ビットコインは左に進み、イーサリアムは右に進みますが、POW と POS のどちらが良いでしょうか?

最近、Ethereum 2.0 はアップグレードの進捗状況に関するニュースを発表しました。創設者のヴィタリック氏は、イーサリアムがPoWからPoSに切り替えた3つの主な理由を詳述した記事を執筆し、暗号通貨コミュニティで幅広い議論を巻き起こした。

そこで、Baihua Blockchainは、Nervos Foundationの共同創設者兼COOであるLu Guoning氏、Coboの共同創設者兼CEO、F2Poolの共同創設者であるShenyu Daniel氏、Spark Mining PoolのプロダクトマネージャーであるMiao Shu氏を招待し、PoWやPoSなどのコンセンサスメカニズムについて話し合いました。

01PoS 対 PoW

11月4日、Vitalik Buterin氏は、PoSはPoWと比較して優れたブロックチェーンセキュリティメカニズムであると述べた記事を公開しました。理由は 3 つあります。PoS は同じコストでより高いセキュリティを提供します。 PoS は攻撃から簡単に回復できます。 PoS は ASIC よりも分散化されています。

PoW には 2 つの主な利点がありますが、Vitalik Buterin 氏はこれらの利点は非常に限られていると考えています。PoS は「クローズド システム」に似ており、長期的には富の集中が高まります。 PoS には「弱い主観性」が必要ですが、PoW にはそれは必要ありません。 PoW と PoS に関する Vitalik の見解に同意しますか? PoWとPoSについてどう思いますか?

Cobo&F2Pool Shenyu: PoWコンセンサスメカニズムは10年以上安定して稼働しており、理論と実践の両方で検証されています。新しいコンセンサスメカニズムが次々と登場しているにもかかわらず、業界における PoW の地位は依然として低下していません。

PoS には現在多くの欠陥があります。主にシステム内でのリソースの配分です。 PoW は、ブロックチェーンの保護を実現するためにシステム外部のリソースを使用することを目的としています。これら 2 つの共同統治方法には、それぞれ長所と短所があります。非常に強力なセキュリティが必要な場合は、PoW の方が信頼性が高くなります。

両者の特性を比較すると、PoWはビットコインや各種プライバシー通貨など、絶対的な公平性と安全性を追求する分野に適しています。コンソーシアム チェーンなど、高度な分散化は必要ないがパフォーマンスに対する要件が高い領域では、PoS の方が適切なソリューションとなる可能性があります。

Spark Mining Pool の Uncle Meow: Vitalik は彼自身の視点から PoS の利点を説明しましたが、それは非常に良いことだと思います。しかし、PoS の方が安全であるという結論には完全に同意できません。オープン性、コンセンサスの規模、公平な参加のための長期的な機会など、考慮する必要がある要素がいくつかあります。

Vitalik 自身も、PoW は PoS よりもオープンであると述べていますが、PoW が PoS に変換されると何が失われるかについては言及していません。ここで失われている重要な部分は、関係する人々、またはシステムゲームの複雑さであると私は理解しています。

PoW のマイナー エコシステムは自己完結型のシステムです。彼らは、電気代、マシン、マザーボード、電源などの実用的な要素を重視します。したがって、オンチェーン活動が何であれ、マイニングに参加するという彼らの中核ビジネスロジックは有効であり、強気相場と弱気相場を通じてオンチェーンのセキュリティを維持することができます。 PoS はおそらくこれらの人々を放棄するでしょう。その結果、ネットワーク セキュリティ担当者は、彼ら自身がオンチェーン資産を担保にするため、オンチェーン活動にさらに注意を払うことになります。私はこれをコンセンサス退化の現象と呼んでいます。これは、オンチェーンのアクティビティが長期的にはチェーン自体のセキュリティに直接影響を与えるというものです。これは明らかに、現在の PoW コンセンサス メカニズムよりも優れているわけではありません。

長期的なフェア参加の機会についてお話ししましょう。 PoW によって達成される公平性は、エネルギー自体が十分に分散化され、多様化されているという事実から生まれます。アルゴリズムがどのように更新されても、その核となるのはエネルギーそのものです。これにより、後から参加する人の参加基準をオンチェーン資産自体から切り離すことが可能になり、チェーンのセキュリティは外部からの力（計算能力）を導入することで維持されます。しかし、PoS の閉鎖的な性質により、参加するための最初の基準が生まれます。どれだけ分散化されていても、長期的なコスト計算や公平性を実現するには、電気などのエネルギーを使用するほど直接的ではありません。

