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以太坊計劃如何切換至pos機制
免責(zé)聲明：本文不構(gòu)成任何投資建議。
小編：記得關(guān)注哦！
文章來源：Odaily
文 | 吳鹽
出品 | Odaily星球日報（ID：o-daily）
革新還是死亡？這是個問題。
WanChain 全球副總裁李尼認(rèn)為，PoS 的以太坊比 DPoS 機制更加民主，更加去中心化。如果它被證明比 PoW 有很大優(yōu)勢，可能很多新項目就會直接也會采用 Fork 這個方式轉(zhuǎn)成 PoS。
“另一方面，以太坊實現(xiàn) PoS 后， tps 會大大提高，這樣會使一些項目從 EOS、波場轉(zhuǎn)身，重新?lián)肀б蕴粦驯??！崩钅嵋差A(yù)測，但以太坊的出塊速度，不一定有 EOS 21 個超級節(jié)點那么高效。
而以太坊黃皮書翻譯者楊鎮(zhèn)認(rèn)為，以太坊共識機制的轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于主網(wǎng)擴容，主要解決 tps 問題，現(xiàn)在做的這個事有點騎虎難下：
“如果考慮應(yīng)用場景，需要高交互，要求處理時間，是不是一定把所有的計算步驟都在主網(wǎng)上做才可以？”
“之前大家就有過焦點爭論，二層網(wǎng)絡(luò)擴展上，把大量有交易要求的計算放在一個單獨的二層網(wǎng)絡(luò)上去做這個事情，過程驗證放在主網(wǎng)證明上就可以了?！?/p>
“我個人覺得，以太坊花這么長時間做這個事情，有點不值?！?/p>
Casper 最初的設(shè)計
探討任何一條公鏈，無法繞開共識算法這個核心概念。2013 年，PoS 算法被寫進(jìn)以太坊白皮書。
“盡管比特幣區(qū)塊鏈模型非常簡陋，但是實踐證明它已經(jīng)足夠好用了，在未來五年，它將成為全世界兩百個以上的貨幣和協(xié)議的基石?！?p>這是出自以太坊白皮書的一段話，以太坊從最開始就采用了比特幣區(qū)塊鏈 PoW 工作量證明機制。比特幣的工作量證明（Proof of Work）是通過消耗大量算力尋找合理的隨機數(shù)生成區(qū)塊驗證。
在 Vitalik 看來，PoW 不僅“交通”擁堵、浪費能源，而且逐漸邁向了中心化道路。
因為隨著挖礦難度的增大，ASIC 專業(yè)礦機應(yīng)用而生，ASIC 專業(yè)礦機的出現(xiàn)，造成了算力壟斷的局面。
PoS —— 權(quán)益證明，是根據(jù)每個節(jié)點的代幣持有量與持有時間之積來決定記賬權(quán)的機制。舉例來說，如果你本金與時間之積越大，你就越有優(yōu)先記賬權(quán)，記賬后乘積被銷毀，這個過程被稱作“幣天銷毀”。
相比于 PoW 的算力證明，PoS 機制可以有效減小能源消耗、縮短共識時間、避免算力中心化礦池“作惡”。
雖然在以太坊之前已經(jīng)有 PPCoin 使用 PoS 這樣的先例，但當(dāng)時 PoS 的研究和實現(xiàn)都還很不成熟。阿劍認(rèn)為“PPCoin 運行過程中出現(xiàn)了很多問題，比如‘理性分叉’問題（也被稱為‘無利益相關(guān)’問題）。當(dāng)時以太坊研究者們還沒有找到一種足夠安全的 PoS 機制。”
Vitalik Buterin 在《Casper 的過去、現(xiàn)在和未來》一文中曾提到：“以太坊的權(quán)益證明研究開始于 2014 年 1 月，是從‘劍手協(xié)議’開始的。”
Casper(security-deposit based economic consensus protocol)即以太坊的 PoS 股權(quán)證明協(xié)議。Casper 的共識協(xié)議可以通過對保證金的直接控制來約束驗證人的行為，這是與經(jīng)典 PoS 股權(quán)證明的不同之處。
2014 年 4 月，Vlad Zamfir 以志愿者身份參與以太坊的開發(fā)。根據(jù) Vlad 的說法，Vitalik 也是在那一年的維也納比特幣峰會上和他提出“劍手協(xié)議”這個概念。
