区块链/等级 VI · 比特币之后/6.1 复制品与承诺/课程 6
工作量证明与权益证明
从外部能源成本转向内部资本锁定
材料按市值排名的前10种加密货币及其共识机制列表Ethereum.org 上关于“权益证明”与“能源消耗”的文档
好奇
- 权益证明机制下的验证者会面临何种特定的经济资产风险，而工作量证明机制下的矿工则从未面临此类风险？
- 为什么在权益证明链中，新节点理论上可以在不验证全部历史记录的情况下信任检查点？
- 与分布式挖矿硬件相比，交易所中的权益集中度如何影响去中心化程度？
探索
- 工作量证明机制将区块生成与那些无法回收的外部成本联系在一起，比如电力和专用硬件。矿工们需要消耗大量能源来争夺生成区块的资格；如果他们作弊，这些能源就将永远白白浪费。而权益证明机制则用内部资本来替代这一机制——验证者需锁定自己的代币作为抵押品，才能签署区块。如果他们出现可被证实的不诚实行为，比如同时签署两个相互矛盾的区块，他们就会失去部分或全部抵押品。攻击的成本也从消耗资金转变为损失现有财富。
- 这种机制形成了一个反馈循环：持有更多代币的人能够生成更多的区块，从而通过质押获得更多奖励。财富意味着更多的区块生成权。在工作量证明机制中，硬件效率至关重要；而在权益证明机制中，则是资本积累起决定性作用。加入权益证明链的新节点会面临“主观性不足”的问题——它无法在不依赖最新检查点来确认正确链路的情况下验证所有规则。这是为提升扩展性而做出的理论上的权衡，在比特币的体系中并不存在此类情况。
- 质押权往往集中在大型机构手中：包括持有客户资金的交易所，以及为普通用户提供收益的流动性质押服务提供商。这种验证权的集中化与工作量证明机制下分散的硬件架构形成对比，不过两种系统都存在寡头垄断的趋势。2022年9月，以太坊从工作量证明机制转向了权益证明机制（即“合并”）。据以太坊基金会估计，这一转变使该网络的能源消耗减少了约99.95%，同时也改变了其代币发行模式。
- 工作量证明的安全性依赖于现实世界中的物理资源；要攻击这种机制，就需要投入巨大的计算能力或租用相应的计算设施。而权益证明的安全性则取决于货币的市场价值；要攻击它，就需要购买足够多的代币，从而让这些代币的投票权重超过那些诚实的验证节点。批评者指出，如果该货币的价格下跌，发动攻击的成本也会降低，进而可能形成恶性循环，导致整个区块链系统不稳定。支持者则认为，惩罚机制以及较高的资金门槛足以起到有效的威慑作用，而且不会带来额外的环境负担。
- 两者的权衡点各不相同。工作量证明具有客观性：新的节点只需通过追踪那些需要最多计算量的链，就能找到从初始区块开始的有效链。而权益证明则更具效率，且发行成本更低，因此可以实现通缩或低通胀的货币模型，因为验证者无需依赖高额的电费补贴来保障系统安全。在两者之间做出选择，实际上就是在绝对的历史可验证性与资本效率之间进行权衡，这也会影响到谁能够运行完整节点并验证链的真实性。
- 要评估任何新区块链的共识机制，需关注两个指标：运行一个负责检查所有规则的节点需要多少成本，以及实际有多少独立方在参与这些操作。在权益证明机制中，则需考察已质押代币的分布情况；如果少数交易所或基金控制了大部分活跃验证节点，那么无论注册节点的数量是多少，该区块链的去中心化特性都会大打折扣。这与工作量证明机制不同，在后者中，独立矿工之间的哈希率分布状况能够体现其抵御协同攻击的能力。
关键事实
- 权益证明机制将区块生成与锁定的资本联系在一起；若验证者行为不当，将会失去其“权益”（即面临惩罚）。
- 2022年9月，以太坊从工作量证明机制转向权益证明机制，其能源消耗因此减少了约99.95%。
- 合并之后，ETH的发行量急剧下降，因为验证节点不再需要承担电力成本。
- 在权益证明机制中，“弱主观性”要求新节点信任最近的检查点，以此确定正确的链历史。
- 质押资产往往集中在交易所和流动性质押服务提供商手中，这与工作量证明机制下矿工的硬件分布情况不同。
- 工作量证明的安全性依赖于外部能源成本；权益证明的安全性则依赖于内部市场价值与资本锁定。
练习 九、六、三、一
9收集列出9种区块链及其所采用的共识机制（工作量证明、权益证明、委托权益证明、联盟式或其他），以及攻击者需要获取什么才能发动攻击。
6归类将这9个元素按照其支撑方式分为6组：外部能量、合并后的能量、质押资本、委托代持的权益、固定的签名者名单，或其他。
3提炼将这6组内容简化为3个答案，以回答一个问题：新节点必须信任什么才能找到正确的链？
1凝结质押证明机制要求新节点信任最近的检查点，而工作量证明机制则无需如此。
事实核查
日期、数字及数据均依据下方列出的已发表资料进行核实。