ネルボス・ルー・グオニン：もちろん私はそれに賛成できませんが、この記事から私が見るところ、客観的で中立的な視点が放棄されていることがさらに残念だと思います。

この記事の PoW と PoS の長所と短所の比較分析は、主題を回避し、事実を歪曲しているようにも思われます。私はむしろ、Ethereum 2.0 がフェーズ 0 を開始しようとしている 2020 年末のこの時点でこの記事を理解したいと思っています。Ethereum 2.0 の長期的な不確実性を追求するか、Ethereum 1.x の上にレイヤー 2 ソリューションを現実的に開発するかについては、コミュニティからさまざまな声が上がっています。コミュニティでは、ますますさまざまな声が現れ始めています。 Ethereum 2.0 Phase 0のローンチ、PoSのオープン、ユーザーステーキングの受け入れを控えた今、このような記事の効果は、さまざまな意見を和らげ、コミュニティがステーキングに積極的に参加するよう促すことです。

このような記事がイーサリアムコミュニティの外で取り上げられ、PoS が PoW よりも優れていることが証明された場合、ソーシャルネットワーク上のさまざまな真剣な開発者や研究者、特に PoS メカニズムについて詳細な研究を行った一部の人々が、この記事に対して多くの疑問や異論を唱えるのも不思議ではありません。

PoSとPoWの長所と短所に関する議論は2015年以降盛んに行われ、ブロックチェーン技術コミュニティから学界にまで議論が広がっています。近年、PoWとPoSをさまざまな角度から分析・比較し、より明確に研究された問題に対する専門的な分析や提案を提供する研究論文や学術論文が数多く発表されています。しかし、ブロックチェーン技術コミュニティも学術コミュニティも、PoS が PoW よりも優れているという結論には至っていません。代わりに、彼らは 2 つの陣営に分かれ、それぞれの陣営の全員がさらに深く掘り下げて、自分の強みを生かして弱点を回避するためのより適切なシナリオを見つけ続けます。この記事を読んだとき、新しい研究結果や新しい証拠は見当たらず、むしろ曖昧な主張と不正確な結論ばかりでした。

1. PoS は同じコストでより高いセキュリティを提供しますか?

この記事で PoW 攻撃のコストを計算する方法は、ほぼ完全に非現実的です。実際には、現実世界で攻撃を開始できるのは、NiceHash プラットフォームを通じてレンタルされた GPU コンピューティング能力だけです。しかし、GPU のコンピューティング能力は過去 5 年間にわたって Ethereum をしっかりと保護し、Ethereum プラットフォームの総資産規模が成長し続けるのに貢献し、現在では 1,000 億米ドルを超えています。これは矛盾していませんか？

NiceHash (コンピューティング パワー レンタル プラットフォーム) を通じてコン​​ピューティング パワーをレンタルして攻撃を仕掛けることは、現在、ネットワークに対して 51% 攻撃を仕掛ける既知の方法です。ただし、NiceHash でレンタルできる計算能力の合計には制限があり、攻撃できる PoW ネットワークの数も非常に限られています。プロのマイニングマシンを使用して 51% 攻撃を仕掛けることは意味のない問題です。

したがって、GPU の計算能力をレンタルすることで 51% 攻撃を仕掛けることが可能かどうか、そして PoW が安全かどうかを区別する必要があります。これらは異なるレベルの 2 つの問題です。 Nice Hash を通じてコン​​ピューティング能力をレンタルして小規模ネットワークに攻撃を仕掛けることができるからといって、PoW が十分に安全ではないということではありません。 51% 攻撃は、メカニズムの設計と緊急時対応計画によって防止および解決できる決定論的な問題ですが、PoS メカニズムにはより多くの不確実性と未解決の問題が含まれています。

2. 攻撃からの回復の効率についてはどうですか?

