PoS 股权证明 高省电效率：为什么比特币挖矿成本很高

原标题：意见 | 超越电力——PoS 不是救星

在加密货币圈内外，越来越多的人希望权益证明（PoS）不仅可以为我们贡献加密货币的优势，还可以避免工作量证明（PoW）的能耗特性。这种希望最终会落空，正如 Paul Sztorc 在他 2015 年的文章“没有什么比工作证明更便宜”（中文翻译）中讨论了这个问题。PoS 只是混淆了成本，但不可能消除它们。在这里，我想谈谈为什么 PoW 就像民主：这是最糟糕的方式，但也是唯一有效的方式。

本文不讨论加密货币的安全性是否“值得”，而只关注 PoS 是否是一种有效的方法。

最好的加密货币是获得安全性的最便宜方式

为了合理地比较 PoW 和 PoSeth挖矿机用电量，我们需要同时考虑成本（碳足迹）和收益（区块链安全）。

碳交易市场是什么概念？碳税碳排放交易_碳中和_碳捕集_碳足迹@daiguan

所以，我们的问题可以是“股权证明的环境成本是否可以降低以实现给定的安全性”或“股权证明能否以给定的成本实现更高的安全性”？这两个问题在逻辑上是等价的。在本文中，我们将采用第二种方法：

公理＃1：最环保的加密货币应该是购买安全性最有效的加密货币。

货币不是魔法。货币要流通，就必须具有一定的安全性，获取安全性的方式也不同；最有效的技术也将具有最小的环境碳足迹。这是一个非常有用的观点，因为它让我们想起了一个深刻的经济规律：边际收益等于边际成本。在安全上花费 X 元的区块链意味着矿工将花费 X 元来争夺这个奖励。

公理 #2：如果一种加密货币购买了价值 X 美元的证券，其验证者（作为奖励）将花费价值 X 美元的总额。

这是一条牢不可破的经济竞争法则。任何花费少于所得的矿工都会被愿意花费更多的矿工打败；任何花费超过他们所得的矿工最终都会破产。在安全性上花费 X 美元的区块链最终总是会让矿工花费 X 美元来保护区块链。不同类型费用的百分比可能会有所不同，但所有费用加起来为 X 美元。区别就像一磅棉花和一磅铁一样。

电只是一部分，不是全部

当人们说“比特币浪费能源”时，他们的意思是需要电力来为产生比特币区块的采矿设备供电；具有讽刺意味的是，一方面，这种能量显然不是比特币网络运行所使用的全部能量，而只是其中的一部分；另一方面，这部分是最直接用于保护区块链的部分，因此浪费最少。为了全面衡量比特币的碳足迹，我们还需要考虑硬件成本（制造和报废的成本）和正常业务运营的成本（装修像样的办公室和飞来飞去参加比特币会议）。后两类成本更模糊，更难估计。但它们对于理解整个系统的影响同样重要。

大神吐槽tucaod.com：这句话很多人可能看不懂，需要了解比特币功耗挖矿的原理。比如为什么美元可以在世界各地使用？数十艘航空母舰用于确保美元在全球范围内使用。比特币矿机挖矿就像武器一样，保证比特币系统永远在线。因为电费的原因，矿工会找电费较低的地方来维护矿机。早期，比特币挖矿耗电大，币价低。比特币挖矿使用的是发电厂的废电（比如风力发电，是停不下来的，晚上没人用的时候发电厂会开，所以这部分电就浪费了，会卖给比特币矿场）以低价）。

公理 #3：要考虑系统的碳足迹，您必须考虑验证者支出的所有方面。

这三种活动中的每一种都是浪费的。比特币网络不可避免地存在孤块，挖掘这个孤块的能量被浪费了。一些硬件搭建起来了，但运行效率并不完美。一些运营开销是必要的，而另一些只是换个地方喝茶。费用与验证区块链的实际工作越紧密相关，它为区块链的安全性进行交易的效率就越高。类似于机器如何以更少的自由度提高效率：多一个零件意味着更多的工作浪费。经济系统也是如此——结构越多，效率就越低。

大神吐槽：我对碳足迹碳追踪不是很了解。简单来说，风电挖出的比特币就是绿色清洁的比特币。用煤炭发电开采的比特币污染严重，不环保，需要缴纳额外的税款。碳足迹碳追踪是解决纳税问题和判断比特币是否环保的问题。

例如：一次出差与大客户建立关系，可以抽象为提高整个业务的效率，从而也有助于购买安全——但它的作用是非常间接的，它对购买安全的影响可能不如相当于电费支出。加密货币越多地将其安全预算直接用于电力，它就越安全；它花在商业运营商身上的钱越多，它就越不安全。矿业公司的 CEO 对公司本身来说可能是必要的eth挖矿机用电量，但他们对网络的安全性贡献不大。

