區塊鏈哲學：Satoshi Nakamoto 會如何看待權益證明（PoS, Proof of Stake）？
我們感到訝異有許多人問我們為什麼不改用權益證明，最重要的原因是…
作者：Shannon Appelcline
區塊鏈的發展，始於 2009 年 1 月 3 日的比特幣帳本，距今剛好超過十歲；這對電腦科技的主流新領域來說依然非常年輕。就像是 1970 年代的資料庫，那時候還沒有所謂的關聯式資料庫或是 SQL（Structured Query Language，結構化查詢語言）。又或像是 1993 年的 TCP/IP 基礎網路，過了數年之後才開啟了網頁時代
不意外的，基於這是個相對年輕的領域，我們依然探索著各種前進的路：找出最適合的設計、最不可變造的共識帳本，來呈現紀錄與儲存資訊的全新方法。
我們還在嘗試摸索 區塊鏈的哲學 ，以及它應該會是如何。
證實區塊鏈
區塊鏈上目前常見的一項技術層面討論是共識：如何決定什麼能被加入區塊鏈中？要如何確保區塊鏈依然被公平打造並維持不可變造？這個問題可以用拜占庭將軍問題的模式來回答：決策需要多位「將軍」的共識，當然其中可能有叛徒。一個系統被稱為拜占庭容錯即意味即便在出現叛徒的狀況，也能維持共識發生。
這個問題的傳統解決方案甚至早過區塊鏈：實用拜占庭容錯（pBFT, Practical Byzantine Tolerance）透過社群成員進行多輪投票直到足以達成共識 — 即便其中有些成員沒有反應或惡意回應。這很有開創性，但也有一些嚴重的侷限性，因為這樣廣泛的通信需求，pBFT 需要數量有限的既定回應者：你只能有這麼多數量的將軍，這項資訊也必須事前得知。
儘管有這些限制，pBFT（或類似模式）已經應用在一些許可制區塊鏈（permissioned blockchains）上。例如 Blockstream 的 Liquid 網路就是一種聯邦共識，一個私有網路，使用加密貨幣的交換匯總來支持他們公司間的套利，這樣許可式的解決方案得以運作良好。Hyperledger 的 Fabric 區塊鏈也是透過類似 pBFT 的概念建構。
然而，中本聰 (Satoshi Nakamoto) 意識到，建立在去信任化交易的非許可公有區塊鏈（permissionless public blockchains）需要完全不同的解決方案。比特幣的其中一個最大的創新就是「Nakamoto 共識」協定。其包含多項元素，包括區塊發起者選擇（the block proposer selection）- 某人被給予機會發起區塊，以及區塊包容性（block inclusion）- 區塊被納入區塊鏈，經由一隨機過程決定其是否成為主鏈。有些人也將比特幣的稀有性與獎勵機制結構視為協定的一部分。
Nakamoto 共識的第一個元素：區塊發起者的選定，特別吸引了人們的注意，引發了很多討論關於區塊鏈的未來，原因是這對非許可區塊鏈，例如比特幣來說是相當核心的概念。技術上你可以透過隨機或是循環機制選出區塊發起者（事實上，pBFT 就進行了後者）。這在許可制區塊鏈上有效，但這很快就在非許可區塊鏈上出問題，因為任何人都可以增加更多的帳戶來提升他們能被選為發起者的機率。因此，Nakamoto 共識需要一個女巫防禦（Sybil defense）機制來避免人們透過創造多個帳號在共識中佔便宜。如此才能稱作一個良好的區塊發起者選擇方法。
