在 TokenInsight 舉辦的第十七期《對話首席:Staking 技術、經濟模型和治理思考》圓桌活動中,鏈聞針對四位嘉賓 MultiVAC CTO Shawn Ying、IRISnet 總監兼首席研究員胡智威、CyberMiles 首席科學家兼聯合創始人 Michael Yuan 博士和 IOST 市場總監梅冰晶,提出了關於 PoW、PoS、Staking 等話題的討論,以下是本次活動中的部分精彩討論。

鏈聞:關於共識機制的選擇,到底是用 PoW 還是 PoS,今年以來行業也一直在討論。作爲承載區塊鏈應用的基礎設施,底層公鏈應當選擇 PoS 還是 PoW 作爲共識機制?

胡智威:目前來說已經是一種趨勢了。我們可以看到很多公鏈項目都直接採用了 PoS 機制,也有很多公鏈計劃從 PoW 轉至 PoS。但 PoW 也有其自身的突出優點。例如,可以鏈接到和容納系統外的價值,打通礦機的生態。礦機廠商爲了製造有競爭力的礦機也會鑽研算法,對開發生態也不可忽視。這些都是需要在選擇共識機制時要去考慮和權衡的。所以再回到最後一個趨勢的問題上,我認爲未來的公鏈世界更可能是百花齊放的狀態而不太可能會是一家獨大,這也是跨鏈的價值所在。

Michael Yuan:我的觀點比較激進。我認爲未來只會有一個 PoW 的底層公鏈,那就是 BTC。原因如下:

  1. 新的 POW 公鏈嚴重不安全。這些大都沒有專門進行挖礦的 ASIC 設備,而且全鏈的算力不高。很容易造成一個後果就是,有人買了大量的顯卡進行挖礦,可以用同一批顯卡反覆攻擊多個鏈,發起 51% 攻擊變得簡單。但攻擊比特幣的成本非常高,也就不太容易發生這種情況。
  2. PoW 的速度太慢了,根本不能滿足正常的應用需求。做爲黃金或價值儲備是可以的,但是應用與支付完全不行。
  3. PoW 挖礦對環境造成的影響也不能忽視。地球上不能再存在第二個像 BTC 這樣的 PoW 公鏈。講個笑話,我們現在考慮比特幣挖礦,都要考慮全球氣候變暖會不會影響四川的豐水期。另一方面,PoS 機制無論是鏈上治理還是技術都已經比較成熟。
  4. 所以在我們已經有了比特幣的基礎上,PoS 是公鏈共識機制的未來。

鏈聞:選擇 PoS 還是 PoW 需要權衡哪些方面的因素?選擇 PoS 共識機制會獲得什麼,失去什麼? PoS 類項目採用 Staking 取代 PoW 算力的方式,未來會成爲趨勢嗎?

Shawn Ying:我認爲 PoW 在實現上更簡單,機制上也很乾淨,也不需要太多的交互的共識機制。但是它的缺點很致命,包括效率低下,浪費計算資源,容易分叉,包括礦機和礦場導致的中心化風險都是不可避免的問題。相對的,PoS 實現起來會困難一些,機制複雜一些,可是效率,硬件佔用等方面優勢太大。我認爲未來 Staking 有很大的概率會取代 PoW,阻礙 PoS 的關鍵點主要在於技術門檻。最簡單的例子是以太坊,在積極主動從 PoW 轉變爲 PoS,這就是 staking 會代替 PoW 的表現。

梅冰晶:說到需要考慮的因素,首先是公鏈項目自身的定位,即對應到什麼應用場景,需要在哪些技術特性上加以突出——究竟要更高性能,還是要更去中心化,或是讓用戶直接參與等等。另外對應的應用場景中用戶羣體是什麼類型,也是要考慮的因素。很多公鏈在初期的戰略定位就很模糊,大家都以爲做公鏈只是做公鏈,沒有想到特別多接下來會面臨的問題,並且團隊的精力是有限的。在各類結合區塊鏈的應用場景方面,團隊的專業性也無法覆蓋全部。

