探索Cryptoverse和安全性与硬币创造之间的权衡

HodlX访客留言  提交您的帖子

近年来引发了对区块链网络的极大兴趣。这导致了这种分布式网络理论的重大进步。尤其是，追随者收集了有关可能的区块链设计，其局限性和权衡的更多数据。.

这篇文章专门讨论了安全性和硬币创造速率之间的一种折衷。特别是，我们将尝试回答一个问题，即基于股权证明（PoS）的设计是否可以提供比基于工作量证明（PoW）的设计更好的权衡方案.

首先，让我们讨论为什么上述折衷甚至存在，以及为什么如此重要。 2008年，比特币区块链引入了一种通过工作证明解决“拜占庭将军”问题的方法。在这种设计中，矿工维护着一个区块链，他们的工作得到了回报。高额报酬吸引了更多的矿工加入网络，并激励他们引进和使用更多的采矿设备。结果，网络变得更加分散和安全.

矿工的奖励通常包括交易费和整体奖励。在一些像Ripple这样的区块链网络中，对区块生产者的奖励仅包括交易费。但是，在此网络中，只有少数几个节点参与共识。研究人员指出，仅交易费不足以为网络提供足够的动力，以吸引成千上万的独立矿工。例如，在比特币中，只有大约1％的奖励对应于交易费用。因此，由新发行的硬币组成的整笔奖励是矿工必不可少的补贴。但是，这种稳定的硬币生成可能会导致硬币价值下降.

让我们通过以下公式来量化“硬币创造率”的概念：

CCR =年化供应量/总供应量

显而易见，CCR值高对矿工有利。在这种情况下，他们的工作将获得更多回报。另一方面，较低的CCR值对休闲用户和硬币持有者有利。在这种情况下，人们可能会期望通货膨胀率甚至通缩率降低。通常，CCR一方面是矿工与网络安全之间的折衷，另一方面是硬币持有者与临时用户之间的折衷。目前，比特币和其他主要加密货币的CCR约为2％.

有时，一些从业者声称股权证明可以提供比工作证明更好的区块链经济学，因此可以成为基于分片的可扩展区块链设计的骨干。让我们验证这个假设.

模型假设

可能有人会问：我们怎么甚至可以比较这样的不同系统？首先，有许多不同的PoS系统。它们具有不同的属性和折衷。与其他研究人员类似，我们将从研究中排除那些对谁可以加入验证者集设置限制的系统。这样的系统失去了基于PoW的比特币设计所实现的“无权限”特性.

另一个重要的要求是修复无风险攻击。如果没有这样的修复，系统将无法有效地解决派生问题，也就不能被认为是安全的。.

因此，我们研究的理想目标是以太坊2.0，它假装基于权益证明来构建分片区块链。该项目伪装为解决所有出现的问题，但是它具有详细的文档，并且其开发过程经常在媒体中公开。尽管周围还有其他项目，但我们不会在本文中讨论它们.

让我们将以太坊2.0的经济学与一些类似于PoC的基于PoW的抽象区块链系统进行比较。为了进行诚实的比较，我们必须假设两个网络的大小相同.

我们假设两个网络具有相同的用户群，并且具有相同的网络活动.

我们假设这些竞争网络具有相同的大小写，以及相同的每日交易次数和交易量.

我们假设用户支付相同数量的交易费用，并且这些费用所支付的收入远少于大笔奖励.

此外，我们假设两个网络都具有相同的安全级别，尤其是在它们对双花攻击的抵抗力方面.

最后一句需要详细说明。众所周知，区块链网络容易受到双花攻击。在这样的攻击过程中，恶意行为者说服鲁re的用户某笔交易包含在分类帐中。当用户完成交易的一部分时，攻击者将创建一个分叉并撤消交易。但是，这种攻击在像比特币这样的大型网络中成本很高。但是，基于PoW的小型网络通常会成为此类攻击的受害者.

在基于PoS的网络中可能发生类似的攻击。甚至大刀阔斧也无法阻止此类攻击。可以查看我们之前关于该主题的论文.

为了进行成功的攻击，恶意行为者必须承担一些费用。首先，他必须在网络中获得足够的能量。就PoS而言，恶意行为者必须将足够数量的资金抵押在一起。对于PoW，恶意参与者必须获取足够数量的挖掘硬件。其次，攻击可能需要根据运行时间来招致额外费用。就PoW而言，需要为采矿硬件和数据处理单元购买电力。对于PoS，仅需要运行数据处理单元。另外，在攻击过程中，某些攻击者的资金可能会被削减。因此，双花攻击的费用具有不同的结构。问题是：从安全和经济学的角度来看哪种方法更好?