“如果你在同一個層級的分叉上同時簽署了兩份協(xié)議，那么你就會失去你所能得到的區(qū)塊獎勵?！边@是 Vitalik 為了解決無利害關(guān)系（nothing at stake）時提出的想法。
后來，Vlad 正式加入以太坊的開發(fā)，并在“劍手協(xié)議”的基礎(chǔ)上指出“讓驗證者存儲保證金，而且數(shù)額要比獎勵大很多，以此驅(qū)逐賄賂攻擊”。
當(dāng)時，Vitalik 和 Vlad 正著手解決賄賂攻擊問題（沒有保證金存款的 PoS 協(xié)議很容易被低成本賄賂給擊?。?/p>
2015 年初，Vlad 遇到了一個名為 Matthew Wampler-Doty 的人，Matthew 和 Vlad 提到了保證金的概念：
“在未來將會產(chǎn)生一個持有多于 2/3 的安全存款保證金的 Tendermint 驗證者卡特爾（壟斷聯(lián)盟），因為構(gòu)建最終的區(qū)塊并不需要其余驗證者的參與（這些‘非卡特爾驗證者’只持有少于 1/3 的安全存款保證金）。這些少于 1/3 的節(jié)點將被屏蔽，以至最終被移除出驗證者名單。一組新的持有多于 2/3（現(xiàn)在總量會少一點）的安全存款保證金集卡特爾將隨之產(chǎn)生，并且這一過程將會一直持續(xù)運作到僅剩（最多）兩個驗證者存在?！?/p>
Vlad 醍醐灌頂，著手研究“卡特爾驗證”，并將這一理念加入到了“劍手協(xié)議”當(dāng)中，這就是 Casper 最初的設(shè)計：劍手協(xié)議+保證金。
2015 年 3 月，以太坊開發(fā)者 Vinay Gupta 在博文中寫下了以太坊的四個發(fā)展階段：Frontier（前沿），以太坊啟動；Homestead（家園），從 alpha 走向 beta 版；Metropolis（大都會），開發(fā) Mist 和用戶交互界面并提升用戶體驗（當(dāng)時的預(yù)期）；Serenity（寧靜），實現(xiàn)權(quán)益證明。
向 PoS 機制邁進(jìn)
以太坊目前有兩個開發(fā)團隊，一個負(fù)責(zé)當(dāng)前以太坊（以太坊 1.x 版本）的開發(fā)和維護，一個負(fù)責(zé)以太坊 2.0 的開發(fā)。君士坦丁堡分叉則停留在以太坊 1.x 版本范圍的升級。
以太坊 2.0 ，是相對于現(xiàn)階段的以太坊而言。2.0 將從寧靜（ Serenity）計劃開啟，向 PoS 股權(quán)證明機制邁進(jìn)。
在上述文中提到的 Casper PoS 機制中，Casper 將采用兩個版本：Vitalik Buterin 版的 Casper FFG 混合證明和 Vlad Zamfir 版的純權(quán)益證明 Casper CBC 。
根據(jù)《ETH 2.0 工程指南》的作者 James Prestwich 的闡述，以太坊 2.0 測試網(wǎng)預(yù)計在今年第一季度推出。
以太坊 2.0 初期，采用 Casper FFG 機制運行和出塊。彼時，信標(biāo)鏈（beacon chain）將與以太坊 1.x 互為鏡像關(guān)系，信標(biāo)鏈為側(cè)鏈，但不具有任何功能，以太坊 1.x 為主鏈，按照原有的 PoW 機制出塊。
EthFans 編輯阿劍告訴 Odaily星球日報：“用戶在 PoW 鏈上將以太幣鎖進(jìn)相關(guān)的合約就可以獲得參與信標(biāo)鏈的驗證者資格，并得到 PoS 獎勵，但在信標(biāo)鏈上新的以太幣無法退回到 PoW 主鏈上。”
在信標(biāo)鏈分片階段，信標(biāo)鏈將產(chǎn)生 1024 個分片，每個分片有一個地址。Casper FFG 信標(biāo)鏈采用二次隨機選舉的方式完成出塊驗證并防止驗證者作惡。
驗證者需要向分片地址投入 32 個 新以太幣作為押金。信標(biāo)鏈每隔 64 個塊（1 分鐘出 10 個塊）會隨機選出 128 名驗證者作為待定委員，再由信標(biāo)鏈在從 128 名待定委員中隨機選擇出一定數(shù)量的委員組成委員會。
被選中的委員可以在各自的區(qū)塊上進(jìn)行驗證產(chǎn)生新的區(qū)塊，但委員的“任職”期限僅為 6.4 分鐘，6.4 分鐘后的區(qū)塊控制者將在下一屆的新委會中誕生。
