从经济学角度分析共识机制：PoW是柴油车，PoS是电动车

作者：Eric Wall  翻译：洒脱喜

译者注：原文作者Eric Wall将PoS比喻成了电动车，他认为从经济学的角度来看，PoS的确有一些优势，但他仍然相信，工作量证明（PoW）是我们获得一条安全链最稳健的方式，也是设计加密货币最可靠的方法。

三个月前，我在推特上发布了这张图片，配文如下：

当有人说“权益证明PoS不那么浪费”。

柴油发电机为电动汽车供电

这条推文本来是一个噱头，但它却引发了我在Twitter平台上进行过的最具洞察力的对话之一。自讨论以来，我思考这一问题的框架已发生了巨大的变化。

这篇文章的目的是强调这些见解中的一些东西，以及我目前的想法。请记住，这篇文章关注的是工作量证明（PoW） VS 权益证明(PoS)的经济学，为了简洁起见，我没有谈其他的因素。

起因

这条推文的目的仅仅是为了传达Paul Sztorc的主张，即：“没有什么比工作量证明（PoW）更便宜”，这也许是公众讨论中关于PoW与PoS经济学最有影响力的一篇文章。

Paul在他的文章中辩称，在区块链系统中，我们为获得区块奖励所做的工作（以及我们将承担的成本）将等同于所支付的报酬，而不管这项工作是否涉及计算哈希或staking资金。简单地说，如果区块链平均为每个区块支付1000美元，则PoW矿工最多会花费999美元来获得报酬（但不会超过这个数），同样的，PoS的质押者锁定其资本的代价最多也就999美元。

但Paul也认为，不仅个人的成本是可比的，社会的成本也是可比的！在一个PoW货币系统的世界里，我们燃烧大量的能量来确保这条链的安全，而在一个PoS链的世界里，我们会在很长一段时间内锁定大量资本，以确保这条链的安全。Paul的论点是，让资本无法进入更广泛的经济约束市场，会抑制技术进步和经济增长。

这就是为什么这一论点如此重要，它给出了比特币应保持现状的经济理由，而这个理由，不仅仅是因为系统的安全保证！

在我从事加密货币行业的这些年里，Paul的观点大致概括了我对这个话题上更广泛的经济辩论的看法。2016年，我在硕士论文中引用了Paul的话。在和很多其他比特币爱好者（Bitcoiner）讨论过之后，我认为它目前构成了主流观点。

现在，让我们来看看在最近这场Twitter热议中出现的反驳意见，以及我自己的想法。

David Schwartz：PoS会给你的钱带来更大的冲击

David Schwartz给出的贡献如下：是的，质押者和矿工最多会花999美元来获得1000美元的区块奖励。但以经济保障形式提供的安全却大相径庭。让我们考虑一下在每个系统中尝试双花攻击的惩罚：

在PoS系统中，每10分钟支付1000美元，也就意味着每年支付的奖励是5000万美元。如果投资者发现每年5%的资本回报率是值得投资的，那他们大约会质押10亿美元的资金。若要在PoS中成功发起双花攻击，则需要控制这些资金的2/3以上（约6.7亿美元）才能生成冲突链，而在发生攻击事件时会有罚没。

而对PoW方面双花攻击的惩罚则要更难解释，至少在某些情况下，惩罚要小得多。例如，假设一个矿工掌握了51%的算力，他通过挖矿收回了部分甚至全部的前期硬件投资。在这种情况下，重组攻击（比如最后7个区块）的成本根本就不需要6.7亿美元，生成这些区块的花费大约只需要7000美元（7*1000）。如果重组成功，攻击者还将获得区块奖励（无论在这样的攻击之后这些区块值多少钱）。

这并不是说PoW双花是可行的，这只是一个假设例子。虽然分析忽略了攻击的许多实际性，它可能会误导人，但在狭义的经济意义上，它可能具有真理的内核，因此是值得进一步探讨的。

换个角度考虑：把5美元质押起来，之后再拿回来，这显然要比烧掉5美元要更可取。为了感知成本，你必须在一年内质押100美元，才能与5美元的燃烧相匹配。即使个人的花费是一样的（5美元对5美元），但惩罚却不是（100美元对5美元）！现在，使用专用硬件的PoW币通常会面临硬件投资的风险，一旦受到攻击，这些投资可能会失去价值，但它永远不会与纯staking协议的风险值相匹配，因为PoS质押者在竞争区块奖励时不需要承担燃烧大量电力的成本。