この記事では PoW に対する攻撃を指摘していますが、その前提については説明していません。この攻撃の前提は、ネットワーク PoW アルゴリズムが GPU に基づいており、基本的な計算能力が弱いことです。 NiceHash を通じて、攻撃を開始するのに十分な GPU をレンタルできます。これらすべての条件が満たされた場合にのみ、攻撃のチャンスが生まれます。この攻撃方法は、ASIC システムにとって実用的な意味はありません。

逆に、PoS が攻撃された場合、攻撃者が攻撃を続ける限り、PoW と PoS のパフォーマンスは同じになり、PoS システムの方が悪くなる可能性もあります。削減メカニズム（預金の没収）は問題解決に役立ちません。攻撃者は、取引プラットフォームでの空売りなどの外部手段から完全に利益を得ることができます。では、PoS が攻撃からより効率的に回復することについて話すことにはどのような意味があるのでしょうか? PoS の UASF (ユーザーアクティブ化ソフトフォーク) メカニズムは、人間の調整によって問題を解決するメカニズムです。 PoW よりも優れていることを証明するために使用できますか?

3. PoS は ASIC よりも分散化されていますか?

分散化の理解は、公平性、許可のないアクセスメカニズム、検閲防止という少なくとも 3 つのレベルに分けることができます。これら 3 つのレベルにおいて、PoS は PoW と同程度であることを証明する証拠を提供することはできません。ということは、分散化の競争において、PoS は PoW と競争するのではなく、ASIC と競争することを選択するのでしょうか? ASIC は公平性を損なわず、アクセスの許可を必要とせず、検閲に抵抗しません。対照的に、PoS は初期割り当てに問題があり、真の許可なしのアクセスと検閲防止を実現できません。これらは PoS メカニズム自体の問題です。

PoS の閉鎖的な性質によって引き起こされる問題は、想像以上に大きいです。 PoWはネットワークのコンセンサスを維持するために物理世界からリソース（エネルギー）を借りており、物理世界におけるリソースの配分は自然に分散されます。物理的なリソースは自然に分散化されており、インセンティブ メカニズムによって参加者は低コストで効率的なリソースを継続的に見つけて活用するよう促されます。この競争メカニズムは、資源の集中ではなく分散につながります。一方、PoS の独占者が独占的優位性を維持したい場合、支払うコストは競合他社よりも低くなければなりません。このメカニズムの直接的な結果は、システムの退化（ボトルネックに達し、質的・量的変化を起こせなくなること）です。

弱い主体性に関しては、PoW システムには存在しません。 PoS においてのみ、主枝を判断する際には、外部情報に頼らざるを得ません。この問題は PoS システムでは解決方法が存在せず、想像以上に大きな問題を引き起こす可能性がある問題でもあります。イーサリアムの初期の PoS 研究では、「弱い主観性」という概念が作成されましたが、この概念は今日まで学術界で真に認識されていませんでした。 PoS に関するその他のより深い問題については、こちらでより明確に説明されています: https://www.hellobtc.com/kp/mt/11/3005.html。

02最終的にはBTC PoWチェーンになるのでしょうか？

2009年にビットコインが発売されて以来、暗号通貨の世界では何万ものブロックチェーンプロジェクトが登場し、新たなコンセンサスメカニズムが次々と登場してきました。 51% 攻撃により、ビットコイン以外のトークンのセキュリティは実際には非常に低いと考える人もいます。最終的には、ビットコインだけが PoW の道をたどり、他のパブリック チェーンは PoS またはその他のコンセンサス メカニズムにのみ適したものになります。二重支出攻撃によるプロジェクトへの攻撃が繰り返し報告されています。この問題についてどう思いますか?

Nervos Lu Guoning: 成功する PoW チェーンを構築するのは非常に困難ですが、成功する PoW は非常に安全です。これがPoWメカニズムの特徴です。基礎となるコンセンサス メカニズムとして PoW を選択するプロジェクトでは、この点について明確にする必要があります。 PoW の安全性は、ビットコインの 12 年間の安定した運用とイーサリアムの 5 年間の安定した運用によって証明されています。さらに、現在でもブロックチェーン分野全体の資産の80%以上がPoWによって保護されています。