以太坊的 PoS 權(quán)益證明，雖然本質(zhì)上屬于鏈下治理，但處理細(xì)節(jié)上則以技術(shù)手段來強化鏈上治理。
以太坊黃皮書翻譯者楊鎮(zhèn)認(rèn)為，相比于 DPoS 股份授權(quán)證明，以太坊的 PoS 想做成一個更平等的投票方式，這和 EOS 有很大差別，“我相信一句話，人性是經(jīng)不起考驗的?！?/p>
但原定于 1 月 16 日的君士坦丁堡升級與 Casper FFG、Casper CBC 均沒有半毛錢關(guān)系。
值得注意的是，在君士坦丁堡的五個 EIP 升級協(xié)議中，EIP-1234 是以太坊向 PoS 機制轉(zhuǎn)換過程中采用“溫水煮青蛙”式的既定策略。
該協(xié)議由 Afri Schoedon 于 2018 年 7 月19 日提出，協(xié)議建議將難度炸彈延遲 12 個月，并將礦工獎勵由 3 ETH 減少到 2 ETH。
該提案在去年 8 月 31 日以太坊開發(fā)人員視頻會議上被通過，并在以太坊君士坦丁堡硬分叉時執(zhí)行。
以太坊的挖礦難度隨挖礦時間成指數(shù)增長，即每產(chǎn)出 10 萬個塊挖礦難度指數(shù)擴大一倍。根據(jù)Hsiao-Wei Wang 的以太坊 2.0 構(gòu)架圖不難推測，難度炸彈預(yù)計推遲到以太坊 2.0 階段。
以太坊 2.0 構(gòu)架圖 來自 Hsiao-Wei Wang
隨著挖礦獎勵的減少和難度炸彈的影響，信標(biāo)鏈在各方利益者取得共識的時候，出塊到足夠長，信標(biāo)鏈會變成主鏈，以太坊 1.x 變?yōu)閭?cè)鏈。此時，信標(biāo)鏈將分片成 Shard chain。
探索中的曲折
2015~2016 年，Vitalik 和 Vlad 對 PoS 的研究依然處于摸索階段，而可擴展性研究中的“漁夫兩難”和“投注共識”問題又花掉了以太坊開發(fā)團隊大部分時間。
Vitalik 后來總結(jié)：“我們在解決 PoS、可擴展性中的一些核心問題上遭遇了一系列失敗，Vlad 悄悄地暫停了他在 Casper CBC 中的所有工作。”
The DAO 事件、DoS 攻擊，更讓以太坊團隊在長達(dá) 6 個月的時間里幾乎無暇顧及之前的研究方向。
直到 2017 年，Vitalik 和 Vlad 的 Casper 研究出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機。先是以太坊開發(fā)了一個名為最小罰沒的協(xié)議：一旦在某輪中某區(qū)塊獲得 2/3 的驗證者同意，該區(qū)塊的父塊便被敲定，最小罰沒條件是 Casper FGG 的核心思想。
FFG 是以太坊在過渡階段的 PoW+PoS 混合共識機制。在 FFG 最初的設(shè)計中，Vitalik 將一個權(quán)益證明協(xié)議疊加在以太坊的工作量證明協(xié)議上，即區(qū)塊仍將通過工作量證明來挖出，但每 50 個區(qū)塊中將有一個權(quán)益證明檢查點（ PoS 塊 ）來評估確定性（Finality）。
Vitalik 興奮地講到：“這會是一種可以讓我們快速轉(zhuǎn)向混合共識的機制，并且對現(xiàn)有區(qū)塊鏈造成的沖擊也最小，然后理論上我們將有可能升級為完全的權(quán)益證明。”
為此，以太坊開發(fā)團隊還做了一個 Python 測試客戶端，用不同的 VPS、服務(wù)器和電腦通信來做測試。
Vlad 在 2017 年也發(fā)表了 Casper CBC 的論文。與 FFG 不同的是，CBC 強調(diào)"建構(gòu)中修正"，協(xié)議規(guī)定：
你正式地但只是部分地指定協(xié)議。定義該協(xié)議必須指定的屬性。從滿足所有它被規(guī)定去指明的屬性中推導(dǎo)出該協(xié)議。CBC 協(xié)議中有一個叫做預(yù)估安全預(yù)言機，在設(shè)定提出一個合理估計的錯誤的例外情況，列出所有在未來可能發(fā)生的錯誤，在給定區(qū)間內(nèi)，其正確性是由其建構(gòu)過程來保證。CBC 屬于純 PoS 股權(quán)證明，預(yù)計將在以太坊 3.0 中實現(xiàn)。
