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三維度手機pos機
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文章來源：橙皮書
本文應(yīng) 李陽@橙皮書 的邀請而作，緣起是橙皮書組織的微信群 “新經(jīng)濟學(xué)人” 內(nèi)關(guān)于 PoW 和 PoS 長短的辯論。
本文亦感謝 Jan@Nervos 以及 Henry-民道@dForce，他們兩位皆為各自的立場提供了漂亮且深入的論證，筆者亦從他們的論證中得到很多啟發(fā)。
最后，本文的另一目的是表達對一位哲人的敬意，他發(fā)明了一個可供我們不斷對話的原型機，而且我們越與之對話，越明白這個原型機的精巧。所謂 “大巧不工”，化繁為簡需要極為強大的系統(tǒng)性思維，而他當?shù)闷?“大師” 的稱謂。
一、前言
2019 年 5 月上旬 “新經(jīng)濟學(xué)人” 群內(nèi)辯論的主題為 PoW（Proof of Work，工作量證明）和 PoS（Proof of Stake，權(quán)益證明）的短長。
但在我看來，微信群內(nèi)的討論很難形成聚焦，因此大家實際上在討論兩個不同的問題：
（1）PoS（PoW） 的技術(shù)局限性，即在技術(shù)上它們到底能不能實現(xiàn)某種屬性；
（2）PoS（PoW）系統(tǒng)的健康度問題，比如會不會形成“持幣者/挖礦者/設(shè)備制造商”等在政治地域或收入階層上的集中，以及這種集中會不會造成不良影響，雖然大家對什么是 “健康”、“不良” 并沒有一致的定義。
在前一個問題上，我認為最好的論證是由 Jan 提供的。他指出參與 PoW 系統(tǒng)是完全 permission-less 的（這個 “參與” 就是指 “出塊”），無需向任何人申請，即可 購買礦機/組建礦池 來參與 PoW 系統(tǒng)；
而 PoS 系統(tǒng)為了安全性犧牲了這種免許可性：如果有人想加入這個系統(tǒng)成為驗證者，他必須先質(zhì)押，而質(zhì)押作為一筆交易必須被打包上鏈才有效，等于是說他至少得取得部分現(xiàn)有驗證者的同意才能成為驗證者（出塊者）。
（這一點是很有道理的，PoS 要解決 “Nothing-at-Stake” 問題的最簡單方法就是安排 “質(zhì)押-罰沒” 制度，而資金進入權(quán)益池是必須交易上鏈來確認的）。
在后一個問題上，最好的論證是由民道提供的。他指出，出于分散風(fēng)險的目的，持幣大戶不會拿住手上的幣不賣。幣的價格上漲，則此種資產(chǎn)在持有者總資產(chǎn)中的比重也會變大，這個過程也是風(fēng)險增大的過程，因此持幣者會傾向于賣出自己手中的幣，因此對財富集中的擔(dān)心是不必要的。
僅就后者而言，許多問題我認為近乎無法研究/比較，舉例而言，說 PoS 中會出現(xiàn)幣的集中，但難道 PoW 中沒有礦場規(guī)模大小的區(qū)別嗎？說 PoS 沒錢不能參與，但難道在 PoW 里面礦機不用花錢買嗎？
至于集中度的大小，雖然我并不認為在某一時刻這種統(tǒng)計數(shù)字有太大的意義，但就拿統(tǒng)計數(shù)字來比較好了，本就沒有人能提出一種最優(yōu)分布，那么如何比較呢，更平均一定更好嗎？
繞一圈你會發(fā)現(xiàn)，雖然只討論前者不討論后者是不行的，但在前者的討論中我們有更明確的方法可以依靠，而且只有 Jan 說的那一點是最為確實的。