PoS 解決的是當下市場最亟需解決的問題,即早期技術的商業化。擁有更高性能,更簡單的參與方式,意味着更好的用戶體驗,這對區塊鏈技術的普及是是十分重要的。另外 PoS 機制讓項目在營銷策略方面也有更多發揮的空間,這對擴大項目的市場佔有率也很有幫助。但另一方面,根本意義上的去中心化沒有很好解決,PoS 機制本身在安全方面也要考慮更多防範風險的設計。PoS 的 Staking 今年成爲最熱話題,但並不意味着這對解決 PoW 的問題帶來直接改觀,PoW 依然有 PoS 目前無法直接替代的優勢方面。

我認爲 Staking 本身也是 PoS 項目的一個階段,也相信後面會有更多更好的方案出現在市場。PoS 和 PoW 在未來會並存很久。

鏈聞:採用 PoS 機制的項目在安全性上面臨哪些困難,分別有哪些解決辦法?

Shawn Ying:我覺得主要是共識機制和去中心化的矛盾。目前除了我們 MultiVAC 之外,能跑的好的 PoS 大多數是 EOS 這樣的 DPoS,但是 DPoS 只在 21 個超級節點之間做共識,這是受 BFT 算法性能約束的,說起來我覺得這個中心化程度根本不能稱之爲區塊鏈系統,事實也證明此類系統中超級節點幾乎可以爲所欲爲。

而去中心化的大多數 PoS 則在算法層面還不完善,甚至某圖靈獎得主提出的算法也會面臨 one point failure 這麼巨大的風險(某一個大戶下線會導致整個系統停止出塊)。

MultiVAC 是真正的去中心化的 PoS 系統。我們的算法允許數千乃至上萬個節點自由加入,測試網已經有大約 2000 個節點進行投票參與共識,同時我們的礦工不需要完整賬本,普通個人 PC 就可以參與挖礦,降低了准入門檻,真正實現了去中心化。

Michael Yuan:從 CyberMiles 一年多的公鏈運營經驗上看,PoS 在安全上的問題主要集中在持幣量很多的「大戶」上:

  1. 賄賂,當一個項目在價值窪地的時候,外部的攻擊者可能用不多的錢就可以賄賂一些節點聯合作弊,作惡。
  2. 過度中心化的問題,有些鏈的項目方控制了大量的 stake,項目方有可能與條件去作惡。
  3. 女巫攻擊, PoS 的理想狀態是儘可能多的分散在各地的節點進來,但也可能出現大的節點僞裝成很多個小的節點,進而對鏈造成攻擊。

解決辦法是 PoS 公鏈必須有懲罰機制,要有 governance,對節點有一定的約束能力。比如要有解除質押的週期,不能讓節點能夠立刻提幣走人。也可以考慮節點實名制,這樣作惡的成本有所增加,相較 PoS 機制,DPoS 機制更容易實施這一點。

梅冰晶:當大家在說 PoS 安全問題的時候,多數時候可能指的是長程攻擊(Long Range Attack)和無利害攻擊(Nothing at Stake)這類問題,因爲先例確實值得關注。針對這些安全威脅,其實目前市場上也有很多對應的防範措施。當然除此之外,因爲 PoS 機制的項目上承載了很多 DApp,保證 DApp 的合約安全也很重要。

結合 IOST 項目本身,IOST 的 PoB 共識機制特殊的一點是,主網的節點一直是不斷輪換的,所以很多 PoS 項目的安全問題在 IOST 上不太明顯,我們的技術團隊也有針對這些設計瞭解決方案。

但由於公鏈項目本身開源,很多時候第三方在開發產品時也不會知曉項目方,這類產品本身的合約安全,賬戶信息安全等問題可能是目前市場更難處理的問題。從 IOST 項目方角度,我們也在致力於提供整套的合約安全解決方案,和業內優秀的安全方案供應商合作。我們也需要不斷提醒用戶,在體驗各類區塊鏈產品時要有保證資產安全的意識。

胡智威:的確如梅老師所分享的,PoS 共識的主要安全問題,包括 Nothing at Stake (無權益攻擊)還有長程攻擊等問題。這裏我重點分享一下 Cosmos 和 IRIS 對此問題的解決方式。

