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BM看待PoW工作量證明共識機制_藍狐筆記

PoW真的是“浪費”的共識機制嗎?本文作者是BM,可能很多人都會驚訝,畢竟他一直對DPoS青睞有加,本文中他認為特定的工作量證明有價值,對生態發展有益,尤其是通過稀釋短期投機者來補貼長期投資者,可以讓網絡更安全。

來源:藍狐筆記

ID:lanhubiji

長久以來,我一直認為權益證明(PoS)是優于工作量證明(PoW)的。

今天,基于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。

對于”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,沒有人愿意花錢建造專門的硬件和消費電力。因此,比特幣的區塊難度代表了一個數學證明,證明等同于25個BTC價值的工作量被執行了。

這里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于你懸賞的價值。

我們可以把比特幣的工作量視為”難度”或”哈希算力 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”利害關系(stake)”。在這種情況下,工作量即等同于“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,沒有人會愿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于其挖礦付出的工作量。

基于這一層對于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。由于延遲了賣壓,短期內這種作法會促使token升值。

基于權益的工作量證明有兩種計算口徑:

  • 口徑1:基于你過去持有這個代幣多長期間
  • 口徑2:基于你未來承諾持有這個代幣多長期間

某人過去作了什么、沒做什么,本身已是無風險的沉沒成本,就像是按日付費租用挖礦設備一樣。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后才能回本。

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,這也是為什么選項2優于選項1。

譯者注:BM這里提到的邏輯是成本和收益期間匹配的原則,沉沒成本對于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

當區塊鏈日趨復雜,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于受到政治干擾。就共識層面而言,它在數學上足夠簡單、干凈,且完全去中心化。理論上,每個人都能夠任意加入網絡并制作出塊。

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,誰愿意花最多錢,誰就能夠控制網絡共識、最終勝出。

在這種機制下,安全性的制衡來自于挖塊的費用與機會成本、以及一個事實:由于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。

工作量證明并沒有消弭政治,只是換了一個政治發生的場景而已。相較于權益加權投票(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持的分叉,而用戶則是用他們的CPU算力投票。

由于政治因素無法避免,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的投票方式是通過標示每個產出的區塊,但這并不是唯一或最便捷的投票方式。與其用”出塊”作為投票方式,投票還可以通過表明”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集群、規范他們應何時出塊等...類似于”委托權益證明(DPoS,delegated-proof-of-stake)”的作法。

比特幣和Peercoin類型的工作量證明機制面臨到最大的挑戰在于,只有有辦法承受運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。非技術出身的用戶,可通過委托代理行為(vote-by-proxy),委托云算力運營商來幫他們挖塊。

漠不關心的投票者

在DPoS機制下,我們面臨的最主要的挑戰來自于漠不關心的投票者。

很多人投了一票后就忘記持續追蹤自己所投的代理人后續的表現。通常的結果會演變成:要投票取代在位者或投票選出新人有相當大的難度?!蹦魂P心的投票者”的存在,其實象征了系統激勵機制不夠完善,投票者沒有足夠的誘因去跟進代理人的表現。

所以,從DPoS遷徙到DPoW機制有可能帶來極大的好處。

當投票權握在有長期大量資本支出的用戶手中時,他們會有更大的誘因去投票,因為他們手中持有的份額在短期內(數月或幾年)無法套現。在現有的DPoS機制下,大部分的用戶傾向于接受其他人作的決策,而不是自己挺身投票,當出現用戶不樂見的結果時,他們則選擇用腳投票,直接出售手中的token。

當用戶能夠不需要做出任何承諾即可進行投票時,整個社區會陷入一個”正面我贏、反面你輸”(反正不管如何都是我贏)的游戲中,在投票游戲中獲勝,意味著直接失去了少數派玩家的參與,逐漸地,token的價值也會隨之流失。

消弭交易所風險

基于工作量證明的權益承諾額外綁定了一個好處,即降低了中心化交易所占整體網絡權益份額比例太高的風險。在比特股系統中,約25%的權益份額掌握在少數幾個交易所手中,雖然這些交易所傾向于”不投票”,也因此不負責確保網絡的安全。但風險仍舊存在,一旦任何時刻,只要這些交易所想投票,他們就能夠實質掌控整個網絡。

添加了基于工作量證明的權益承諾屬性后,中心化大交易所就無法一邊參與投票一邊任由用戶提幣。最好的情況是,交易所可以把資金分成好幾段,采用階梯式的承諾方式,來應付用戶提幣的需求。

工作量證明真的是浪費嗎?

在工作量證明上投入金錢究竟是不是浪費行為的舉動?