而在與民道討論的過程中，我發(fā)現(xiàn)按照一般的方式根本比較不出 PoW 與 PoS 的區(qū)別：因為兩種方式皆是 “抗女巫機制（Sybil Control Mechanism）”（女巫攻擊即單個參與者可以不受限制地訪問系統(tǒng)資源），兩種方式皆必然要求參與者投錢進去（否則就無法達成抗女巫的目的了），兩種方式皆可完成貨幣分發(fā)（礦工要賣幣，驗證者也要賣幣），兩種方式皆有可能形成一定程度的集中（正如某些地域電價較低，也必然有某些地域或某些人群資金成本較低）。
更重要的是，從非常抽象的角度來看，兩種系統(tǒng)都是以貨幣增發(fā)來購買參與者的支持，PoW 發(fā)幣給礦工，PoS 發(fā)幣給驗證者。這些角度都僅能比較出量的區(qū)別，而不可能比較出質(zhì)的區(qū)別。
這些問題迫使我選擇另一條路徑，而我開始思考一個問題：PoW 和 PoS 哪種更適合用于建構(gòu)貨幣呢？貨幣性（Moneyness）的核心是什么？
二、為什么會有貨幣？
為什么會有貨幣？為什么比如鉆石這樣的稀缺物品沒有成為貨幣？石油會是一種好的貨幣嗎？
在交易行為中，交易雙方都免不了要判斷對手所供商品或服務(wù)的費用，而在判斷商品質(zhì)量過程中付出的交易費用，我們稱為 “判質(zhì)費用”。
交易的規(guī)模和頻次總的來說當然受制于作為整體的交易費用（“信息費用”、“締約費用”、“判質(zhì)費用”），但只要我們將目光集中在以下情境中，問題就會變得更加清晰一些：
當人們已經(jīng)決定要相互交易，為什么有某種雙方都接受的商品會更好？這種商品要具備什么條件（或者說為什么某種商品會比其它商品更符合這個條件）？
很快你便會意識到，這基本上與 “締約費用” 無關(guān)，采用彼此都喜歡的某種商品（“貨幣”）并不能改變締約費用；與 “信息費用” 的關(guān)系也沒有那么密切，因為形成了大規(guī)模的市場后，貨幣作為一種商品，其信息費用（發(fā)現(xiàn)市場價格的費用）跟其它商品相比可能不會差別太大。
因此，關(guān)鍵在于 “判質(zhì)費用”。即，如果雙方以物換物，雙方都必須付出許多成本來判定對手給的東西的質(zhì)量，有時候這種質(zhì)量檢驗是消耗性的（比如檢驗石油的質(zhì)量），但也許存在某種商品，其質(zhì)量的變化幅度很小、很容易檢驗出其質(zhì)量，那么大家可以很容易拿這種東西來交易，至少其中一方不用付出那么多的判質(zhì)費用了。又因為不同商品的判質(zhì)費用不同，故適合用作貨幣的優(yōu)勢也不同。
人類歷史上出現(xiàn)過無數(shù)種貨幣：黃金、白銀、石頭、甚至香煙、雞蛋；但所有這些貨幣在相應(yīng)的社會中都有明確的特征：在一定科技條件下，它們的判質(zhì)費用是最低的，黃金和白銀只有純度這一個維度，并且檢驗費用很低，熔化即可；美國產(chǎn)的香煙都是標準化產(chǎn)品，因此在戰(zhàn)后德國某段時間被民間用作貨幣。
因此，判定 Moneyness 的強弱，其實無異于要去確定該物判質(zhì)費用的高低。判質(zhì)費用越低，越適合用作貨幣。
這就是產(chǎn)權(quán)經(jīng)濟學(xué)大師阿爾欽的洞見。（另說一句，此種貨幣理論子孫稀少，連阿爾欽愛徒張五常先生亦更多承襲費雪的貨幣籃子觀念，而沒有取阿爾欽的見解。）
好的，道理我都懂，這跟 PoW 和 PoS 有什么關(guān)系？
三、PoW 與 PoS 的真正區(qū)別
密碼學(xué)貨幣的品質(zhì)優(yōu)劣到底體現(xiàn)在哪里？
密碼學(xué)貨幣不是金屬，沒有物理實體，因此也沒有了 “純度” 的概念，不過，因為區(qū)塊鏈的公開賬本屬性，UTXO 倒是有個 “干凈度” 的概念——有些比特幣曾經(jīng)流入黑市，有些人可能介意。
