比特幣和以太坊?開(kāi)始都使用 PoW 作為共識(shí)算法，以太坊將在 The Merge 之后轉(zhuǎn)入 PoS 共識(shí)。然而，不管 PoW 和 PoS 共識(shí)，都存在中心化問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)的工作量證明 EcoPoW 可以來(lái)解決區(qū)塊鏈的去中心化問(wèn)題。

區(qū)塊鏈共識(shí)算法對(duì)比

在區(qū)塊鏈的不可能三角中，安全，去中心化和高性能無(wú)法兼顧。近年來(lái)，眾多區(qū)塊鏈為了解決高性能問(wèn)題，往往刻意犧牲去中心化。顯然，安全是區(qū)塊鏈的基石，沒(méi)有安全的銀行會(huì)瞬間坍塌。但一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)是，去中心化是區(qū)塊鏈最重要的特征：失去了去中心化的 web3，和 web2 又有什么區(qū)別呢？

比特幣被譽(yù)為最去中心化的區(qū)塊鏈項(xiàng)目，但其實(shí)早已受到了中心化的威脅。中本聰可能也沒(méi)有料到，礦池的出現(xiàn)，打破了獨(dú)立挖礦的生態(tài)，也對(duì)比特幣的去中心化造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

超越比特幣的去中心化區(qū)塊鏈理論，到底是不是存在？PoS 顯然不是答案。事實(shí)上，在 2020 年，新的希望已經(jīng)出現(xiàn)，那就是經(jīng)濟(jì)的工作量證明 EcoPoW。當(dāng)時(shí)，因?yàn)檠芯窟€在進(jìn)行當(dāng)中，天然對(duì)抗礦池這一算法特性還沒(méi)有被揭示。后續(xù)的研究顯示，超越比特幣的去中心化，這一聽(tīng)起來(lái)像不可能完成的任務(wù)，確實(shí)是理論可行的。

下面請(qǐng)讀者思考一個(gè)問(wèn)題：

假設(shè)您是一位礦工，在什么情況下，您更愿意獨(dú)立挖礦，而不是接入礦池？

答案其實(shí)很簡(jiǎn)單，當(dāng)我們solo挖礦，掙的錢(qián)比接入礦池還多的時(shí)候，一切就成立了。當(dāng)?shù)V工接入礦池，礦池將它挖到的幣，按算力分給大家。但是礦工的計(jì)算資源，必須按照礦池的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。如果礦工本地有真實(shí)的計(jì)算需求，并且能提供礦池比挖礦還要高的收益，那么這些計(jì)算資源就不必接入礦池。事實(shí)上，從比特幣一出生，科學(xué)家們就在尋找這樣的算法，比如用算力進(jìn)行人工智能訓(xùn)練等。

然而，比起找到有用的算法，更難的是如何在利用算力做有價(jià)值的計(jì)算同時(shí)，也能輸出共識(shí)，來(lái)保護(hù)區(qū)塊鏈的安全。人們努力尋找其他算法來(lái)代替工作量證明，但是新的算法很難輸出確定性的共識(shí)。比如，我們用人臉識(shí)別來(lái)判斷一只貓，我們得到的結(jié)果，可能是概率性的確定這是一只貓。但是共識(shí)算法需要的結(jié)果是，YES or NO，比如，計(jì)算出的哈希是不是以 10 個(gè) 0 開(kāi)頭。

早在2014年 Permacoin就嘗試尋找代替 PoW 的共識(shí)算法。Vitalik 在 2019 年的文章中指出，有用的工作量證明可能找不到。

當(dāng)我們朝著一個(gè)方向?qū)ふ遥瑓s遲遲沒(méi)有找到結(jié)果，快要迷路的時(shí)候，最好的辦法，就是回到原點(diǎn)。我們驚奇的發(fā)現(xiàn)，無(wú)需修改中本聰?shù)墓ぷ髁孔C明本身，只要對(duì)哈希算法的意義重新做出解釋，就可以找到 PoW 算力的全新用途。PoW算法從來(lái)不是“無(wú)用”的算法。

我們回看一下 PoW 算法發(fā)展的歷史：

• 1992年，Dwork提出使用使用 PoW 來(lái)實(shí)現(xiàn)反垃圾郵件。
• 2008年，中本聰提出使用 PoW 來(lái)作為共識(shí)算法，結(jié)合最長(zhǎng)鏈法則，保護(hù)區(qū)塊鏈的安全。
• 2020年，我們提出使用 PoW 來(lái)作為共識(shí)算法 + 編碼/復(fù)制算法，來(lái)抵御外包攻擊。

