数字货币:干货 | 密码货币难题 5 年回顾:共识理论

作者:Vitalik

翻译&校对:阿剑、陈亮&阿剑

来源:以太坊爱好者

6.抗ASIC的工作量证明

解决该问题的一种方法是基于一种很难专门化的计算类型来创建工作量证明算法。有关抗ASIC的硬件的更深入讨论,请参见https://blog.ethereum.org/2014/06/19/mining/。

状态:已在最大限度上解决。

在《难题》一文发表的6个月后,以太坊决定选用抗ASIC的算法Ethash作为其工作量证明算法。众所周知,Ethash是一种内存密集型算法。理论上来说,普通计算机对内存的随机读写已经是充分优化的了,所以很难为专门的应用进一步提高效率。Ethash正是企图让内存读取变成PoW计算的主要部分,以此实现ASIC抗性。Ethash不是第一种内存密集型算法,但它加入了一项创新:运行算法需要在一个双层的DAG执行伪随机查找,这就提供了两种计算函数的方式:第一种,如果你拥有整个DAG文件,那么你可以快速计算出函数值,这是一种内存密集型的“快速计算路径”;第二种,如果你只拥有DAG的顶层,那么计算速度就会慢很多,但仍能快速验证一个给定的值是不是一个合适的解,这可以用于区块验证。

央行数字货币国际协作组织(CBDCCO)将于8月宣布成立,吴征博士出任首届主席:8月2日消息,央行数字货币国际协作组织(CentralBankDigitalCurrency CollaborationOrganization/CBDCCO)正在由诺贝尔可持续发展信托基金(NobelSustainabilityTrustFoundation)注册成立,计划于2024年1月开始以瑞士苏黎世为总部开始营运。CBDC是以国家信用为基础的央行数字货币的统称。

央行数字货币国际协作组织的前身是联合国国际电信联盟(ITU)下属的法定数字货币焦点组(FocusGrouponDigitalFiatCurrency)及其核心团队的工作。该小组成立于2017年,央行数字货币(CBDC)一词源自于此。共计有来自于40多个包括G7在内的各个国家央行及多个监管部门,国际货币基金组织(IMF)、国际清算银行(BIS)、国际电信联盟(ITU)、电气电子工程师学会(IEEE)及国际标准化组织(ISO)等国际组织,Visa、Mastercard、PayPal等支付机构,金砖银行等多个银行及其主要金融科技公司的现任/前任政策、行政及技术负责人及专家,共计140多人参加日常工作。[2023/8/3 16:14:52]

Ethash在抵抗ASIC方面被证明非常成功。以太坊上线三年并成功发放数十亿美元的区块奖励之后,ASIC确实出现了,但其算力和效率充其量最多比GPU高2-5倍。有人提出ProgPoW作为Ethash替代方案,但越来越多的共识认为,抗ASIC的算法注定不能长久,并且ASIC抗性有缺点,因为它使51%的攻击便宜。

印度拟4月1日推出央行数字货币:2月3日消息,在经历多年对数字货币摇摆不定的立场之后,印度财政部长西塔拉曼当地时间2月1日表示,印度计划在今年4月份开始的2023财年推出央行数字货币。西塔拉曼说,政府决定对来自数字资产的收入征收30%的税,希望利用高额税率有效消除有关加密货币交易法律地位的不确定性。据悉,深度依赖现金的印度希望利用加密货币提高交易效率,即将推出的这款数字卢比将有助于实现更廉价、更有效的货币管理。到目前为止,印度还没有任何规范加密货币交易的法律,但这并没有阻止数百万印度人加入全球对数字资产的需求浪潮。有关行业统计报告显示,在截至2021年6月的一年里,当地加密货币的市场份额飙升了641%。(美国财富杂志)[2022/2/3 9:28:37]

我相信,具备中等程度的ASIC抗性的PoW算法是有可能存在的,但是这种抵抗力只在有限时间内有用,并且ASIC和非ASIC的工作证明都各有缺点。从长远来看,区块链共识的更好选择是权益证明。

日本央行国际事务执行董事:日本央行目前没有发行央行数字货币的计划:10月15日消息,日本央行负责国际事务的执行董事Uchida:日本央行目前没有发行央行数字货币的计划,是否发行央行数字货币是一个重大决定,维持支付现状不是我们的一个选择。(金十)[2021/10/15 20:30:42]

7.具有实际效用的工作量证明

所谓实用性工作量证明就是让工作量证明的结果也对其它领域有用;常见的对标项目类似于Folding@home:Folding@home的用法是用户下载来软件,在自己的计算机上模拟蛋白质折叠并提供数据给研究者,帮助他们治疗病症。

现状:也许是不可能的,但可能有一个例外。

有用的工作量证明所面临的挑战是,工作量证明算法需要许多属性:难以计算;易于验证;不依赖大量外部数据;对小量级的数据可以高速运算。

澳洲联储主席洛威:仍对央行数字货币的需求存疑:澳洲联储主席洛威表示,仍对央行数字货币的需求存疑。但其表示,数字货币在其他地方的成功可能会改变其看法。(金十)[2020/12/7 14:23:21]