其中有兩項女巫防禦機制受到關注：工作量證明（PoW, Proof of Work）與權益證明（PoS, Proof of Stake），雙方都透過讓其變得昂貴來控制女巫攻擊。（還有其他的發起者選擇機制包括活動證明、授權證明、燃燒證明、容量證明等等，但並未得同等的關注）儘管工作量證明是 Satoshi Nakamoto 最原始的女巫防禦機制，權益證明依然備受關注。現在甚至有系統結合了權益證明與傳統的拜占庭容錯系統 — 例如 EOS 區塊鏈，利用權益證明來投票選出「將軍」，再藉由拜占庭容錯投票來取得共識。
那麼這兩個廣受關注的女巫防禦機制如何運作呢？
工作量證明是區塊鏈上防禦的傳統方法，比特幣（目前）以及以太坊均採用此法。每一個參與者都被給予解數學問題的機會。能夠解題者便得以向區塊鏈發起一個區塊，對共識以及帳本的成長作出貢獻。防禦機制是基於要進行這些數學計算非常困難，因此需要花費大量力氣。
權益證明是一個較新的防禦機制，最早由 Peercoin 在製作上採用，後來以太坊也進行研究打算在未來釋出。在權益證明機制下，隨機的參與者被選定，基於他們的「權益」來創造新區塊，權益多半由持有量，或是加密貨幣持有的時長而定。換句話說，參與者隨機獲得有生產新區塊的機會，如果他們持有許多數位資產，或是許多早期的數位資產，這是一個很確實的成本，能夠防範大量帳戶攻擊。早期的權益證明機制假定權益持有者對於生產正確區塊是有既定誘因的，但依然造成了一些攻擊行為，所以比較新的系統透過添加處罰來保證安全：如果參與者牽扯進惡意交易，將會失去部分權益或是創造未來區塊的能力。
兩種系統各有優劣，然而要真正評估何者最適合區塊鏈社群，需要重新回到初衷，憶起科技的哲學基礎。
重新審視哲學
近年來，比特幣的討論都專注在其價格上，而更廣泛的區塊鏈討論則多落在這項科技的實際運用面。但這忽略了一個重要的議題：區塊鏈最早為何被創建出來。
中本聰最早的比特幣白皮書側重科技，少談哲學；但它依然在討論「點對點」（對等式）網路，以及「去中心化」提出了一些線索。比特幣想要給予人們權力，因此當他們要交易貨幣時無需依賴任何公司或是國家。這對已經致力於數位現金支付方法，提倡隱私、對抗政府控制與審查的密碼龐克家（cypherpunks）們來說是一大進步。
區塊鏈的哲學基礎可以被想成是密碼龐克概念與 Nakamoto 想像中去中心化、點對點科技的交集。如此意見交集所認為的世界是人人均等：每個人都有機會對共識產生貢獻，大家能在同樣的平台上互動。
這是對實際世界中少數人把持著影響力與權力的富豪趨勢與專制趨勢的反轉，為了創造一個人人都有力量，能夠自治的世界。
在 Bitmark，我們將區塊鏈的核心哲學簡化成，它應該公開（任何人都能參與）、無國界（實際世界的阻隔不會影響我們的權益）、抵抗審查（沒有人能阻止任何其他人參與）以及非許可/公有（任何人都能對共識進行貢獻）。
循著這樣的想法，回到權益證明與工作量證明的討論。一個夠完全支持區塊鏈初始原則的女巫防衛系統，需要是任何人都可以加入的系統，從這個角度來看，最多人採用的兩套女巫防衛系統並不是一樣的。
比較協定
Bitmark 當然在這樣的爭論中扮演了某種角色，因為我們創建自己的區塊鏈，Bitmark 產權系統。如同比特幣區塊鏈保障了數位貨幣，Bitmark 的區塊鏈則保障了數位產權，允許人們對自身的數據或數位資產進行持有、轉移，或從中獲得收益。在打造 Bitmark 公有區塊鏈時，我們思考過很多關於區塊鏈哲學的問題，並藉著這些答案來引領我們的區塊鏈設計。其中一個決定是採用工作量證明，同時我們也很驚訝於許多人問我們為什麼不改採用權益證明。有幾個原因，但最重要的是：
我們不相信權益證明符合比特幣的原始概念，而後者是我們打造 Bitmark 區塊鏈的理念。
簡而言之，權益證明反轉了區塊鏈的平均主義理想。當然，礦工在工作量證明的區塊鏈中擁有很大的權力，但我們知道人們購買大量挖礦設備，就是為了確保他們總是在區塊鏈中有發言權。儘管他們可能很偶爾發行一個區塊，但能夠確認他們的交易是不受審查的。每個人在比特幣區塊鏈上都具有這樣的機會（儘管由於其過於成功，價格較先前要高得多）。