計算能力が弱く、開発が不十分な一部の PoW チェーンでは、NiceHash プラットフォームを通じて計算能力をレンタルして 51% 攻撃を仕掛けられるケースが頻繁に発生しますが、これは PoW に問題があることを意味するものではありません。 PoW プロジェクトの開発は設計と実行に依存します。実行の品質によって、この PoW チェーンが成功するかどうかが決まります。一方、遠い過去の話ではなく、NEOのダウンタイム問題やTronのダウンタイム問題など、最近起こったことに目を向けてみましょう。私たちの意見では、さまざまな PoS の問題は PoW よりもはるかに大きいです。したがって、51% 攻撃の問題だけを理由に、PoS が解決策であると考えることはできません。 PoS にも独自の問題があります。

すべての PoW チェーンが同じというわけではありませんし、すべての PoS チェーンも同じというわけではありません。研究や議論をする際には、メカニズムの設計や、目標のバランスを取りながら達成する方法を客観的かつ中立的に検討する必要があります。コンソーシアムチェーンや産業用ブロックチェーンなど、効率性を重視し、資産を安全かつ分散的に保護したい場合は、PoW の方が適しています。

2020 年の傾向としては、新しい PoW プロジェクトはほとんどなく、新しいプロジェクトの多くが PoS を選択していることがわかります。これは PoS の方が優れているという意味ではなく、初期段階では PoS の方が開発しやすいということだけを意味します。初期段階で簡単だからといって、後期段階で PoW と同じくらい分散化され、安全になるというわけではありません。不適切な例えですが、起業は難しく、死ぬ可能性も 9 回あります。大多数の起業家にとって、成功の確率は低く、失敗の確率は大きいです。一度成功すれば、もたらされる成長とさまざまな利益は非常に大きくなります。しかし、働く方が楽なので、起業する人は少数派で、ほとんどの人は働くことを選択します。しかし、起業するよりも働く方が良いと言うことはできません。原理は同じです。

したがって、私たちは PoW の利点を理解しています。 PoW が難しいことは分かっていますが、PoW の開発をあきらめるべきではありません。少なくとも Nervos では、PoW の道をしっかりと選択しており、PoW エコシステムの発展は期待をはるかに上回っています。現在は51%のリスク期間を順調に通過しており、セキュリティ上の懸念はなくなりました。

Cobo&F2Pool Shenyu: ビットコインに加えて、過去2年間で多くの新しいPoWプロジェクトが登場し、これまでのところ順調に運営されています。最終的にビットコインが PoW の道をたどる唯一のチェーンになるという見解には同意しません。計算能力が集中しすぎているか、一部の通貨が他のパブリックチェーンで使用されているコンセンサスアルゴリズムを採用しているため、攻撃のコストは非常に低くなります。したがって、51% 攻撃は実際にいくつかの小規模なパブリック チェーン プロジェクトで発生しています。

しかし、BTC チェーン上での二重支払いが厳密に成功するケースは非常に稀であり、ほとんど存在しません。ビットコインは2013年3月12日に予期せぬバージョンフォークを経験し、その結果二重支払いが発生しましたが、両方のチェーンがそれを確認したため、それが確認されました。幸いなことに、この唯一の攻撃も F2Pool によって開始されたテストであり、テスト後すぐにコインは返金されました。

二重支払い攻撃が発生する主な理由は、人々がセキュリティに十分な注意を払っていないか、ゼロ確認方式を信じていることです。ゼロ確認はネットワーク レベルでは安全ではないため、ゼロ確認を軽々しく信頼しないでください。

Spark Mining PoolのUncle Meow氏：PoWチェーンが二重支払いによって攻撃されるというシナリオは、ビットコインの初期から提案されており、その解決策はメカニズムそのものです。

コンセンサスが十分に強力であり、単一のチェーンが対応するマイニング アルゴリズムに対して可能な限り多くの循環コンピューティング パワーを収容できる限り、外部からの 51% 攻撃に耐えることができます。したがって結論は明らかです。最終的には、PoW パブリック チェーンは Bitcoin だけになるのではなく、各ハッシュ アルゴリズム分野に十分な計算能力を備えた少なくとも 1 つの PoW パブリック チェーンが存在することになります。 Ethereum は主に GPU マイニングに基づいているため、現時点で十分な GPU コンピューティング能力を持ち、セキュリティを維持できるという事実は、問題を説明するのに十分です。

