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以太坊的 PoS 冒险之路

以太坊的 PoS 冒险之路

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随着加密钱币成为主流以及越来越多的人领会它的现实运作方式,该领域中最大的介入者比特币和以太坊面临着越来越多的指斥,指责其为了保持区块链运行而实行的挖矿操作对环境的损坏。

凭证 Digiconomist 的数据,仅这两个网络消耗的能源就跨越了整个泰国(人口: 9000万)。今年 5 月,特斯拉 CEO 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 宣布,该公司将不再接受比特币作为支付方式,缘故原由是忧郁“用于比特币挖矿和生意的化石燃料使用量迅速增添”。同月,绿色和平组织 (Greenpeace) 示意,将住手接受比特币捐钱,只管该组织自 2014 年以来一直接受比特币捐钱。

最近 NFTs (非同质化代币,也即在区块链上加密的数字艺术品和其他限量版珍藏品) 的蓬勃生长使以太坊成为人们关注的焦点,大多数 NFTs 都在以太坊上举行生意。现在,一笔以太坊生意消耗的电力相当于一个美国家庭一周的平均用电量,其碳足迹相当于 140,893 笔 Visa 信用卡生意或旁观 YouTube 视频 10,595 小时。而数百万美元的 NFT 销售额对地球来说也支出了高昂的价值。

但在 2022 年头的某个时刻,以太坊将通过一次称为「合并」(The Merge) 的事宜来推出其有史以来最主要的升级,答应将网络能耗降低 99% 以上,将这个 2015 年启动的区块链网络定位为加密用户和开发者的「绿色」选择。经由五年多的研发,以太坊2.0 (即 Eth2) 的明确目的是让这条快速增进的区块链“加倍可扩展、加倍平安、加倍可连续”

这场重大转变的背后

这次升级最主要的部门是对这个去中央化网络的生意验证方式 (也即其「共识机制」) 举行基个性改变。与比特币类似,当前的以太坊网络使用的是所谓的 PoW (事情量证实) 共识机制,而在 Eth2,以太坊将切换到一个全新的 PoS (权益证实) 共识机制,该机制将完全消除耗能的加密钱币挖矿,取而代之的是「staking」(质押)。

我们知道,当你用借记卡或 Venmo 这样的应用向某人支付时,你是在信托一个中央第三方 (好比银行) 来验证生意,即确认支付请求是正当的,然后从你的账户中准确地扣款并纪录生意。而在一个去中央化的支付系统 (好比区块链) 中,生意的验证和纪录都是由漫衍在整个网络的数千个「节点」(通常被称为「矿工」) 来举行的。理论上,这些节点并不知晓相互,它们仅仅是小我私人或者团队运行的盘算机。那么,去中央化网络是若何确保节点忠实,不会试图执行诓骗生意或以其他方式导致网络溃逃呢?

其中一种方式就是通过 PoW。现在,随着生意通过以太坊网络举行,网络中的矿工们会竞相聚合、验证这些生意并将它们纪录到一个新的、以加密方式举行珍爱的「区块」中,每个区块都是给准时间内网络上所有被验证生意的永远纪录。作为这项事情的回报,以太坊的矿工们可以获得 ETH 奖励,以及由用户支付的分外生意费。确立一个新区块就像是一场高科技开锁竞赛,而这场竞赛是为领会决一个有意设计的数学难题

这种盘算需要壮大的盘算机和大量的能源来维持运行,该盘算的成本带来了类似“游戏皮肤”的功效,使之充当了一种进入障碍,阻止 (攻击者) 对区块链的随意攻击并使得攻击系统变得无利可图。一旦某个矿工挖出了新区块 (也即解决了上述数学难题),该新区块将传输给网络上的其他对等节点举行验证。而若是矿工试图将一个诓骗性的区块打包上链,该区块将被拒绝,且该矿工也将因此而失去区块奖励以及为了打包该区块而支出的电力成本。