Tendermint 是 BFT 共識,也是最早在實踐中應用於公鏈的 BFT 共識之一。具有立即最終性(Finality),只要 2/3 以上的節點權重都是誠實的,那麼網絡就是確定、安全的。

而且現在缺省的解綁期時間是 21 天,這個設計也主要是爲了能抵禦長程攻擊。

而對於 nothing at stake 等問題,我們在技術上也會去檢查是否節點有雙籤的情況,如果發現則會被「JAIL」一段時間不能參與出塊。同時會罰沒節點的收益與保證金。同屬於 cosmos 生態的 CosmosHub 近期就對一起雙籤事件進行了罰沒。也從側面證明了安全機制的有效。這些措施都避免了上述 PoS 問題。

鏈聞:那各自的的項目在 staking 的技術上有些特點?有哪些獨特的優勢?

Shawn YingStaking 本身不難,難的是在去中心化、高性能的公鏈上做 Staking

我們的 staking 最大的優勢是在分片的基礎上完成的押金,並允許用戶在不同的分片使用自己的押金作爲 staking。這裏的難點並不是 staking 或者 bft 算法,而是如何在不保存全賬本的前提下,在有限的帶寬的基礎上完成跨分片的押金信息證明,以及對當前全網在線押金數的統計。

這些問題在單分片,全賬本的情況下都比較容易解決,而在分片的情況下就成了相當大的技術難題。而解決了這些難題的同時帶給我們的則是大幅度降低了礦工的硬件門檻,使得家用電腦也足以承擔礦工的職責,極大降低了去中心化,也提高了潛在的礦工數量,賦予了更高的效率。

Michael Yuan:CyberMiles 是首批實現去中心化治理的大型 DPoS 公鏈之一。去年 10 月主鏈上線後,就通過鏈上投票進行治理。

  1. 鏈上 governance,由超級節點進行鏈上投票管理 CyberMiles 這條公鏈,比如要進行軟件升級,要改鏈上的參數,調整通脹率,都需要經過三分之二以上的節點投票同意,然後由代碼自動執行決議。是 binding resolutions.
    同時我們也有鏈上 non-binding 的社區智能合約投票,將社區中有爭議的問題拿出來給社區一起探討,鏈上投票的議題有一部分是來自社區投票。
  2. 對超級節點設計了懲罰機制。如果超級節點作惡或者不作爲,超級節點和 stake 給這個節點的 CMT 會被沒收一部分。
  3. 設計了約 8 天的解除質押等候期,也對超級節點進行了一定的約束。

梅冰晶:Staking 的技術方面,我們在協助各大礦池接入 IOST 主網,包括火幣礦池、OK 礦池、Infstone 礦池、HashQuark 等目前都在支持 IOST 的 Staking,但總體來說都是各具特色,而且給到用戶很不錯的收益。每家的 Staking 產品的設計思路都不同,相應的年化收益也不同。這方面的技術優勢凸顯不完全由項目方決定,更多的是由礦池進行開發。

胡智威:我們項目與 staking 技術相關的特點之一首先是 BPoS 機制。這種機制與 tendermint 共識的有效結合,可認爲是最早成功將拜占庭容錯類共識應用在公鏈領域的應用之一。這樣 IRISHub 可以讓普通用戶參與到 stake 獲得收益,也可以參與網絡的共識與治理。

而且 IRISHub 與 CosmosHub 雖然都是 cosmos 生態中初始的兩個 hub,但 stake 方面略有區別:IRISHub 相對更簡化,初始爲固定的 4%,方便理解和計算。

其次是在於治理方面。這和 Staking 也是戚息息相關。IRISnet 爲 BPoS 貢獻給了衆多先進治理功能,包括鏈上參數修改,社區稅收使用提案還要軟件升級提案,這些現在都在 IRIS Hub 上支持了。尤其軟件升級能力讓網絡不用分叉就能安全地加載新功能,能強有力支持應用生態的發展,這也是爲什麼我們驕傲地說 IRISnet 是第一個可以自進化的 BPoS 網絡。

此外,我們爲 staking 相關做了許多創新的開發。包括:多資產支持、隨機數生成器、iService 鏈上鍊下數據的互通等功能。 這都會爲包括 staking 在內的許多 DeFi 應用提供很好的支持。