但其實這種差別極為微小，根本不構(gòu)成重要考量。真正的質(zhì)量其實在 “賬本安全性”。同樣是純粹的、儲存在全網(wǎng)無數(shù)臺電腦上的數(shù)字，但不同的數(shù)字之間還是有 “賬本安全性” 的區(qū)別。
還沒完。如上所述，重點并不在于質(zhì)量（90% 的黃金和 95% 的黃金只有市場價格的區(qū)別），而在于判質(zhì)費用的高低（黃金的判質(zhì)費用比鉆石低）。因此，并不是安全性的高低決定了哪種分布式賬本適合承載貨幣，而是判定賬本安全性的費用決定了它們的 Moneyness。
在 PoW 中，判定賬本安全性的工作極為簡單，驗證塊哈希并查看全網(wǎng)的難度要求即可；難度要求雖然不能直接地反映改寫賬本到底有多難，但直接地呈現(xiàn)了大概需要多少次哈希計算。
而在 PoS 中，至少就我所知，沒有能夠如此簡單檢驗賬本安全性的方法：
（1）在非質(zhì)押型 PoS 系統(tǒng)中，對出塊合法性的校驗依賴于狀態(tài)數(shù)據(jù)，因為只有狀態(tài)數(shù)據(jù)才能告訴你哪一刻哪個地址里有多少錢、TA 到底能不能出塊，但是每出一次塊都會多一部分狀態(tài)數(shù)據(jù)；在最糟糕的情況下，這種困難性可以使 PoS 完全失去抗女巫的作用（攻擊者可以用一段高度以前的分叉鏈攻擊節(jié)點并且不必付出任何代價）；
（2）在質(zhì)押型 PoS 系統(tǒng)中，出塊過程是驗證者經(jīng)由 “發(fā)起-預(yù)投-投票（簽名）” 來完成的，而驗證賬本安全性中也必然有一步是校驗驗證者的簽名。而且，無論聚不聚合簽名，驗證所需的計算量都很難降下來。
重點是，即便驗簽很簡單，你也沒法直接看出這些節(jié)點到底有多安全。你只知道確實是這 80 個節(jié)點簽了名，如此而已。
（對不同方案驗證性能的實證研究，應(yīng)該是密碼學(xué)者的研究課題了。我沒有研究過，不能妄下結(jié)論）
綜上，我認為，PoW 與 PoS（以及 “不好的 PoW”）的真正區(qū)別不在于它們是否能夠提供安全性，而在于提供安全性的同時是否能讓我們?nèi)菀昨炞C此中的安全性。
客觀來說，我在此比較的都是我看到的 PoS 系統(tǒng)，并不能演繹地推導(dǎo)出 PoW 一定比 PoS 做得更好，只能證明現(xiàn)在部分 PoW 比部分 PoS 要好，但能走到這一點我也就心滿意足了，我也沒有意愿討論現(xiàn)在還不存在的解決方案。
接下來我想討論另一個概念。
四、“計算-驗證非對稱性”
“計算-驗證非對稱性” 是指在某一類數(shù)學(xué)問題中，求出具體的解，與驗證該解是不是一個解，所需付出的計算量是不一樣的。我在這里談的是 “難于計算、易于驗證” 這種類型的非對稱性。
舉例而言，比如數(shù)學(xué)問題 3X = 9 ，求解這個 X 的過程，與驗證該解（ X = 3 ）是不是正確解的過程，是完全一樣的，在這個例子中，計算和驗證是完全對稱的。
但如果是一個數(shù)獨謎題的話（9 個 9 宮格組成一個大網(wǎng)格，要求每行、每列、每個九宮格內(nèi) 1-9 不能重復(fù)出現(xiàn)），你要算出一個數(shù)獨謎題的解要花很多功夫，但驗證起來極其簡單，這是非對稱的。
當然，還存在著驗證極為簡單，但計算求解近于不可能的問題，比如在橢圓曲線上用公鑰推導(dǎo)出私鑰。
（“計算” 和 “驗證” 的概念在不同的語境下亦有不同含義，有一位精通密碼學(xué)的朋友曾跟我解釋過，然而我學(xué)識粗淺，實在無法重述，故留待社區(qū)中朋友們的解釋和闡發(fā)）
在分布式賬本中，“難于計算、易于驗證” 的重要性在于：它決定了當賬本安全性上升的時候，驗證的成本是否也隨之上升。
在比特幣的 PoW 算法中，計算-驗證非對稱性非常強：無論安全性如何上升，驗證的成本都不變。
