#011|礦工失業倒數:以太坊轉型權益證明機制

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有時候你會聽到礦工朋友在聊彼此挖礦又賺了多少錢,但有時候他們是在討論幣價下跌,挖到的虛擬貨幣快要不夠付礦機的電費了。

今天我會告訴你未來一年內將會有大批礦工「失業」,主要原因是有些區塊鏈(例如以太坊)再也不需要礦工了,未來需要的是「驗證者(validator)」。

耗電的工作量證明(Proof-of-Work)

之前文章我寫過挖礦的本質是在執行加密運算,算出的工作量證明(亂數結果)再搭配區塊鏈的相互驗證機制,讓駭客要攻破整個系統非常困難。

駭客若想修改區塊上的交易紀錄,就必須得花足夠多的時間運算。即便修改了一台電腦上的紀錄,也還得想辦法修改整個區塊鏈網路上其他電腦的紀錄,幾乎不可能成功。

然而,目前這套產生工作量證明的方法,雖然能有效的防止駭客攻擊,但最大的問題是挖礦過程非常耗電。舉例來說有人算過用比特幣轉帳,這麼單純的一筆交易運算,所耗費的電力就足以讓一個美國家庭用上 1.57 天。

現在每 10 分鐘都有近千筆的比特幣交易正在進行,運行比特幣區塊鏈 10 分鐘的耗電量就足以讓一個家庭用電 4 年。因此,全球的大型礦場才都座落在電費最低廉的地方,例如中國或是俄國。

有鑒於工作量證明的缺點,以太坊正在逐步轉型到新的機制:權益證明(Proof-of-Stake)。同樣能夠防止駭客攻擊,但不再需要礦工買礦機、耗費電力產生工作量證明,改成只需要驗證者押上自己的一大筆錢「擔保」即可。

重新設計防止攻擊的機制:權益證明(Proof-of-Stake)

我們從頭梳理一次工作量證明挖礦的流程:礦工得花新台幣買一台礦機,礦機運行會消耗電力,運算獲得認可後礦工才能獲得 5 枚以太幣的獎勵。

在工作量證明的機制下,是以「時間」作為主要的關卡。

礦工將區塊上的交易紀錄「花一段時間運算」打包成亂數,若區塊鏈上某一段交易紀錄被惡意修改,系統很容易就可以發現亂數不同的問題。駭客要攻擊就得花更多的時間修改記錄,或是提升運算能力來縮短時間。除非駭客掌握全網過半(51%)的運算能力,否則攻擊就會失敗。

然而權益證明的機制,是以「錢」作為主要的關卡。

驗證者以「押金擔保」這個區塊上的交易沒有違背區塊鏈上的紀錄。在工作量證明上,是運算能力越強的電腦,越容易獲得記帳的權利。但在權益證明上,是願意押注越多錢的電腦,越有機會獲得記帳的權利。若駭客惡意擔保錯誤的區塊資訊,這筆錢會直接被系統沒收銷毀。

換句話說,在工作量證明下,駭客攻擊失敗是沒有任何懲罰的,只是很難成功而已。但是在新的權益證明機制下,駭客攻擊失敗是要付出代價的,代價就是押金被沒收。

「有力人士」才能成為驗證者

沒有足夠押金的人,就很難獲得記帳的權利。這個概念和「地方有力人士」是類似的。

在地方上擁有足夠聲譽的人,才能擔任驗證者。但是萬一驗證者被發現作假,也會賠上自己所累積的聲譽,而未來就不再有機會擔任這個角色。

在權益證明機制下,是根據擁有以太幣的總量,來決定獲選成為驗證者的機率。就像是根據地方有力人士擁有多少支持者,來計算累積了多少聲譽。

之前有一個版本的草案是規定擁有 1000 枚以太幣以上的用戶,才有資格擔任驗證者。但最終版本還沒確定。

話語權移轉給有力人士

在工作量證明的機制下,區塊鏈的安全性是直接與總運算能力多寡相關。因此掌握大量運算能力的礦場,等同掌握了區塊鏈發展的話語權。

然而礦場的獲利方式是進行短線炒作,以較低的成本獲得加密貨幣,再到交易所以較高的價格售出賺取價差。讓這些關注短期利益的礦場主人,來主宰整個區塊鏈的發展是非常危險的。

相形之下,透過把「工作量證明」轉型成「權益證明」,把話語權從礦場主人移轉到長期握有大量以太幣的有力人士手上,或許是一個較可靠的辦法。

礦工的轉職時間表

以太坊在去年就已經確立了轉型到權益證明的 4 大階段,代號分別是:

  1. 前沿(Frontier)
  2. 家園(Homestead)
  3. 大都會(Metropolis),正在進入這個階段
  4. 寧靜(Senerity)

預計明年以太坊完成四個階段轉型後,就會進入以有力人士為主的新遊戲規則。而礦工必須在那之前做出選擇,是要轉到其他區塊鏈上繼續挖礦,或是賣掉礦機卸甲歸田。

以太坊轉型權益證明的白皮書預計會在年底發佈,屆時我會再為你解讀白皮書內容及以太坊的後續發展。


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