我们可以说，PoS的惩罚与PoW的惩罚是不对称的，当区块奖励相等时，PoS会有更大金额的钱会处于风险之中。

这会带来一些有意义的结果。如果PoS在相同的成本下实现更高的经济安全性，这意味着PoS的安全预算可以更小，但其可产生相同的经济保证。这意味着我们可以减少区块奖励，但这个PoS链的经济安全保障可以和PoW链是一样的。

反驳者Paul:你无法控制区块奖励的大小

PoS系统可以减少由这种不对称而产生的区块奖励的支付，这种观点在比特币爱好者的思维倾向下并没有真正起作用。Bitcoiner的印象是，在某个时候，所有来自新供应的区块奖励都将消失。在这一点上，确保这两条链安全的唯一因素就是交易费用，而交易费用主要是由区块空间市场设定的，而不是共识算法。进一步假设，这些费用足以确保区块链的安全，因此，你无法从不对称中获益，如果我们假设PoW链没有它也会足够安全，这只是意味着PoS链是被抵押者“过度保护”的。

Eric的反对观点

Paul说的有道理，但反驳理由似乎并不是非常严密的。有点模糊的假设是，交易费用将始终足以确保PoW链的安全。在区块链系统中，交易费用有时差别是很大的，单靠费用能否可靠地产生我们所需的安全性，这在bitcoiner当中是一个主要的争议来源。我们肯定可以看到交易费用难以产生必要安全预算的情况。从这个意义上来说，如果PoS协议能够为相同的回报提供更高的安全性，那么它就变得非常有吸引力。

在最坏的情况下，如果没有供应膨胀，这可能导致PoW协议变得不稳定，而PoS协议仅依靠交易费用就能维持自身的运营。令人恼火的是，这意味着PoS系统甚至有可能成为更高stock-to-flow（S2F）的资产！当然， 这些都只是猜测，但它强调了这种不对称所带来的并非是不光彩的后果，而这种不对称不应该被掩盖起来。

Dan Robinson的观点：金钱不是资源

Dan的论点是，我们世界上的财富，不能用我们拥有多少“钱”来衡量。这很容易理解，世界无法因为不断印钞而变得更富有。这样的行动只会重新分配有能力购买商品的人，但整个社会并不会因此而突然拥有更多的商品和服务。

然而，在一个权益证明（PoS）货币的世界里，通过staking而退出流通的资产仅仅是钱。那么，世界上商品或服务的数量，是否仅仅因为有人在质押他们的资产而减少呢？

没有！这只是意味着有人放弃了购买商品和服务的能力，转而去进行质押，这意味着其他人还有更多的事情要做。在现实世界中，Staking不会摧毁任何资产，也不会让世界变得更穷。

Dan进一步辩称，不存在“让资本无法进入更广泛的经济”这样的事情。就像政府印钞票会让其他人变得更穷一样，一个人把钱锁起来会让其他人更富有（在这段时期内）。当其他人都变得更富有了一点，经济可获得的资本净额保持不变。

反驳者Paul：金钱实际上是一种资源

Paul的论点是，金钱不像一杯水，如果你将一杯水放在平面上，不管你怎么放，它都是平衡的。事实上，有很多地方的资本是比较集中的，钱会流向有用的地方。这确实很重要，对一个在适当时候有潜力的企业集中注资，这对社会的影响，要比街上一帮兜里揣着5美元钞票的人要大得多。

Dan提到的关于货币单位本身没有任何价值的观点是有效的，但是在分配中会产生巨大的价值。理想情况下，市场会把钱分配给那些创造价值的人，并在很大程度上依赖于“口袋里的钱”可以被有效地利用。在很长一段时间内，Staking有效地消除了进入这些口袋的机会，这意味着一些原本可获得资金的企业，现在就不会了，这就是Staking的社会成本。

