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從Grin看沒落的PoW

摘要:在目前使用PoW機制的項目越來越少的背景下,Grin依然采用完全的PoW機制,即所有人都只能通過挖礦來獲得Grin。

這段日子沒少被Grin刷屏,作為2019年的第一條鯰魚,Grin著實吸引了不少人的關注。

 

值得一提的是,在目前使用PoW機制的項目越來越少的背景下,Grin依然采用完全的PoW機制,即所有人都只能通過挖礦來獲得Grin。 這里面的門道,值得跟大家提一下。

1. 什么是挖礦

世有挖礦,然后有區塊鏈,區塊鏈常有,而挖礦不常有。

所謂挖礦,實質上是用計算機解決一項復雜的數學問題,率先求出特解的用戶得以獎勵。挖礦往往通過PoW(工作量證明)來實現。PoW機制指的是要求出示一定的證明來表明工作量,對于由小概率事件累計的工作來說,出示結果就等同于證明了工作量。

在挖礦這個行當,工作量就相當于算力,你的算力強,相同時間下工作量自然就大。對區塊打包權的競爭,本質上是算力的比拼。

最初,礦工通過家用電腦就能實現挖礦,這段時間是去中心化體現的最好的階段。隨著時間的推移,機敏的商人們發現其中有利可圖,于是許多專門用來挖礦的礦機誕生了,其挖礦效率遠遠超過了家用電腦。
人們逐漸發現,基于PoW的算力爭奪戰,不但會消耗大量的能源,更重要的是算力可能會被礦場所壟斷,給去中心化造成威脅。
因此,近年來許多知名的公鏈采用的都是PoS(股權證明),以太坊雖然用的是PoW,但也在絞盡腦汁的把共識機制更換為PoS。
2. 礦機的發展史
要挖礦,自然就離不開礦機。廣義的礦機,包含一切可以挖礦的電子設備,如筆記本電腦,也算礦機;狹義的礦機,指的是專門發明出來挖礦的設備,挖礦就是它誕生于世的唯一使命。
下面我們簡要介紹一下礦機的發展史,只有對礦機有一個初步的了解,我們才能明白挖礦之爭,他們究竟在爭什么。
①CPU礦機:最早的礦機就是家用電腦,通過CPU來挖礦,普通人在家就可以成為礦工。
②顯卡礦機:主要有兩家顯卡GPU芯片供應商,AMD和NVIDIA,說白了他就是加強了顯卡配置的電腦。
③FPGA礦機:可以算一種過渡性礦機,使用FPGA可編程芯片為核心,相當于一個可定制的硬件。
④ASIC礦機:挖礦效率極高,每秒能進行萬億次哈希運算,相當于一百萬個CPU的計算能力。
對①②來說,即便不用來挖礦,當成普通電腦來用也無妨,而對③④來說,不用來挖礦,就只能報廢了,用來當電暖氣都嫌他噪聲大。現在市面上的礦機,主要就是②和④。明明④的挖礦效率極高,為什么②還能頑強生存呢?這里還有另一個問題。
3. PoW的命門
我們不難猜到,中本聰在設計比特幣的時候,希望的自然是人人皆可挖礦。但隨著區塊鏈逐漸被外界所熟知,挖礦競爭越來越激烈,普通電腦的算力根本無法與ASIC礦機相抗衡,更不要說與掌握大量礦機的礦池相比了。
事物發展的趣味之處就在此,ASIC礦機因區塊鏈挖礦火熱而誕生,但客觀上卻對區塊鏈及去中心化起到了反作用。此外,爭議之處尤其在于,目前ASIC礦機主要被比特大陸等少數生產商所壟斷,這幾家生產商幾乎完全占據了國際開采算力,被外界稱之為“礦霸”。
試想,現在市面上的ASIC礦機倘若完全被比特大陸所壟斷(現在也差不多了),那比特大陸除出售礦機獲利外,肯定會選擇與有實力的礦池聯手壟斷算力,才符合其利益最大化(現在它也是這么做的),這個時候,所謂的去中心化,PoW共識機制事實上就有名無實,淪為了一紙空文。
最初,PoW雖然在效率、能耗等方面遭遇詬病,但確實是最公平的共識機制。隨著ASIC礦機的出現,挖礦生態無疑受到了影響,廣泛共識存在的基礎也隨之變化,這是PoW機制的一個潛在的問題。
4. Grin做出的選擇
不同于向PoS靠攏的眾多公鏈項目,Grin依舊選擇了PoW,那如何防止算力被礦霸裹挾,就成了擺在Grin面前的首要問題。
現實是,與顯卡礦機相比,ASIC礦機算力更為強大,能耗也更低,但是也更容易受到礦霸的控制。為平衡顯卡礦機和ASIC礦機的關系,Grin采用雙PoW共識機制,包括面向顯卡的 CuckARoo 和面向 ASIC 的 CuckAToo,而前者是一種抗ASIC算法。
在實現上,Grin約定了兩年的過渡期。即在上線初期,抗ASIC算法占90%的出塊比例,面向ASIC的算法占10%。此后兩年內,抗ASIC算法所占的區塊比例逐漸從90%下降到0,而面向ASIC的算法則從10%上升至100%。相當于每過8天抗/面向ASIC的比例下降/上升1%。
其目的也很簡單,就是為了使項目在誕生之初不被礦霸壟斷算力,提供了一個相對安全的緩沖期。如果起初就能通過ASIC礦機挖礦,那顯卡礦機基本就被斷了活路,而如果走抗ASIC礦機路線的話,則需要通過時常改變共識算法來避免ASIC礦機進化,極容易造成硬分叉。
沒錯,在這方面,XMR就吃了個暗虧。為了抗ASIC,XMR不斷得硬分叉,每分叉一次,其核心用戶就流失一次,逐漸式微。
5. 結語
有人問:有沒有一種能夠永久抵御ASIC礦機的算法?
答案是沒有。因為技術在不斷進步,現在的抗ASIC算法,幾個月之內就會被ASIC礦機攻破。就目前而言,掌握強大算力的礦池,能夠輕松毀滅一個與其相同PoW算法的區塊鏈項目(如知名的SHA-256挖礦謎題)。
那PoW是不是就沒落了?答案是那也未必,Grin這個緩沖的機制以后會被更多的項目所借鑒,應該說,這比PoS要更加公平些。對未來誕生的區塊鏈項目來說,PoW依然是重要的共識機制。
而Trias則提供了另外一種思路,Trias提出“安全驗證即挖礦”,并且能夠通過貢獻算力和安全驗證程序等過程來挖礦,避免大量算力浪費在計算謎題上,轉而將其運用在自動化分析或測試程序上,這也算是一種新穎的“工作量證明機制”。

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