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比特币PoW机制耗能严重 如何解决?

雷达编辑 小白专区 2018-11-01 11:19:23

在比特币白皮书于2008年首次发布后,对于越来越多的人来说,虚拟货币的前景突然变得很现实。

比特币白皮书于2008年首次发布后,对于越来越多的人来说,虚拟货币的前景突然变得很现实。全球经济处于危险之中,各国央行成为广泛民粹主义愤怒的对象。这些因素助长了人们对比特币(比特币是一种相对分散的货币)以及其基础对等技术(现在称为“区块链”)的兴趣。不过,验证比特币账簿交易的工作量证明机制(PoW)的能源消耗成本随着网络的扩张呈指数级增长。更新的区块链共识机制解决了这个问题,其中最重要的是利害关系证明(PoS)。

一般来说,区块链共识机制的要点是为对等网络提供无信任的验证和容错。这在很大程度上就是比特币作为一种货币获得如此巨大动力的原因。通过解决诸如拜占庭将军的困境和双重支出等问题,比特币账簿可以有效地作为一个没有中心权威或失败的网络运行。(想学习比特币的基础知识吗?)看看比特币协议是如何工作的。

工作量证明(POW)
PoW共识机制实际上比比特币早了至少10年,但直到中本聪的白皮书公开之后才被广泛使用。“工作来量证明”一词是由Markus Jakobsson和Ari Juels在1999年发表的一份文件中创造出来的,这个概念早在1993年就已经以某种有限的形式存在了。在比特币(以及其他几种加密货币)的背景下,PoW不仅是一种保护和验证对等网络的方法,也是一种获取(或“挖掘”)货币的方法。比特币区块链上的每个矿工都贡献出计算能力来解决验证分类账的等式,并在成功完成后获得加密货币奖励。
PoW在确保区块链安全方面非常有效,并在一定程度上证明了数字货币的可行性。但作为一种计算算法,它显然也是一种浪费。用于PoW 共识机制的许多处理能力都被浪费了,因为生成的许多哈希值不符合成功挖掘/验证所需的标准。每当成功实现哈希值并添加“块”时,PoW区块链就变得更难于(且效率更低)验证。特别是在2017年,比特币网络活动显著增加的时候。据估计,到次年6月,比特币和比特币现金的年总能耗率约为70太瓦小时。
股权证明(POS)
股权证明至少从2011年开始就作为一个概念存在,并在接下来的几年里逐渐被Peercoin和Blackcoin等加密货币采用。可以说,最引人注目的PoS应用出现在2017年的以太坊区块链的Casper硬分叉上。PoS协议在区块链(通常在其核心钱包内)上指定具有一定财富阈值的节点作为事务验证器,而不是使用挖掘器。他们的“股权”指的是他们持有的用于验证的股份数量,以及表明交易年龄的流通时间戳。虽然PoS验证模型本身也存在问题,但它所需要的能耗(至少从长期来看)要比PoW低得多。
PoS协议还有许多值得注意的变体,以及类似的模型,这些模型不一定使用桩作为验证的形式。例如,委托的利害关系证明(DPoS)和委托的拜占庭容错(DBFT)都进行社区选举,向利害关系节点授予验证权。重要性证明(PoI)模型(如NEM区块链模型),主要奖励节点对各自网络的积极贡献(如特殊支付协议)。
虽然PoW和PoS都通过某种形式的集体验证实现了网络完整性的共同目标,但它们的共识方法在理念和功能上都存在显著差异,这往往会对整个区块链社区产生不同的影响。这两种协议的关键区别在于,PoW暂时致力于计算能力以帮助保护其网络,而PoS则暂时致力于现有财富(或股权)作为验证工具。
碳足迹
环境影响是一个日益引起关注的问题,揭示了采用POW的重大潜在危险。最近的权威研究绝大多数警告异常地球表面和海洋温度的增加,海平面上升,以及其他各种各样的担忧气候变化数据,广泛采用的PoW的加密货币 (如比特币)可能会引起深刻的社会和政治影响。
然而,区块链在许多不同行业(包括金融科技和其他行业)的潜力是如此巨大,不容忽视。从银行到媒体和通信,这项技术的某些方面为系统提供了透明度和匿名性。区块链固有的不可变特性可以让它对公众负责。此外,分散应用程序(DApps)突出了区块链技术作为高度民主化的软件开发、分发和集成平台的前景。
去中心化
分散网络或分类账的概念使区块链技术受到全世界人民和机构的青睐。然而,从长远来看,POW和PoS是否仍能保持纯粹的权力分散还有待商榷。随着比特币验证器从CPU到GPU,再到专门的ASIC采集器(更不用说在非常本地化的采掘区域了)的逐步发展,PoW硬件和扩展挖掘可以说已经高度集中。PoS(不受任何社区强制执行的规范或限制约束)倾向于集中财富,从而集中权力。这些问题结合在一起突出了混合PoW/PoS系统以及诸如DPoS和PoI等新模型的潜在好处。
其他创新(如比特币闪电网络)正在努力寻找解决方案,这些方案可能会减少现有PoW区块链的一些能源消耗。但如果PoW网络继续增长,它们似乎不太可能维持一种可与更新的共识模型(PoS、PoI等)相媲美的长期能效标准。各国政府和监管机构如何应对区块链技术作为一个整体不断增长的问题仍有待观察。

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