Eric的观点（#1）

我通过思考熵的工作方式来理解Paul的想法。在热力学中，我们说：

低熵=有序=高能量

高熵=无序=低能量

我认为类似的逻辑可应用于经济学：

低熵=有序=高经济潜力

高熵=无序=低经济潜力

“口袋里的钱”实质上是一个无序体系中的“秩序之岛”。货币的智能分配，增加了系统的总经济潜力。

即使当一个实体把钱锁起来时，每个人都可能变得更富有一些，但这些财富只是均匀地分布在一个灰色的斑点上。净经济潜力仍然受到影响。所以Dan的论点基本上是“我们不会从罐子里取出任何颗粒！”，而Paul的论点是“确实，但我们正通过制造更多的混乱来释放经济潜力！”重新分配的财富所携带的能量，与原始的、集中的资本所携带的能量不同。

Eric的观点（#2）

所以上面的观点并不是对立的，我只是同意了Paul的观点。现在，让我们用一个真正的对立观点来攻击Paul的看法。

虽然我认为Paul在原则上是对的，但当我们进一步思考谁将staking时，整个情况就会发生变化。

1、挖矿的绿色能源

让我们首先考虑这样一个事实：Staking和挖矿一样，都是具有竞争的。在挖矿业中，由于挖矿操作增加了挖矿难度，一个拥有更便宜硬件和能源的矿工将对其他矿工产生优势。

因此，一般来说，挖矿将倾向于使用地球上最便宜的能源。有趣的是，没有一种能源要比“被困”能源更便宜，因为它们不能用于任何其他用途。

这些被困的能源包括天然气、太阳能、风能以及多出来未被利用的电能。这些类型的资源会被挖矿所利用，每当PoW对环境影响的话题受到大众关注时，bitcoiner们往往会拿这一点来夸耀。然而，这些只是解决了能源问题，而没有解决制造挖矿硬件的外部性问题。

2、Staking的绿色资本

同样的原理也适用于Staking，对于staking而言，什么是最便宜的“资金来源”呢，就是你永远都无法与之竞争的资金。我们以以太坊为例，就是那些看多ETH的人。如果一个人看多ETH，而且他可能已决定要在未来5-10年内看多ETH，那么他几乎没有staking的经济成本。更妙的是，如果他只是持有或投资，对整体经济也没有任何影响。此外，这些投资者愿意接受越来越低的收益率，从而将胜过其他投资者！这种“被困资本”将超过任何原本可在其他地方用于生产的“非被困资本”，就像上面的挖矿例子一样。

当Staking池的规模因竞争加剧而增大时，Staking的收益率就会下降（来源）

当有人说“PoS不那么浪费”

回到文章开头的图片，它之所以是幽默的，就在于它抓住了一个论点，即PoS只是PoW的一个模糊不清的表现形式。

不过，有一个转折点。事实证明，使用柴油发电机为电动汽车充电，并不等于直接用柴油为汽车供能。一辆用柴油发电机充电的特斯拉，仍然要比一辆柴油动力车在消耗相同数量的柴油上行驶得更远！电动引擎只是更有效地利用了能源，而且确实减少了浪费。

同样的道理，与主流bitcoiner观点所涵盖的内容相比，权益证明的经济学意义似乎要更大。上述论点中的“绿色资本”部分，我个人认为很有吸引力，也是我现在认为从社会影响的角度探索“PoS潜在优势”是值得的主要原因。

这对PoW意味着什么？

从狭义的、经济的角度来看，PoS似乎有一些我以前没有充分考虑过的优点，但我仍然相信，工作量证明（PoW）是我们获得一条安全链最稳健的方式，也是设计加密货币最可靠的方法。

在这篇文章中，我们完全忽略了PoS系统中存在的一些技术安全问题，而许多都与权益证明的安全依赖性有关。我仍然有信心认为，工作量证明（PoW）是我们目前综合考虑最安全的系统，但我的想法在未来可能会改变，我会敏锐地监控PoS系统的进展。

非常感谢Hasu、James Prestwich、Dan Robinson、Brian Crain以及Torbjørn Bull Jensen为这篇文章贡献了他们的思想，感谢Paul Sztorc、Alex Mizrahi、Emin Gün Sirer、Zaki Manian、David Schwartz、Georgios Konstantopoulos等人深思熟虑地参与了整个讨论。