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【新手教學】區塊鏈的驗證機制-PoW與PoS

2018/06/06 16:34
【新手教學】區塊鏈的驗證機制-PoW與PoS

「我這篇有一批很便宜的顯示卡,你要買的話就打這個電話。」

比特幣剛出來的時候,身邊朋友開始加入當礦工的行業,窩在宿舍偷偷架設礦機偷學校的電,成本超低,挖出來的幣直接變賣,短短一個夏天他換了一台車,交了新女友,根本人生勝利組,還說要去多組幾個礦機賺個大的。現在個體戶的礦工幾乎已經不存在,不外乎個體挖礦已經沒有利益可言,前期投入的成本不如直接投資虛擬貨幣,賺得更快更穩。

比特幣挖礦成本的提高不僅來自於礦場之間的競爭,也來自每個區塊的獎勵約每四年減半一次。再來,提升算力的成本也來自於電費,畢竟買了新的礦機也需要花更多電進行運算,有人預估 2020 年在比特幣挖礦上面的用電量總合將超過丹麥,大眾對於虛擬貨幣的效益以及成本提出質疑,對整體區塊鏈的發展產生負面的影響。

為什麼要花這麼多電力去支持一個網絡呢?不能用更有效率的方式運行區塊鏈嗎?這需要討論到初代區塊鏈的認證機制。最初的區塊鏈如比特幣以及以太坊都是使用 PoW 驗證機制進行合交易或智能合約的審核。PoW 的全名是 Proof of Work,舉例而言,礦工運用大量的運算能力去挖礦,最先挖到的人就會得到獎勵。大量的運算能力需要強力的硬體,隨著競爭變高就需要更強大的硬體設施,就像是在大學時代,有了一台機車就能當工具人,但是出了社會可能要開雙 B 才有辦法送宵夜,礦工在提升運算能力時也需要大量的成本以維持競爭力。這樣的機制可以用高昂的進入成本抵禦想要惡意干擾區塊鏈的礦工。

懶人重點
1 .
PoW機制使用礦工的計算能力以及51%攻擊的硬體成本確保礦工立意良善,但水漲船高的電費使得這個機制非常不環保。

但隨著發放的獎勵越來越少,挖礦的難度越來越高,高額的營運成本壓得礦工喘不過氣,於是另一種驗證方式的出現將有辦法解決這個問題,PoS 驗證機制的全名是 Proof of Stake,以以太坊的升級計畫 Casper 為例,挖礦機制(Mining)被移除, 但以太坊會主動徵求使用者進行驗證,徵選條件為抵押(Staking)一定數量的以太幣成為「驗證者」(Validator)來驗證交易或智能合約,驗證獎勵為抵押以太幣的 2%~15%當作利息,任何人只要抵押以太幣便能成為驗證者,目前沒有計畫限制驗證者上限,會以利率作為限制機制。

所以在 PoS 機制下的工具人稱作鍛造者(Forger),這樣的驗證機制使鍛造者不需要像礦工一樣耗費大量的電力競爭,能源消耗的問題被解決。若鍛造者希望在這個區塊鏈之中增加競爭力,只需要購買更多的虛擬貨幣,而不需要新增電腦或礦機。相較之下虛擬貨幣會增值,電腦或礦機只會貶值,所以以經濟考量上 PoS 對礦工或鍛造者也比較有利。

在 PoW 機制下進行 51% 攻擊的成本為購買夠多的電腦達成過半的計算能力,而 PoS 機制後的成本為購買到超過 51% 的虛擬貨幣,但在短期間之內購買大量貨幣這個貨幣的價格就會大量提升,變為 PoS 機制之下 51% 攻擊的成本,以牽制惡意使用者。

懶人重點
1 .
PoS機制使購買51%的貨幣成本確保礦工立意良善,且不再根據算力決定獲利,有效解決能源問題。

PoS 或 PoW 誰好誰壞目前並沒有定論,能肯定的僅是 PoS 解決了能源問題,但也衍生出了其他問題,例如大者恆大,以至於後來的新的區塊鏈以更多不同的理論改善驗證機制,但目前 PoW 與 PoS 仍為大家所熟知的方法,期待未來發展出更先進的密碼學完善區塊鏈去中心化,安全,環保的願望。

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