公理#4：与验证区块链的实际行为相关的费用越多，它购买安全性的效率就越高。

因此，有时您会看到人们谈论 ASIC 1 认为它们破坏了加密货币对环境的影响，但实际上恰恰相反。挖矿设备的专业化使得一个硬件单元能够产生更多的算力，这意味着区块链的安全预算在硬件上花费的更少，而在电力上的花费更多。这有利于提高效率 - ASIC 采矿从根本上比传统 CPU 采矿更清洁，因为 ASIC 在将能源转化为安全性方面更有效（也更便宜）。

这也是为什么人们会误解像 Chia 这样的“空间证明”加密货币对环境的影响（它们使用内存而不是计算能力来验证区块链）。使用硬盘作为稀缺资源来产生安全并不会降低成本，它只是让区块链的安全预算从电力中分配出来，花在硬件上。如果您仅通过查看电力消耗来衡量加密货币的碳排放量，您会觉得我们已经取得了巨大的进步 - 但如果您考虑硬件支出，您会发现这是一个巨大的效率损失。

今天世界上有很多闲置的硬盘，所以Chia正在获得一些补贴。但不要指望这会永远持续下去。当加密货币成功地将计算机内存货币化时，GPU 上发生的事情将在相关硬件空间中重演。更重要的是，最终这个系统会比同等规模的基于 PoW 的系统更糟糕，因为安全预算用于开发硬件，这比直接花在电力上的安全预算效率低。

Twitter：“Tom's Hardware 报道了 Chia 价格上涨和大型 HDD 短缺。但 SSD 可能更严重（短缺），因为您还需要 SSD 来制造可以填满大型 HDD 的 Bram Cohen BinggoTM 卡。”

结论#1：最环保的加密货币是将安全预算花在与验证最密切相关的事情上。

锁定资本也是具有实际开销的实际支出

与 PoW 相比，Chia 和其他使用 Proof of Space 的区块链相对容易，因为你可以很容易地想象旧硬盘会填满垃圾填埋场，因此你可以很容易地确信它们“真的”对环境有影响力。但资本损失也会对环境产生真正的影响。因为这笔钱可以花在碳捕获技术和碳效率研究等方面。人们“感觉”他们是自由的（没有被消费）仅仅是因为人类不善于思考时间价值。如果资本真的是免费的，矿工可以不用支付任何费用就可以得到它。

有时你也会看到有人声称，从个人角度来看，股权证明也是一种浪费，但从社会角度来看，这是一种节省，正如 Dan Robinson 所说：

“假设你的宗教要求你用自己的牺牲来证明你的诚意。你可以把一头牛扔进火山口，或者你可以把它送给一个陌生人。这两件事都花费你相同的金额（因此，可以遵守戒律），但前者的社会成本更高。”

反之亦然。锁定资金对你个人来说不是浪费，因为 PoS 质押算法会补偿你 - 这笔资金不会被扔进火山，它会为你赚取，以牺牲其他 ETH 持有者为代价。锁定资金与将其交给陌生人完全不同，因为从来没有陌生人接管资金。验证者不会“在所有人之间平分他们的资本”，事实上，每个人都平等地支付验证者的工作（以新开采的 ETH 的形式）。而且，多亏了 Axiom #2，我们知道验证者的报酬与这些资金的成本完全相同。

另一方面，锁定资本是一种社会浪费，因为它不能再用于建造工厂、资助研究和做任何对社会有益的事情。想想 2008 年的金融危机——没有工厂被摧毁，没有房屋倒塌，没有实物资产丢失。结果只是资本损失——但这仍然是非常非常沉重的社会成本。资本是一种特殊的信息积累形式，它浓缩了有关资源优化配置的信息。丢失信息与丢失有形的东西不同，但它也是一种损失，如果不是更糟的话。

因此，请记住 Axiom #1 和 Axiom #2，PoS 和 PoW 的公平比较应该如下所示：

权益证明不会（也不能）消除矿工费用，它只是将 PoW 系统用于电力的部分转换为资本费用。锁定资本的外部性与电力消耗的外部性相比如何是复杂而微妙的问题——但不幸的是，PoS 系统的支持者倾向于假装电力是唯一要付出的代价：

这种故意误导的比较取自以太坊基金会博客。

令人失望。以太坊基金会很清楚，“每笔交易的平均能耗”是一个完全没有意义的指标，以这种方式使用这些数据是故意欺骗。问题根本不在于 PoS 系统是否使用更少的能源——它更少，但这还不是全部。一个有意义的讨论是：消耗资本更好，还是消耗电力更好？任何支持 PoS 而不讨论资本成本的理论都是根本错误的。

效率比较：Staking vs. Mining

在 PoW/PoS 辩论中，PoS 支持者经常利用一件事：从来没有一个完全去中心化的权益证明系统。这也意味着 PoS 支持者可以自由地幻想最终解决方案的效率和优雅程度。没有一种已知的挖掘算法是完全有效的（例如，存在“自私挖掘”问题），也没有理由相信 PoS 系统将是无懈可击的——然而，直到最终完全形成解决方案，PoS支持者既没有考虑验证者可能用来欺骗系统的特定策略。