延遲“炸彈難度”也是在這個時候開始被提出。2017 年 6 月 21 日，EIP - 649 協(xié)議提出在君士坦丁堡升級中延遲炸彈難度，將平均阻塞時間減少到15秒以下，同時區(qū)塊獎勵從 5 ETH 減少到 3 ETH，為以太坊的過渡贏取時間。
2018 年，已經(jīng)有多個以太坊開發(fā)團隊各自嘗試分片技術(shù)的實現(xiàn)。Vitalik 認(rèn)為：
“在分片這一邊，最終變得越來越清楚的是：讓分片系統(tǒng)的核心放在 PoS 鏈上會給我們帶來更高的效率。”“變成 PoW 鏈上的一個合約，我們就不得不處理 EVM 的開銷，應(yīng)付 Gas 機制，應(yīng)付不可預(yù)測的 PoW 區(qū)塊時間；PoS + 分片 可以帶來更快的出塊時間等一系列好處?！?p>這時候“權(quán)益證明協(xié)議疊加在以太坊的工作量證明協(xié)議上”被放棄，取而代之的就是以太坊 2.0 的 Casper PoS + Sharding（分片）技術(shù)。持續(xù)的爭議
Vitalik 個人博客簡介倒數(shù)第五行上寫著： Religion: crypt。
早在 2014 年，Vitalik 就說過：“股權(quán)證明仍然是加密貨幣領(lǐng)域最具爭議的討論之一?！睍r至今日，不同的人，對共識機制問題依然有不同的看法。
“減少了能源的損耗，它不再需要通過挖礦這個方式，從理論上來說， PoS 會大大的降低中心化風(fēng)險?！崩钅嵴J(rèn)為，PoS 比 PoW 先進(jìn)很多。
礦寶負(fù)責(zé)人劉杰則認(rèn)為，PoW 沒什么不好，很多人覺得是在浪費電費，我的理解正相反：“礦工的電費實際上是靠經(jīng)濟的作用來提高 PoW 數(shù)字資產(chǎn)的安全性。那么大的資產(chǎn)，才需要那么多的電費來維護它的安全和運轉(zhuǎn)?！?/p>
PoW 機制造成了寡頭壟斷，PoS 則屬于資本家的游戲。窮者越窮，富者恒富，即使以太坊擺脫了寡頭壟斷，卻難免再次陷入富者恒富的鴻溝。無論鏈上治理還是鏈下治理，共識機制的規(guī)則和程序都由人來制定。
共識機制問題，業(yè)內(nèi)爭論不休，如果上升到人類的社會治理層面，無非你管的多好，還是你管的少好。安全一定的前提下，弱中心化管理，必然帶來效率問題。
原力創(chuàng)始人孤矢則告訴 Odaily星球日報：“目前，不論 DPoS 還是 PoS ，從效率角度來看，都沒有 PoW 完美。PoW 唯一不完美的地方是太去中心化了，社區(qū)治理不好，推動很慢。但沒有辦法，效率和去中心化是非此即彼的問題，比如說我們團隊干活的時候叫 PoW ，開會的時候就叫 PoS ，因為CEO說了算。 ”
“PoS 存在就一個問題，做不出來。（PoW）以太坊已經(jīng)喊了一兩年 PoS 了，都沒做出來，代碼上也沒什么。這次一分叉升級啥都沒改嗎？不就是調(diào)了幾個 Bug，然后優(yōu)化了幾個數(shù)據(jù)嘛。”
1 月 18 日晚間，以太坊開發(fā)團隊在電話會議上就 EIP-1283 協(xié)議漏洞問題，再次將君士坦丁堡升級事件推遲至 2 月 27 日 16:56，區(qū)塊高度為 280000。
如果以太坊順利升級成功，在寧靜來臨之前，難度炸彈問題還能留給以太坊開發(fā)團隊多少時間？
阿劍認(rèn)為：“這個很難說，也許年中，也許年底。這個過程需要解決的問題還真不少，首先是確定信標(biāo)鏈上的分叉選擇規(guī)則，然后實現(xiàn) PoW 鏈上的質(zhì)押合約等?！?/p>
以太坊如果進(jìn)化到 2.0 ，最終解決的問題無外乎三點：
（1）實現(xiàn)強健的 PoS 共識機制；（2）分片；（3）將 EVM 轉(zhuǎn)成 EWASM。總結(jié)起來很簡單：一個可以穩(wěn)定高效運行的去中心化智能合約平臺。好與不好，先做出來一個再說。
以上就是關(guān)于以太坊計劃如何切換至pos機制,從 PoW 到 PoS的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于以太坊計劃如何切換至pos機制的知識，希望能夠幫助到大家！