与获取足够数量的股份相比，获取足够数量的采矿硬件的要求似乎是一项艰巨的任务。对于PoS网络，攻击者可以在自由市场上秘密购买硬币并将它们聚集在多个钱包中。他可能使用代理服务器来掩盖这些资金由一个实体控制的事实。攻击者可以将其恶意意图隐藏到最后一刻。而且，在PoS网络中，只有部分资金被锁定在股份中，并确保网络安全。如果只有3％的硬币供应被诚实的验证者锁定在赌注中，那么只有6％的硬币供应就足以进行两次花费攻击。相反，在PoW网络中，攻击者通常必须控制大多数可用的挖掘资源。市场上只有少数大型ASIC生产商，例如Bitmain，Bitfury，Canaan等。他们确实知道向谁出售采​​矿设备。因此，他们有机会防止单方集中采矿硬件，因为这对他们的业务构成威胁.

有人可能会质疑是否有租用硬件的选择。在散列率较低的小型网络中，这是有可能的。我们从研究中排除了小型网络的情况。大型采矿场的所有者对将其硬件租给可疑实体不感兴趣。在一次成功的双花攻击之后，硬币和采矿硬件的价格通常会大幅下跌。因此，除非贷款人有另一个随时可用的使用硬件的选择，否则放贷者可能蒙受的损失远远超过从硬件借贷中获得的收入。在PoW区块链的世界中，使用了十二种不同的哈希算法，例如SHA256，Scrypt和Keccak。在签署块标题时，每个区块链都会尝试使用自己指定的哈希。采矿硬件生产商通常会设计一系列特定的ASIC，以计算每个特定的哈希值。这样的ASIC在执行其主要工作时非常强大，并且非常省电。它们可能比一般的加工同类产品具有上千倍的优势。但是，这些ASIC对于执行通用计算几乎没有用。因此，它们几乎没有其他用途。相反，在PoS网络中，借入的资金可用于执行攻击。 Steem网络中的最新故事表明，借入的资金可用于改变网络治理.

让我们比较一下攻击者在运行时的费用。在PoW中，它们主要由电费组成。他们需要获得大量廉价电力。需要维护复杂的硬件来管理高压线。此设置使攻击变得相当困难，昂贵并且对第三方很明显。高昂的电费可防止远程攻击。相反，在PoS网络中，无需浪费电力进行采矿。通常，将这一事实表示为PoS优于PoW的一大优势。但是，它简化了网络中的双花攻击。有人可能会辩称，恶意行为者必须在很长一段时间内将其资金锁定在股份中。但是，在Steem网络的情况下，其中一方使用其股份来修改治理并释放股份中的资金。从这个角度来看，将资金“锁定”在昂贵的采矿硬件上的需求似乎更具约束力和吸引力。.

涉足经济学方面的缺陷

我们得出的结论是，PoW网络的管理指定“设置”可以提供更可靠的安全保证。问题是：网络经济学和代币发行随后发生了什么?

让我们比较一下基于我们模型的两个网络：一个基于PoS，第二个基于PoW.

假设网络中硬币的速度是固定的.

假设第一个公司的市值为660亿美元.

假设其中价值60亿美元的硬币被抵押.

让我们尝试为第二个网络设置相同的大小.

假设其市值达到600亿美元.

假设其中采矿硬件的总成本为40亿美元.

因此，两个网络的流通硬币供应量相同。为了进行双花攻击，恶意参与者必须将价值40亿美元的挖掘硬件带到第二个网络。相反，在第一个网络中，他必须控制三分之二的股份。与第一种情况下的40亿美元相同.

PoS系统的拥护者声称PoS的通货膨胀率可能低于基于PoW的通货膨胀率。他们有以下论点。让我们从模型中选择一个固定的奖励计算器和插件数据。我们设置了9.1％的合格代币供应量进行抵押。我们将来自交易费用的收入和运行整个节点的费用设为零。那么权益化的年化回报率为5.22％.

在这种情况下，硬币供应量每年增长0.47％。因此-在进行年度调整后，放样的奖励降低到4.75％。这些数字看起来很吸引人，因为一方面，获得奖励可以为利益相关者提供良好的激励，另一方面，代币的创造率不高，并且对代币市场价值的下行压力很小.

但是，对PoS经济学的批评强调指出，具有排斥性数字的其他情况也是可能的。他们有以下论点。放样可能是获得收入的一种简单而可靠的方法。如今，许多用户尝试通过某些硬币的增长来赚钱。这些硬币不会改变所有者多年。对于这样的投资者来说，从赌注中获得额外现金的选择非常有趣。.