但在我們現(xiàn)在看到的 PoS 方案（主要為質(zhì)押型 PoS）中，這一點并不明顯。因為簽名（為出塊賦予合法性）并不比驗簽（驗證這種合法性）更難（更花時間），相反，在有些算法（比如基于橢圓曲線的簽名算法）中，驗簽甚至比簽名還要難，它是 “易于計算、難于驗證”！
在限制了驗證者數(shù)量的 PoS 系統(tǒng)中，可以說這種驗證成本是有上限的，但在沒有限制驗證者數(shù)量的 PoS 系統(tǒng)中，驗證的成本會隨著驗證者數(shù)量的上升而上升，即驗證效率與出塊權(quán)的去中心化（甚至網(wǎng)絡(luò)的安全性本身）發(fā)生了沖突。
意識到了這一點，我們才能理解大師的智慧：
只要協(xié)議發(fā)了錢，人們總是要投入資源來競爭的；既然這樣可以買到安全性，那我可以好好挑一挑，到此用哪種資源來提供安全性；另一方面，要出塊就總是需要驗證，或者說，驗證才能真正約束出塊者的行為，那就選驗證成本低的吧；最后，既然驗證的需求長期存在，不如想一種辦法讓驗證的成本始終很低，這樣才能更好地容納安全性的增長。
這種 “難于計算而易于驗證” 的屬性，說起來很簡單，所有了解現(xiàn)代密碼學(xué)的人都理解，但卻很有可能是 PoW 最核心的秘密。
五、Crypto-economics
我一直很反對給 economics 加前綴，雖然經(jīng)濟學(xué)作為一門社會科學(xué)，關(guān)于研究方法的爭論吵過很長時間，但在我看來，這種爭論早已有了結(jié)果，平時說某某經(jīng)濟學(xué)，只是方便交流而已。
同樣地，我也不太喜歡 “Crypto-economics” 一詞，但同時我也認為，如果這個詞真的有意義的話，我目前了解到的觀念鮮少夠得上這個詞應(yīng)有的規(guī)格，因為大多數(shù)時候，討論 Crypto-economics 的人經(jīng)濟學(xué)都不怎么好。
若要有意義，密碼經(jīng)濟學(xué)唯一的好去處是用成熟的經(jīng)濟學(xué)去判斷不同的組件在分布式系統(tǒng)中到底承擔(dān)著什么樣的角色，甚至斷言其優(yōu)劣。
比如，PoW 和 PoS，在密碼學(xué)（或者分布式系統(tǒng)）中是抗女巫機制，但在經(jīng)濟學(xué)視角下，它是安全資源，是系統(tǒng)的安全性的（一個）來源。而驗證，在密碼學(xué)視角下是對證明者的挑戰(zhàn)，但在經(jīng)濟學(xué)視角下就成了判質(zhì)過程，這個過程所需付出的代價就是判質(zhì)費用。等等。
在大多數(shù)時候，技術(shù)歸技術(shù)，經(jīng)濟學(xué)歸經(jīng)濟學(xué)，但當我們需要評判某個組件在系統(tǒng)設(shè)計中的優(yōu)劣時，我們可能需要兩者的交叉。如果有密碼經(jīng)濟學(xué)這回事，我相信這會是其中一個重要含義。
六、 結(jié)語
綜上，我認為，PoS 作為一種抗女巫機制是可行的，只不過它所要求的共識算法可能會更復(fù)雜一些；但如果我們從 Moneyness 角度出發(fā)，我們會發(fā)現(xiàn) PoW 貨幣在判質(zhì)費用上更低，而且因為一些技術(shù)屬性使得我們可以相信它會長期保持比較低的水平；而 PoS 系統(tǒng)至少就目前為止，沒有出現(xiàn)可媲美 PoW 的低驗證費用，甚至其驗證費用還會上升。
愿 PoW 與 PoS 大辯論之火長燃不熄！
以上就是關(guān)于三維度手機pos機,可能是手機界的普羅米修斯的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于三維度手機pos機的知識，希望能夠幫助到大家！