不幸的是,没有多少实用的计算项目可以保留所有这些属性。并且,大多数具有所有这些属性,而且“有用”的计算“有用”的时间太短,无法基于它们构建密码货币。但是,有一个可能的例外:零知识证明生成。区块链有效性方面的零知识证明难以计算且易于验证。而且,它们的计算难度能长久保持,如果对“高度结构化”的计算的证明变得太容易了,可以调整到验证区块链的整个状态转换,由于需要对虚拟机和随机内存访问进行建模,它需要消耗大量的计算资源。

区块链有效性的零知识证明为区块链用户提供了巨大的价值,因为它们可用于代替对区块链历史的直接验证;Coda已经在做这件事,而且使用了一种专门为可证明性优化过的简化区块链设计。这些证明可以极大地帮助改善区块链的安全性和可扩展性。不过,实际需要完成的计算总量仍然远远小于工作量证明矿工当前完成的计算量,所以,最好把它作为权益证明区块链的附加部分,而不是用作共识算法。

声音 | Libra联合创始人:Libra可以与央行数字货币共存:Libra联合创始人、Calibra首席经济学家Christian Catalini表示,即使世界各国央行决定创建自己的数字货币,Libra仍有未来。在周二举行的Singapore FinTech Festival,Catalini表示他们从一开始就清楚央行最终将发行某种央行数字货币。事实上,Libra本可建立在中央数字货币上,但挑战在于,几乎没有先例可循。Catalini继续表示:“Libra的储备金,以及确保Libra的资产是由中央银行管理、控制和产生的所有想法,在很大程度上是对货币政策的一种补充。即便CBDC真的能参与进来,也将有助于优化Libra的运营,因为它本来是一个支付网络。在那种情况下,放弃Libra是‘没有意义的’,因为它将更加有效,让人们更加关注在央行发行的资产之上实现廉价、快速的支付。”(Business Times)[2019/11/12]

8.权益证明

解决挖矿中心化问题的另一种方法是完全取消挖矿,并转向其他机制来决定共识过程中每个节点的权重。迄今为止,在讨论中最受推崇的替代方案是“权益证明”。亦即,不再是“一个CPU一票”而是“一块钱一票”。

现状:理论上取得重大进展,尚待进行更多实际评估。

在2014年底,权益证明社区便清楚地知道,某种形式的“弱主观性”是不可避免的。为了维护资金安全,节点在首次同步时需要在协议进程外获取最近的检查点,如果节点离线超过几个月则需要再次获取。这是很难解决的弱点。许多PoW拥护者仍然坚持使用PoW,就是因为在PoW链中,链的起点是可以被发现的,而你唯一需要信任的数据来源就是区块链客户端软件本身。但是,PoS倡导者愿意承担这个弱点,因为这里引入的信任要求并不高。从那开始,借由要求安全保证金长期存储来实现权益证明机制的路径就变得清晰了。

如今,最有趣的共识算法从根本上类似于PBFT,但是用一个动态列表替换了固定的验证者集,任何人都可以通过将代币发送到具有锁定时间的系统级智能合约中来加入动态列表。在许多案例中,这些算法通过对违反协议某些条款的验证者进行处罚,而实现了“经济确定性”。截止到今天,我们有:

CasperFFG:https://arxiv.org/abs/1710.09437

Tendermint:https://tendermint.com/docs/spec/consensus/consensus.html

HotStuff:https://arxiv.org/abs/1803.05069

CasperCBC:https://vitalik.ca/general/2018/12/05/cbc_casper.html

人们还在对这些算法继续进行优化。Eth2阶段0将使用FFG算法,目前正在开发中,并已取得了巨大进展。另外,使用Tendermint的Cosmos链已经运行好几个月了。我认为,关于权益证明的其余论点与优化经济激励措施有关,以及进一步规范应对51%攻击的策略。此外,CasperCBC规范仍需要很多效率上的改进。

9.存储证明

解决该问题的第三种方法是使用计算能力或货币以外的稀缺计算资源。在这个议题上,已提出的两个主要替代方案是存储容量和带宽。原则上,提供拥有或使用过相应带宽的密码学证据是不可能的,因此,带宽证明应被视为社会证明的一个子集。但是存储容量证明是必然可以通过计算完成的,存储容量证明的一大优势是完全抗ASIC。硬盘驱动器中的存储类型已经接近最优。

现状:理论上有很多进步,但是还有很多工作要做,尚待实际场景中的评估。

有许多计划使用存储容量证明协议的区块链,包括Chia和Filecoin。也就是说,这些算法尚未经过实际测试。我自己的主要担忧是集中化:这些算法最终是由使用备用存储的、容量较小的用户主导;还是由大型矿场主导?

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