使用系统的机会越多，实际验证的安全预算就越宽松。因为“没有人尝试过真正的权益证明”，我们不知道有多少安全预算可以转化为锁定资本，更不用说锁定资本在产生安全性方面的效率如何。根据定义，PoW 与验证紧密耦合，但在撰写本文时，PoS 尚未完全定义。

观察 #1：PoW 与安全性紧密结合。但目前尚不清楚 PoS 能做到什么程度。

外部性：Staking vs. Mining

假设我们都同意，从安全效率的角度来看，锁定资金和挖矿一样，只剩下一个问题，那就是“外部性”。这也是我认为理性讨论中的人们仍然可能在所涉及的权衡取舍上存在分歧的地方。

在短期内，PoW 系统与其他项目竞争使用能源，但从长远来看，它将激励廉价能源的开发和生产，这将逐渐降低电力成本，使所有人受益（无论是金融使用还是环境保护）。廉价的电力也将带来新技术和更多的生产。

Proof-of-Stake 在短期内与其他项目竞争使用资金，但没有动力去创造更多的资金，因此会逐渐增加资金成本。更高的资本成本意味着更少的项目——更少的工厂和更少的研究。

您更喜欢 PoW 还是 PoS 的外部性，可能取决于您认为通过投资技术开发还是通过节省当前消耗来解决环境危机更好2。为了拯救地球，我们应该制造更便宜的可再生能源，还是应该让一切变得更昂贵？

观察#2：工作量证明鼓励未来的投资。另一方面，股权证明限制了探索。

PoS 甚至不起作用

正如我们之前所说，我们还不知道是否可以实现完全去中心化的权益证明系统。现有的自称为 PoS 系统的加密货币基本上依赖于一些集中的协调器或“检查点”。从 2015 年以太坊开始，他们一直在努力转换为一个完全去中心化的 PoS 系统，到现在，他们只推出了 Phase 0，只是支持验证人 Staking……一旦你把钱锁进去，你就不能去出去，你不能花掉。

关于 PoS 系统是否足够安全存在很多争论（参见“远程攻击”、“无风险”、“工作负载跨越时间/风险是相反的”）。这些是研究的开放性问题，而不是实施过程中的待办事项清单。我们不知道需要多长时间才能找到一个好的解决方案，甚至不知道是否有一个好的解决方案。看看这个 2017 年的帖子：

PoS 可能“起作用”，但是以一种病态的方式。PoW 将偏爱那些能够获得廉价电力的人，并用资本奖励他们。不完全相等，但没有陷入正反馈循环。PoS 偏爱那些能够廉价获得资金的人，并以资金奖励他们，从而形成一个循环。富人越富，越富越容易变得富有。

如果 Proof-of-Stake “可以启动”，但最终的结果是所有的权力都集中在一小群超级富豪的手中，并且他们对系统拥有永久的控制权，但这并不能解决问题加密货币旨在解决问题。我们不妨继续目前的中央银行体系和那些“从坎蒂隆效应中受益的内部人士”。我们希望加密货币能够打破系统，而不是把旧酒装进新瓶。

观察#3：工作量证明已经存在，并且已经证明自己会继续增长。但权益证明仍然是一个未解决的问题。

为什么比特币挖矿要消耗大量电力

综上所述

公理＃1：最环保的加密货币应该是购买安全性最有效的加密货币。

公理 #2：如果一种加密货币购买了价值 X 美元的证券，其验证者（作为奖励）将花费价值 X 美元的总额。

公理 #3：要考虑系统的碳足迹，您必须考虑验证者支出的所有方面。

公理#4：与验证区块链的实际行为相关的费用越多，它购买安全性的效率就越高。

结论#1：最环保的加密货币是将安全预算花在与验证最密切相关的事情上。

观察 #1：PoW 与安全性紧密结合。但目前尚不清楚 PoS 能做到什么程度。

观察#2：工作量证明鼓励未来的投资。另一方面，股权证明限制了探索。

观察#3：工作量证明已经存在，并且已经证明自己会继续增长。但权益证明仍然是一个未解决的问题。

可悲的是，经过仔细检查，我们知道 PoS 的大多数“优点”只是光鲜亮丽，并且存在许多重大的公共挑战。至少现在，这是一个乌托邦式的幻想，而不是一个现实的选择。虽然 PoW 有其缺点，但它仍然是最广为人知的解决方案（实际上是唯一的解决方案），无需信任中心化机构即可组成网络。

脚注

Application-Specific Integrated Circuit：定制的计算机，只能进行有限类型的计算，不能做其他事情（ASIC是专门为挖矿而开发的，具有特定的算法，因此挖矿效率非常高）。

如果我们现实地看待人性，在全球范围内减少消费的唯一方法是改进技术或减少人口。任何主张彻底“减少消费”的哲学要么很幼稚，要么很糟糕。

（完）（文中有很多超链接，可点击左下角“阅读原文”从EthFans网站获取）

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