POS與POW的中心化問題探討

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)討論卻始終沒有定論的問題。

這篇文章同樣帶來了一些有點(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)入門檻；

2、一個(gè)人人都能加入的區(qū)塊鏈沒什么意義；

3、“計(jì)算去中心化”只是你手中電腦帶來的幻覺；

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、我們所向往的沒有專業(yè)礦工的田園時(shí)代是不會(huì)長久的；

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的中心化問題。

首先，POS會(huì)造成不平等加劇是個(gè)老生常談的問題。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)沒什么爭議。

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)很有爭議。實(shí)際上如果從邏輯上推理，無論是POW還是POS，這兩種算法最終都將趨于中心化。我們重點(diǎn)來看POW的中心化問題。

POW的中心化問題

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爭的算法。

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，我不是說目前采用POW算法的貨幣很中心化，我是說，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，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”，我們最后再說它是什么意思。

我們來通過幾個(gè)重要的事件來推理一下，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，沒有專業(yè)礦工，沒有ASIC，沒有礦池，也沒有中心化。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)，讓專業(yè)礦工不出現(xiàn)。換句話說，沒有人（或者極少人）有意愿購置專門的設(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——這才是真正的零門檻誰都能加入的區(qū)塊鏈。

答案是能——如果挖礦永遠(yuǎn)不賺錢的話。（條件1）

POW是個(gè)非許可系統(tǒng)，換句話說，如果業(yè)余礦工能夠賺到錢，那么沒理由不會(huì)有人打“購置兩倍的設(shè)備賺雙份的錢”的主意。而在這個(gè)定義里，當(dāng)他買來設(shè)備的時(shí)候，他的身份就轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢I(yè)礦工，而他的目的也變成了賺錢。這里聽起來會(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>

但信仰和賺錢本來就是一體的，比特幣之所以成功，也恰恰是因?yàn)樗鼘烧呓y(tǒng)一了起來從而避免了公地悲劇。賺錢并不一定指賺現(xiàn)金，也包括對(duì)于幣升值的預(yù)期。無論是現(xiàn)實(shí)中的錢，還是未來的錢，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)可“能賺錢”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，專用礦機(jī)（ASIC）的出現(xiàn)

隨著專業(yè)礦工誕生的是競爭，而競爭的原因是，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)算力上漲的趨勢持續(xù)投入設(shè)備，并算出相應(yīng)的盈利成本，而無法負(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)得到效率越來越高并且越來越專用的設(shè)備，如果競爭的時(shí)間充分長（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，礦場的出現(xiàn)

在一個(gè)競爭激烈的環(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爭就會(huì)空前激烈，例如：電費(fèi)，礦機(jī)購買費(fèi)用，場地租用費(fèi)用，人工和管理維護(hù)費(fèi)用等等……這也就是所謂的規(guī)?；?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——礦場的誕生。

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

因此，無論礦場的規(guī)模大小，可以肯定的一點(diǎn)是，在一個(gè)礦工競爭激烈（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（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，是大礦池因?yàn)樵诳梢垣@得更加穩(wěn)定的收入來支付電費(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)行競爭的局面，但是由于礦池對(duì)于礦工沒有約束性，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)競爭者。換句話說，最終幾大礦池會(huì)壟斷整個(gè)算力市場。

當(dāng)然，這里有爭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；

2，開放系統(tǒng)；

3，專用設(shè)備比通用設(shè)備有效；

4，競爭時(shí)間充分長；

5，礦工競爭激烈；

6，大礦池有優(yōu)勢。

這六個(gè)條件是推理中不可或缺的部分，換句話說，如果這些條件不成立，那么我們的推理是有問題的。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?！钡膮^(qū)塊鏈。

而且，這樣的區(qū)塊鏈，其實(shí)很可能更加中心化。

我們先來看一些簡單的情況：在挖礦不賺錢的情況下，其實(shí)就不可能出現(xiàn)競爭時(shí)間長，競爭激烈這種事情。而實(shí)際上大部分沒有ASIC礦機(jī)的POW都處于這個(gè)狀況，因此，沒有ASIC礦機(jī)和算法難度關(guān)系不大，只不過是因?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買礦機(jī)的途徑少等等。

在以上這兩種情況之中，區(qū)塊鏈其實(shí)并沒有變得更加去中心化——一個(gè)挖礦不賺錢，競爭不激烈，不夠開放，或者競爭才剛剛起步的系統(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，市場進(jìn)入充分競爭之前的過渡時(shí)期。

從這個(gè)角度講，POW對(duì)于POS的優(yōu)勢不在于共識(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“挖礦賺錢但是競爭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“無許可”而且?guī)缀酢傲汩T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，也就是我們在這里的議題無關(guān)（我們在之后會(huì)更深入地探討一下這個(gè)問題）。因?yàn)椋瑢?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)備無法進(jìn)行挖礦，然后專業(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買挖礦服務(wù)，要么，由于挖礦無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)降低專用設(shè)備對(duì)于通用設(shè)備的優(yōu)勢。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，也低估了專用設(shè)備的優(yōu)勢。