一个矿工的盘算能力越强,他“赢得”区块并获得奖励的时机就越大。ETH (从一年前的 300 美元到今年 7 月下旬的 2200 美元) 和其他加密钱币价钱的上涨引发一场「军备竞赛」,矿工们群集专业的盘算机并往往团结起来以提高他们获得挖矿奖励的概率 (这对于区块链手艺的去中央化乌托邦理想而言是一种威胁)。

在这场低利润的博弈中,能源成本是一个要害变量,因此挖矿作业往往群集在电力廉价的区域,好比水力发电厚实的中国四川和云南,或者是通过燃煤发电厂获得廉价电力的新疆。在中国政府今年 5 月最先袭击加密钱币挖矿营业之前,据估量全球 65% 至 75% 的比特币挖矿发生在中国。《财富》杂志采访的内部人士示意,仅六、七家公司就处置了大部门的比特币挖矿。

相比之下,以太坊的 PoS 新模式将依赖于一个「验证者」(validators) 网络,而不是让矿工竞相解决数学难题来获得确立新区块 (并获得区块奖励) 的特权,这些验证者需要至少质押 32 ETH (停止 7 月尾价值约合 72,000 美元)。算法将以半随机的方式选出由哪个验证者来确立网络中的新区块;质押了跨越 32 ETH 的验证者会增添他们被选中的几率,这有点像购置更多的抽奖券可以增添中奖率。

新确立的“候选”区块将由网络中的其余验证者举行验证,这类似于 PoW 这种旧模式,但验证者不会像 PoW 矿工那样对于每个挖出的区块获得牢靠的奖励,他们获得的年收益取决于他们的质押金规模。若是验证者被发现确立了诓骗性区块,则该验证者将被「罚没」,即该验证者的一部门质押金会被「销毁」且该验证者将被驱逐出网络;而揭发恶意介入者的验证者将获得奖励。

与 PoW 挖矿所需的高性能游戏电脑或专门装备相比,成为 PoS 验证者的手艺障碍更低:只需一台通俗的条记本电脑以及一个可靠的、保持在线的互联网毗邻即可。以太坊焦点开发团队的希望是,通过允许更多人介入珍爱网络,能够使以太坊从久远来看加倍平安 (只管 Eth2 并不阻止验证者团结起来确立更大的质押池)。

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以太坊的全新 PoS 系统的一个测试版本,也即信标链,已经于 2020 年 12 月 1 日启动,并一直在连续运行,当前有跨越 16,384 个激活的验证者在运行模拟,只管当前信标链没有真实的生意数据。信标链将与当前这条保留了以太坊生意历史纪录的以太坊链举行合并,以确立以太坊2.0

解决以太坊的其他问题

以太坊不是首个接纳 PoS 共识模式的加密网络。许多年轻的竞争对手已经在使用 PoS,包罗 2018 年推出的 Solana、Ava Lab 的 Avalanche 平台、NBA Top Shot 开发商 Dapper Labs 确立的 Flow 区块链以及以太坊团结首创人 Charles Hoskinson 推出的 Cardano 平台等。这些新兴平台紧跟以太坊的脚步,提供更低的生意用度和更快的速率,以吸引下一波基于区块链的 app 开发者。

由于其在所谓的 dApps (运行在区块链上的去中央化应用) 开发者中的日益盛行,以太坊网络变得缓慢和拥挤。现在,以太坊每秒最多可以处置 30 笔生意;相比之下,Visa 每秒处置约 1,700 笔生意,并声称可以处置多达 24,000 笔生意。网络拥堵推高了用户需要向矿工支付的生意用度。对于那些想要举行小额区块链生意的人来说,以太坊上的生意费可能会跨越现实转移的金额,这促使一些人去寻找更廉价的替换方案

DappRadar 首席运营官 Patrick Barile 示意:“在区块链的早期,大多数流动是 (加密用户) 在金融类 dApps 上举行的更高价值生意——数万、数十万甚至数百万。今年,更多的 NFTs 和新兴游戏行使了区块链。”DappRadar 是一家跟踪多个区块链平台上的 dApps 数据采集和剖析公司。