结果，对赌注的兴趣可能导致赌注占硬币供应量的30％，50％甚至90％。根据放样计算器，在这些情况下，放样的奖励涉及硬币创造率，分别为0.86％，1.11％和1.5％。但是，由于大量硬币被锁在木桩中，因此需要进行调整以考虑流通中的硬币的实际体积。因此，调整后，新硬币的流通量相对于流通中的硬币总量的比率可以分别估计为1.23％，2.22％和15％。因此，硬币发行可能对硬币市场价格施加下行压力。新用户和新资金的大量涌入可能会减少通货膨胀，并可能导致通货紧缩。但是，一旦网络达到稳定状态，赌注就会导致纯粹的通货膨胀。此外，这种通货膨胀可能会高于赌注的回报。假设网络处于停滞状态，然后计算根据通货膨胀调整的赌注奖励。数字如下：分别为1.65％，0％和-13.34％。那不是人们可能期望的利润。利益相关者可能会尝试出售其股份。这个问题可能会导致代币的市场价格波动.

压力测试

让我们研究在压力情况下PoS网络的行为。假设网络曾经长期增长。随着新用户的不断加入，代币的价格不断上涨，更多的资金被投入，每个人都很高兴。假设有30％的硬币供应量用于抵押。然后，突然发生了衰退。股票市场的价值下跌了10％，一些用户开始出售其代币以弥补意外损失。假设没有人期望市场会在近期内复苏。假设网络中的活动减少，并且流通硬币的价格预计在最近的几个月中至少下降10％。然后，由于权益不再有利可图，利益相关者有理由出售其股份。他们损失的资金超过了赌注所能带来的收益。危在旦夕的资金被撤回，进入流通，并引发货币崩盘。市场接下来必须找到新的平衡点。问题是这应该在哪里.

当然，赌注应该会有利可图。因此，获得奖励应该解决持续的货币崩盘。但是，只有在抵押资金的百分比下降到5％以下时，才有可能这样做。因此，锁定在股份中的资金中的25％应该释放出来。让我们为随后的价格调整做一个粗略的估算。因此，经过诚实的更正之后，代币的价格应下降约1–0.9 * 0.7 / 0.95 = 34％。价格调整可能需要几个月的时间，也可能几乎立即发生。无论哪种情况，硬币持有人都会损失很多钱。显然，只有当大量用户认为它的前途光明并准备好购买和抵押硬币时，该系统才能承受此压力测试。.

另一个大问题是安全性。在这样的压力测试中，硬币中的硬币供应百分比可能会下降到5％甚至2％以下。然后，获得对分片委员会的控制权就变得便宜了。恶意行为者可能会利用此机会进行双重支出攻击。在我们的压力测试中，如果代币的市值从660亿美元下降至440亿美元，而仅2％的代币仍在股份中，那么恶意行为者仅需投资约6亿美元即可发起攻击，这意味着与PoW网络相比，在PoS网络上进行双重花费的攻击要便宜得多.

相反，后者具有更大的强度来承受这种压力测试。以前的股份产生的硬币不会对硬币的价格产生长期影响。通常，所有风险均由矿工承担。如果硬币的价格下降，并且采矿的利润减少，那么他们将关闭旧的效率低下的采矿设备。就比特币而言，哈希率可能会下降多达10％。但是，这些采矿设备不是硬币供应的一部分。它们是外部实体，无法流入代币供应。 PoW网络在采矿硬件的处理吞吐能力和硬币供应之间有着明确的界限。在压力测试的情况下，这是一个很大的优势.

结论

PoW和PoS系统各有其优点和缺点。当我们从安全性上比较它们时，PoW似乎是一个更坚实的基本过程。要考虑的另一件事是经济学。基于PoS的共识是一种有吸引力的解决方案，因为它消除了对采矿硬件生产商的依赖。但是，对于PoW网络而言，将硬币供应与投资到采矿设施的资金分开可能是一个重要优势。在市场下跌的情况下，PoS网络中的硬币价格可能会比PoW网络中的硬币价格跌得更深。正如我们所看到的，在PoS网络中可能存在多种导致稳定汇率或不稳定汇率的平衡途径，其中一些平衡途径导致价值的大量损失和其他不利影响。我们仅通过几个示例来涉及该主题，但是如果没有这种潜在的激励机制，除非网络不断吸引新用户，否则如果找不到稳定的价值，这些影响可能会更加系统化。但是，这个假设显然太局限了，应用于PoS网络的有关汇率均衡不确定性的更多工作（例如Kareken和Wallace，1981）应该是研究人员研究的主题领域。.

Vinod Manoharan是一位技术企业家，并且是该公司的创始人兼首席执行官 杰克斯多元化控股, 一家控股公司，其投资组合包括在线游戏公司，支付网关和区块链技术公司。 Manoharan还是其创始人 JAX网络, 乌克兰的一家科技创业公司，专注于区块链技术，更具体地说，解决了臭名昭著的区块链可扩展性难题.

与JAX.Network首席科学官Iurii Shyshatskyi合作撰写.