相反的，
權益證明將權力集中於少數人手中 — 陳腐又富有的那些 — 這完全仿效了 Bitcoin 想推翻的真實世界。
它避免了大部分的人參加，讓富者更富，也產生了關於審查的新危機。儘管我們在個人層面進行討論，但每一個公司、組織及政府都應該有同樣的考量：新參與者會遇到進入障礙，因為競爭者在一個權益證明區塊鏈上能夠阻擋他們的參加。權益證明有很大的機率會產出多位富豪，繼而造成其他問題，這樣劇烈的哲學面變化對我們來說足以（我們也認為許多區塊鏈愛好者也應該是）完全的揚棄權益證明。
另一個權益證明的大問題是測試不足。我們對工作量證明有信心因為它是比特幣與以太坊這麼多年來的根基，運作著 7.5 億美元的交易。Peercoin 相對來說，儘管有一千萬美元的市場資本，每小時的平均交易次數是 10 來次。整體來說 Peercoin 的累積交易量只有數百萬，大約是比特幣與以太坊的千分之一。同時，以太坊花費了超過五年的時間去研究不同的權益證明機制。進行到半途，2016 年 Vitalik Buterin 說：「經過數年研究，有一件事變得清晰：權益證明是很不顯然（non-trivial）的狀態，太不顯然了甚至有人認為它根本不可能。」
有可能在未來的某時，有人會提出一個測試完善、條理清晰的權益證明協定，能夠回應權益證明機制目前被認為權力集中的問題。然而現在時機未到。
上述這些內容並非指涉工作量證明沒有遇到挑戰，因為事實上也有很多問題。我們注意到能源使用是一個常有的抱怨，但我們認為這個並不特別可信，如同我們認為人們在區塊鏈世界有自主權，所以應該在實際世界能有這樣的控制權，意味著能源使用不會受到監督或控制。這樣的自主性應該在任何自由社會都是通則：例如我們都知道汽車會對環境造成成本，對使用者本身、其他駕駛與行人都有風險，但大部分的時候我們不會限制汽車的使用，我們努力去讓它更有效率也更安全。同樣的，我們可以花費心力去讓能源產生更環保可重複利用，但從自由社會的角度來看，我們不應該對人們使用能源進行限制。
儘管如此，工作量證明還有其他挑戰：例如 51%攻擊，這是會讓我們徹夜難眠的事。此外，作為運作在工作量證明上的區塊鏈公司，我們也得問問除了比特幣與以太坊，還有沒有空間給第三個主流的工作量證明網路？或是這樣工作量證明網路的增生是否會稀釋各自的礦工基礎？使得礦工們能夠隨時在區塊鏈間遊走並參與 51% 攻擊，整個環境變得很容易被影響。
此刻，我們偏好較知名、也經過較多測試的解決方案，當然我們也必須注意任何在非許可系統中的女巫攻擊控制方法所衍生的危險。
結論
整體來說，Bitmark 認為工作量證明的優勢目前當然顯然大過權益證明。但我們更在意的是哲學問題：我們必須看到權益證明機制能更貼近原始的區塊鏈理想，才有可能考慮採用，就算他的測試品質提升，也大幅進步，超越當前的工作量證明系統。
當然我們也理解其他團體，會從很多不同的方式去討論這兩個女巫防衛機制的優缺點。
但最終，我們相信回到哲學問題：你是否如同區塊鏈的建立者，對於賦權給人們感興趣？或是你有不同的個人哲學？
我們認為哲學很重要，也期待在未來繼續探討這樣的議題，以及區塊鏈設計的選擇：包括隱匿集權（hidden centralizations）、代幣與腳本語言（scripting languages）的納入、資訊的公佈，以及你是否應該只使用比特幣區塊鏈（或你不需要任何區塊鏈）。
延伸閱讀
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