したがって、コンセンサスを選択する際に、新しいパブリックチェーンは PoS を選択できますが、これは問題ありません。 PoW を選択する場合は、コンセンサス アルゴリズム レベルで可能な限り変更を加えて、悪意のあるコンピューティング パワーが簡単に攻撃できないように初期のセキュリティ バリアを形成し、コンセンサス拡張プロセスを完了して PoW の利点を十分に発揮することを検討する必要があります。

03コンセンサスメカニズムは今後どのように進化していくのでしょうか？

ブロックチェーンは、自己検証機能を備えており、インターネットの世界で最も重要なパズルのピースを完成させます。ブロックチェーンのこの機能は、PoWやPoSなどのコンセンサスメカニズムがあるからこそ実現できるのです。暗号通貨の発展の観点から、コンセンサスメカニズムは将来どのように進化していくと思いますか?

Spark Mining Pool の Uncle Meow: 人類が追い求めるものは、文明が始まって以来変わっていないと思います。私たちはオリンピック精神を守り、より高く、より速く、より強くなることを目指します。したがって、ブロックチェーン台帳のセキュリティを確保するためのコンセンサスメカニズムとして、私たちは明らかにこの方向で変更を行っています。

Nervos Lu Guoning: 今後コンセンサスメカニズムがどのように進化しても、PoWメカニズムは比類のない存在になると信じています。

ブロックチェーン、特に許可を必要としない分散型ブロックチェーン システムの場合、コンセンサス メカニズムの主なタスクはコンセンサスのセキュリティを確保することです。言い換えれば、ブロックチェーンのコンセンサスノードが提供する最も重要な製品はセキュリティです。セキュリティを生成するためのコストは、電気、ASIC 機器、またはその背後に投資された資本のいずれであっても、本質的にはエネルギー投票であり、最終的にはエネルギー消費に起因します。エネルギー消費は継続的な物理プロセスであるため、PoW の中核はエネルギー消費の証明であり、エネルギーはトークンの形で「保存」されます。

システムのセキュリティ レベルはセキュリティ投資に比例するため、それをどのように測定するかは特に重要な問題であり、全員が信頼を築くための基礎となります。特に、セキュリティ投資を検証する方法は、よりシンプルで直感的であればあるほど良いです。セキュリティコスト投資が単純かつ検証可能であるという前提で、セキュリティレベルの判断をセキュリティ投資レベルの判断に変換することができます。この観点から見ると、エネルギー投資は最も単純で、最も直接的で、最も純粋で、測定しやすいものです。 PoW の検証に要するエネルギー投資は、ハッシュ関数の検証と同じくらい簡単で、コストもほとんどかかりません。

一方、PoS のコストは主に、サーバー運用、コミュニティ運営コスト、初期投資の機会費用から生じます。これらはいわゆるコストですが、測定と判断のための単純かつ明確な基準が欠けています。サーバーが安全かどうかは、サーバープロバイダーとノードオペレーターの技術レベルによって異なります。コミュニティの運営コストや投資資金の機会費用、そしてそれが長期的に持続可能な投資を確保できるかどうかは、すべて計り知れません。これらの要因が存在するため、PoS システムのセキュリティ レベルの測定はさまざまな方法で割り引く必要があり、PoS の実際のセキュリティ レベルを直感的に測定することはできません。

Cobo&F2Pool Shenyu: より高いパフォーマンス、より速い TPS、より大きな資産規模、より強いコミュニティのコンセンサスを実現したいと考えています。この点では、PoWとPoSが追求する方向性は一貫していますが、立場が異なるため、技術改革の方向性も異なります。

将来的には、PoW と PoS は、マルチレイヤー ネットワークなどのテクノロジの助けを借りて、いくつかのプロジェクトに統合される可能性があります。PoW はより安全な基盤ネットワークを実現し、PoS は上位レベルのコミュニティ ガバナンスとその他のアプリケーション機能を実現し、それによって 2 つのコンセンサス メカニズムの相補的な利点を実現します。

もちろん、将来のコンセンサスメカニズムは PoW と PoS に限定されるわけではありません。基盤となるコンセンサス アーキテクチャはチェーン構造に限定されず、さらに開発が進められる予定です。

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