的安全。在區塊鏈系統中,交易費用有時差別是很大的,單靠費用能否可靠地產生我們所需的安全性,這在bitcoiner當中是一個主要的爭議來源。我們肯定可以看到交易費用難以產生必要安全預算的情況。從這個意義上來說,如果PoS協議能夠為相同的回報提供更高的安全性,那麼它就變得非常有吸引力。

在最壞的情況下,如果沒有供應膨脹,這可能導致PoW協議變得不穩定,而PoS協議僅依靠交易費用就能維持自身的運營。令人惱火的是,這意味著PoS系統甚至有可能成為更高stock-to-flow(S2F)的資產!當然, 這些都只是猜測,但它強調了這種不對稱所帶來的並非是不光彩的後果,而這種不對稱不應該被掩蓋起來。

Dan Robinson的觀點:金錢不是資源

Dan的論點是,我們世界上的財富,不能用我們擁有多少“錢”來衡量。這很容易理解,世界無法因為不斷印鈔而變得更富有。這樣的行動只會重新分配有能力購買商品的人,但整個社會並不會因此而突然擁有更多的商品和服務。

然而,在一個權益證明(PoS)貨幣的世界裡,透過staking而退出流通的資產僅僅是錢。那麼,世界上商品或服務的數量,是否僅僅因為有人在質押他們的資產而減少呢?

沒有!這只是意味著有人放棄了購買商品和服務的能力,轉而去進行質押,這意味著其他人還有更多的事情要做。在現實世界中,Staking不會摧毀任何資產,也不會讓世界變得更窮。

Dan進一步辯稱,不存在“讓資本無法進入更廣泛的經濟”這樣的事情。就像政府印鈔票會讓其他人變得更窮一樣,一個人把錢鎖起來會讓其他人更富有(在這段時期內)。當其他人都變得更富有了一點,經濟可獲得的資本淨額保持不變。

反駁者Paul:金錢實際上是一種資源

Paul的論點是,金錢不像一杯水,如果你將一杯水放在平面上,不管你怎麼放,它都是平衡的。事實上,有很多地方的資本是比較集中的,錢會流向有用的地方。這確實很重要,對一個在適當時候有潛力的企業集中注資,這對社會的影響,要比街上一幫兜裡揣著5美元鈔票的人要大得多。

Dan提到的關於貨幣單位本身沒有任何價值的觀點是有效的,但是在分配中會產生巨大的價值。理想情況下,市場會把錢分配給那些創造價值的人,並在很大程度上依賴於“口袋裡的錢”可以被有效地利用。在很長一段時間內,Staking有效地消除了進入這些口袋的機會,這意味著一些原本可獲得資金的企業,現在就不會了,這就是Staking的社會成本。

Eric的觀點(#1)

我透過思考熵的工作方式來理解Paul的想法。在熱力學中,我們說:

低熵=有序=高能量

高熵=無序=低能量

我認為類似的邏輯可應用於經濟學:

低熵=有序=高經濟潛力

高熵=無序=低經濟潛力

“口袋裡的錢”實質上是一個無序體系中的“秩序之島”。貨幣的智慧分配,增加了系統的總經濟潛力。

即使當一個實體把錢鎖起來時,每個人都可能變得更富有一些,但這些財富只是均勻地分佈在一個灰色的斑點上。淨經濟潛力仍然受到影響。所以Dan的論點基本上是“我們不會從罐子裡取出任何顆粒!”,而Paul的論點是“確實,但我們正透過製造更多的混亂來釋放經濟潛力!”重新分配的財富所攜帶的能量,與原始的、集中的資本所攜帶的能量不同。

Eric的觀點(#2)

所以上面的觀點並不是對立的,我只是同意了Paul的觀點。現在,讓我們用一個真正的對立觀點來攻擊Paul的看法。

雖然我認為Paul在原則上是對的,但當我們進一步思考誰將staking時,整個情況就會發生變化。

1、挖礦的綠色能源

讓我們首先考慮這樣一個事實:Staking和挖礦一樣,都是具有競爭的。在挖礦業中,由於挖礦操作增加了挖礦難度,一個擁有更便宜硬體和能源的礦工將對其他礦工產生優勢。

因此,一般來說,挖礦將傾向於使用地球上最便宜的能源。有趣的是,沒有一種能源要比“被困”能源更便宜,因為它們不能用於任何其他用途。

這些被困的能源包括天然氣、太陽能、風能以及多出來未被利用的電能。這些型別的資源會被挖礦所利用,每當PoW對環境影響的話題受到大眾關注時,bitcoiner們往往會拿這一點來誇耀。然而,這些只是解決了能源問題,而沒有解決製造挖礦硬體的外部性問題。

2、Staking的綠色資本

同樣的原理也適用於Staking,對於staking而言,什麼是最便宜的“資金來源”呢,就是你永遠都無法與之競爭的資金。我們以以太坊為例,就是那些看多ETH的人。如果一個人看多ETH,而且他可能已決定要在未來5-10年內看多ETH,那麼他幾乎沒有staking的經濟成本。更妙的是,如果他只是持有或投資,對整體經濟也沒有任何影響。此外,這些投資者願意接受越來越低的收益率,從而將勝過其他投資者!這種“被困資本”將超過任何原本可在其他地方用於生產的“非被困資本”,就像上面的挖礦例子一樣。

當Staking池的規模因競爭加劇而增大時,Staking的收益率就會下降(來源)

當有人說“PoS不那麼浪費”

回到文章開頭的圖片,它之所以是幽默的,就在於它抓住了一個論點,即PoS只是PoW的一個模糊不清的表現形式。

不過,有一個轉折點。事實證明,使用柴油發電機為電動汽車充電,並不等於直接用柴油為汽車供能。一輛用柴油發電機充電的特斯拉,仍然要比一輛柴油動力車在消耗相同數量的柴油上行駛得更遠!電動引擎只是更有效地利用了能源,而且確實減少了浪費。

同樣的道理,與主流bitcoiner觀點所涵蓋的內容相比,權益證明的經濟學意義似乎要更大。上述論點中的“綠色資本”部分,我個人認為很有吸引力,也是我現在認為從社會影響的角度探索“PoS潛在優勢”是值得的主要原因。

這對PoW意味著什麼?

從狹義的、經濟的角度來看,PoS似乎有一些我以前沒有充分考慮過的優點,但我仍然相信,工作量證明(PoW)是我們獲得一條安全鏈最穩健的方式,也是設計加密貨幣最可靠的方法。

在這篇文章中,我們完全忽略了PoS系統中存在的一些技術安全問題,而許多都與權益證明的安全依賴性有關。我仍然有信心認為,工作量證明(PoW)是我們目前綜合考慮最安全的系統,但我的想法在未來可能會改變,我會敏銳地監控PoS系統的進展。

非常感謝Hasu、James Prestwich、Dan Robinson、Brian Crain以及Torbjørn Bull Jensen為這篇文章貢獻了他們的思想,感謝Paul Sztorc、Alex Mizrahi、Emin Gün Sirer、Zaki Manian、David Schwartz、Georgios Konstantopoulos等人深思熟慮地參與了整個討論。

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