这些由用户驱动的应用要求更快的生意速率和更低的成本。作为首个提供所谓智能合约 (允许运行 dapps) 的区块链,以太坊在开发者中拥有早期优势。“在 2015 年,这是真正的创新,”Barile 说道。“但现在,以太坊的开发者正在将更多生意路由到其他从第一天起就支持 PoS 的链上,该机制让它们变得更快、更廉价。”

今年 7 月下旬,在巴黎举行的 EthCC (以太坊社区大会) 上,以太坊团结首创人 Vitalik Buterin 讲述了这些问题,并敦促开发者将以太坊网络拓展到 DeFi 应用之外,并强调即将起劲提高以太坊的可扩展性,解决其高生意费和拥堵问题

然而,「合并」自己并不能做到这一点。Eth2 FAQ (常见问题) 页面写道:“「合并」仅限于升级以太坊的共识机制。在实践中,它不会对当前以太坊的用户体验发生任何影响。”

不外,Eth2 设计的阶段二将通过引入备受期待的特征和功效,直接解决网络速率和用度问题。其中包罗「Rollups」和「分片」,前者能够将多笔生意捆绑成一笔生意并在链下举行处置,但会将生意纪录存储在以太坊的区块链上,后者是一种将以太坊的数据库举行支解以便实现更快地检索的方式。Buterin 曾示意,这二者和其他的改善方式可能最终允许以太坊网络每秒处置 100,000 笔生意

CoinDesk 剖析师 Christine Kim 示意,这些所谓的 Layer 2 方案“将辅助用户和 dApps 在短期内过渡到一个更天真的系统,该系统在去中央化和平安性方面有所折衷,但将为用户提供他们所需的低用度和快速生意。”Kim 还示意,虽然当前其他链在生意速率和成本方面有优势,但“以太坊积累了其他链没有的 dApps 开发者和用户生态系统。”

社区中的争议

即即是在「合并」发生之前,对以太坊用度市场举行换取的争议性提案 EIP-1559 (将于 8 月 4 日的以太坊伦敦升级时实行) 也可能会带来适度的用度降低,或者至少对以太坊网络用户而言带来更多的用度可展望性。EIP-1559 将取代当前以太坊生意费的「最高价拍卖」历程,而是由协议针对特定生意自动天生一个最低「基本用度」(Base Fee) 来确定生意费。

然而,或许更主要的是,EIP-1559 改变了以太坊矿工激励机制:曾经直接流向矿工的生意费将在此提案实行后被销毁,除了用户选择性地支付「小费」(Tips) 以让自己的生意更快被处置。被销毁的 ETH 将从流通中移除,因此有助于抑制 ETH 的通胀。(与比特币 2100 万的总量上限差异,以太坊对可以铸造的 ETH 的总数没有设定上限。)

种种估量得出结论,生意费的损失可能会使矿工的收入削减 20% 到 35%。纵然在改用 PoS 机制之后,以太坊的激励模式的转变仍然存在风险,可能会迫使一些对此不满的矿工脱离该网络,试图损坏它或者启动一条竞争链。事实上,一些大型矿工示意抗议 EIP-1559 的用度转变,这促使以太坊开发者们加速了「合并」的时间表,以促使潜在的穷苦制造者更快地脱离网络。

多数剖析师预计,向 PoS 的转变将推高 ETH 的价钱,至少在短期内是这样。这是由于流通中的 ETH 数目预计将下降,这是由于大量 ETH 被质押,同时一些作为生意费被“销毁”的 ETH 将从流通中移除。CoinDesk 的建模还解释,在 PoS 系统下,新的 ETH 将会更慢地被铸造出来。

现在还没有正式的「合并」日期,剖析师们预计将在明年年头举行。“然则,就在他们估量明年年头之前,他们说今年年底会举行合并,”Kim 说道。“其中的手艺风险是很大的,以是若是合并进一步推迟,我不会感应惊讶。这种规模的升级是极其风险性的。因此,开发者将面临许多压力,需要频频检查他们的代码。但毫无疑问,它会发生的。”

  • 新2会员手机管理端 @回复Ta

    2021-09-03 00:01:51 

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