要回答這個問題,首先得考量其他選項。為了分析方便,我先假設工作量證明花費的成本是固定的,然后我們再深入看看它解決的問題帶來什么價值。比特幣及其他使用工作量證明機制的代幣試圖同時解決以下不同的問題:

  1. 決定下一個區塊何時被產出。
  2. 決定誰來產出下一個區塊。
  3. 讓生產替代鏈(alternative chain)變成一件昂貴的事。
  4. 決定哪一條是最優鏈。
  5. 分配。
  6. 其他附加的好處。(如Primecoin)

在上述六項中,挖礦對于第1項”決定何時出塊”、以及第2項”由誰負責出塊”,實在太緩慢且不具效率,在達成共識前的各種失敗嘗試浪費了巨大的工作量??此浦挥械?~6項所花出去的成本是有價值的。

首先,對于比特幣挖礦投入的資本支出強化了自我增強式的鎖倉行為。人們有了前期對項目的承諾、投入了一定的資金購買設備后,就半強迫地加入了比特幣的長期市場營銷和推廣行為,以確保其投入能夠至少回本或小有盈利。

此外,將挖礦產生的代幣分配給礦工們的機制,簡單且無成本地獲取新用戶加入到工作網絡中。以上兩項機制(類鎖倉機制和獎勵分配機制)的設計都能夠創造正向價值。

如果比特股稀釋其股份價值,用來支付產出高難度哈希值的礦工,也可以打造出一個類似于比特幣的環境,透過相似的手段、同樣的成本去保證網絡的安全,達到和比特幣一樣的證明效果。通過獎勵手段,可以賦予比特股解決問題#3、#4、#5、#6的優勢,同時又能夠維持比特股原本每三秒產出一個區塊的速度、并消弭對礦池的需求。

所以,要評判工作量證明是否為一種浪費,取決于價值付出后能產生多少額外的好處。

以比特幣或Peercoin為例,額外的好處包括產生了特殊的硬體設施。

譯者注:此處理解為以比特幣為主的軍備競賽,實質上為比特幣運作的安全性保障帶來了很大的提升。

在權益承諾工作量證明的機制下,額外的好處則是有很大一部份額的代幣被鎖定而未在市場上流通,間接促使了代幣的升值。換句話說,金錢實實在在地投入了生態系統中,作為長期的投資支持,而不是僅是把金錢投入到與生態系統無關的硬體設備及電力上。

使用權益工作量證明機制時,價值會從需要流動性但只是選擇暫時持有的人手中,轉移給真正放棄流動性,鎖定自己手中代幣長達一定期間的人。這種方式創造了真正的投資工具,而非僅僅是投機。

投資者 vs. 投機者

有時候區分投資者與投機者是有幫助的。投資者把錢投入一家公司,是為了獲得可能好幾年都無法套現的股權。這筆錢會直接注入作為公司運營資金,并支持公司長期發展的價值。

另一個角度,投機者可能完全只管交易衍生性金融資產,因為他們最在乎的是價差。投機者頻繁的買入賣出,對公司不具有忠誠度。投機者最令人稱道的價值在于他們為市場創造了流動性,從而讓人們能夠以更微幅地價差進出市場。(譯者注:流動性越高、市場中盤口買單和賣單的價差會越?。?。

試想一個初創公司,如果100%的股份都流通在外,就會更難吸引新的投資進入,因為新增發的股份會和已有的股份產生競爭關系,爭奪當下的流動性。這是為什么幾乎所有的新創公司都會禁止股東出售股權,直到公司成功上市或有其他流動性條件產生。

通過稀釋投機者來補貼具有長期洞見的投資者,是個兩全其美的作法。如果投資者鎖定資金的期間都相同,就不會有稀釋效果。但如果部分投資者對流動性有更高的需求,那么剩下愿意持有的投資者則可以因此獲益。

分配

一個新公司設立之初,股份是按歷史貢獻度比例分配的。假設第一年公司的兩個合伙人貢獻程度相同,那他們持股比例理應各為50%。如果第二年初有一位合伙人退出,那么第二年年末時,兩人的股份權重按時間貢獻程度加權,應調整為67%與33%。

根據上述理論,所有根據貢獻度做出的稀釋行為都是合法的,唯一的問題只在于“工作量”是否等于”真正完成的工作價值”。再引用前段的例子,如果第二年剩下的合伙人只做了一件事,挖了一些洞、再把這些洞填平,那么原本退出的合伙人可能不太高興,因為這些事明明沒有為公司帶來任何價值,但他的股份卻被稀釋了。

從這個角度來看,或許根據“承諾持有資金的天數”來支付報酬,或利用報酬率來規范價格的波動性更能創造持久的價值,因為隨著挖礦的工作量越來越大,支付礦工可帶來的價值會越來越低。

結論

從過去一年DPoS的經驗總結,我發現某些特定的工作量證明具有極大的價值,且對生態的發展富有指導意義。尤其是那些通過大幅度(高達15%)稀釋短期投機者來補貼長期投資者的行為,更能有效地維護網絡安全、建立忠誠度、以及創建出有益的體系。

(BM免責聲明:所呈現的內容,僅是針對工作量證明的一些想法及觀點,不構成修改BitShares本身、其稀釋比例、或是投票算法的提議。)

BM看待PoW工作量證明共識機制

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