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)雜甚至可以說是一個(gè)全新的學(xué)術(shù)問題，我毫不懷疑這個(gè)問題可以被學(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)“開發(fā)最昂貴并且對(duì)于通用設(shè)備優(yōu)勢最小的算法”，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)，例如高估硬件開發(fā)難度，低估ASIC的優(yōu)勢，或者就是干脆算法中有安全隱患，而這些其實(shí)都會(huì)帶來實(shí)實(shí)在在的安全性風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槭褂谜邿o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，競爭時(shí)間充分長

于是，門羅幣（Monero）帶來了另一種解決思路，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有ASIC（也就是沒其他主流幣在用的）的冷門算法，這也增大了前面所說的安全隱患。

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，它也可以被設(shè)計(jì)來“用于大部分主流的哈希算法的挖礦”，換句話說，硬件開發(fā)者其實(shí)是有能力做出一個(gè)能夠用于“挖礦”的專用礦機(jī)的，雖然開發(fā)成本可能會(huì)更高一些。歸根結(jié)底，門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

目前一個(gè)比較熱門的研究領(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)立礦工并沒有興趣或者相關(guān)的知識(shí)和能力來參與共識(shí)，或者干脆說，即便是買了礦機(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呢？

所以說，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；

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，但是沒有解決中心化的問題。

“計(jì)算去中心化”是你手中的電腦給你帶來的幻覺

說了以上這些，也許有人會(huì)問，假如我們真的能找到一種理想的算法呢？一種ASIC無法占有優(yōu)勢所以人人都可以加入，一種獨(dú)立礦工無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，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)證明必須來自于某個(gè)CPU，否則都是非法的。那么，首先，其實(shí)無論是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)別真正的用戶的方法嗎？

只不過，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判斷，而POW主張用計(jì)算能力來判斷，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。

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)的能力來作為“工作量”的證明，它唯一的優(yōu)勢在于便于驗(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，無論是ASIC，礦場還是礦池，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，只不過是因?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)備來決定參與者在系統(tǒng)中的話語權(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，我認(rèn)為，我們之所以認(rèn)為“計(jì)算”這個(gè)東西去中心化，不過是“我們都有電腦”所帶來的幻覺——“我也許并沒有錢，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)真正的算力市場之后，那么“計(jì)算”只可能會(huì)以更快的速度中心化起來，有錢的人和有資源的人可以用更快的速度搶占算力市場，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)

說到這里，我還一點(diǎn)也沒有提安全性的問題——我只是在從POW和POS的基本邏輯來解釋，為什么在現(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)于無利益攻擊就是小礦工的作惡沒有什么辦法。所以，前文中我們說，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：差點(diǎn)被你忽悠了，一邊說POW容易受到51%攻擊，一邊說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，但是并沒有受到攻擊啊。

因?yàn)?，?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，大家也能多少感覺出來，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，當(dāng)有人真的想進(jìn)行51%攻擊的時(shí)候，以上這些是毫無意義的，或者說，都是有辦法避開的。

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手中的時(shí)候，攻擊的成本是多少呢？

我們再從投資的角度考慮一下這個(gè)問題：

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購買某主流礦機(jī)，投資60000元，平均三月可以挖到一次礦獲利12000元。

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

5，E購買顯卡礦機(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)購買某主流礦機(jī)并加入某礦池，投資50000元，然后每月固定回報(bào)3900元。

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

8，H購買顯卡礦機(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（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，然后場景都是我瞎編的，只是為了說明一些問題。

其實(shí)，對(duì)于每個(gè)人而言，他可以任選自己的投資策略——購買礦機(jī)需要更多的前期投入，但是長遠(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，主流貨幣競爭更激烈，但是幣價(jià)相對(duì)穩(wěn)定，非主流貨幣競爭相對(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)手中的算力它收購起來更加容易？

首先，租用的算力一定是最簡單的，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：不管你多少錢買的礦機(jī)我加價(jià)買下來……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，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：我租你一年的算力，但是我按天付你錢……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)致他們在礦機(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，實(shí)際上，從M收購算力的角度講，礦工在購買礦機(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？沒錯(cuò)，也許M能夠買通C或者D加入他，或者從他們手中買到算力，但是這世界上有成千上萬個(gè)M不知道是誰也不知道在哪的C或者D……

那么，M如何能夠一個(gè)一個(gè)地說服自己并無惡意，并且讓他們放心地把他們花大價(jià)錢買來的礦機(jī)租給自己用呢？

其實(shí)M并不需要說服他們，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，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)收購算力的難點(diǎn)。

而我們之前也說了，這其實(shí)并不是礦池的問題，無論不可外包的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50%”這個(gè)假設(shè)，整個(gè)共識(shí)算法才有意義。無論是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)值來說只是九牛一毛，也就是說，“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“我買了礦機(jī)，要是我作惡礦機(jī)就白買了”是個(gè)足夠充分的理由，但是事實(shí)上“我買了礦機(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），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，他們愿意負(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，所以，其實(shí)所有共識(shí)算法都需要一個(gè)進(jìn)入門檻。

否則，無論算法如何保證，無論他們對(duì)于區(qū)塊鏈能夠理解多少，無論他們本性是否誠實(shí)，他們在系統(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什么意義，因?yàn)闆]人擁有超過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)”，并沒有真正的參與到共識(shí)中來，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)。他們在區(qū)塊鏈中投入最多，鏈沒了他們損失最大，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)問題——

以上我們說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)劣來評(píng)價(jià)POW和POS是不是有失公允？