要學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)的工作量證明，需要了解一些基礎(chǔ)知識(shí)，比如PoW算法，包括哈希單向函數(shù)，另外兩個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)就是外包攻擊和復(fù)制證明。理解外包攻擊，我們需要先理解區(qū)塊鏈應(yīng)用的一個(gè)子方向，區(qū)塊鏈存儲(chǔ) 。

在開(kāi)放無(wú)許可的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)中，A 可以把文件交給 B，C 和 D 存儲(chǔ)。但是，很快，礦工們就會(huì)找到一種作弊方案：B 和 C 發(fā)現(xiàn)可以刪除本地文件節(jié)約存儲(chǔ)成本，當(dāng) A 需要取回文件的時(shí)候，B 和 C 一邊從 D 下載文件，一邊把下載好的部分傳輸給 A。

這里帶來(lái)了問(wèn)題：

• A 付了三份存儲(chǔ)的錢(qián)，實(shí)際上只有 D 誠(chéng)實(shí)的幫 A 存儲(chǔ)文件。
• 如果 D 也知道了這個(gè)省錢(qián)方法，刪除了最后一份文件，那么 A 的三份文件拷貝將永遠(yuǎn)消失。

所以，在開(kāi)放的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)中，想要自己的文件安全，用戶除了多存幾份拷貝，還要存儲(chǔ)的礦工向用戶證明，他們誠(chéng)實(shí)的使用了存儲(chǔ)資源保存用戶的文件，用戶憑借證明來(lái)支付存儲(chǔ)費(fèi)用。復(fù)制證明算法就是用來(lái)抵抗外包攻擊的，這個(gè)絕妙的方案被 Filecoin 首先使用，但是他們選擇了其他算法實(shí)現(xiàn)編碼和證明。

EcoPoW 自己本身就輸出共識(shí)，但它的額外用途就是被作為編碼算法，用于復(fù)制證明。這個(gè)編碼算法完美的符合了復(fù)制證明需要的一切性質(zhì)，編碼慢，解碼快，編碼貴，解碼便宜。我們?cè)诖瞬蝗ド钊胩接懠夹g(shù)實(shí)現(xiàn)，文后會(huì)給出其他鏈接供參考。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，PoW利用了哈希輸出的左邊的 bits （二進(jìn)制，0越多越難），而 EcoPoW 利用了哈希有右邊輸出作為編碼，nonce則是編碼的輸出值，而解碼只需要一次哈希即可完成。就是一個(gè)簡(jiǎn)單修改，給 PoW 算法增加了共識(shí)以外的新用途，卻可能會(huì)給區(qū)塊鏈?zhǔn)澜鐜?lái)巨大的改變。

使用 EcoPoW 做共識(shí)的時(shí)候，算力可以被用于用戶存儲(chǔ)文件的編碼，礦工編碼的時(shí)候使用唯一的礦工 id，所以生成的復(fù)制數(shù)據(jù)也是唯一的。因?yàn)榫幋a很昂貴，礦工存儲(chǔ)編碼后的文件結(jié)果，丟棄編碼結(jié)果則需要重新做大量計(jì)算，所以礦工會(huì)傾向于保存編碼后的結(jié)果。當(dāng)系統(tǒng)要驗(yàn)證礦工誠(chéng)實(shí)的存儲(chǔ)了用戶的內(nèi)容的時(shí)候，是對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)起挑戰(zhàn)。只要礦工回應(yīng)了挑戰(zhàn)，證明了數(shù)據(jù)被誠(chéng)實(shí)的存儲(chǔ)，即可以收到用戶的付款。我們的系統(tǒng)中，用戶付款和礦工收到的是穩(wěn)定幣，以避免幣價(jià)起伏導(dǎo)致用戶和礦工遇到無(wú)常損失。礦工則可以有無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的收入。

本質(zhì)上，礦工靠出售自己的算力和存儲(chǔ)資源盈利，并且這是一筆周期性的買(mǎi)賣(mài)，文件存儲(chǔ)可以有持續(xù)的收入。在做文件編碼的同時(shí)，消費(fèi)的算力可以同時(shí)源源不斷的給區(qū)塊鏈提供安全保護(hù)。更重要的，只有真實(shí)的存儲(chǔ)需求產(chǎn)生，才會(huì)要求礦工計(jì)算，避免了礦機(jī)挖礦時(shí)的貪婪耗電。因?yàn)殡娔X會(huì)在沒(méi)有計(jì)算任務(wù)的時(shí)候，盡可能的進(jìn)入低功耗模式。

最終，礦工不會(huì)將自己的算力出售給礦池，而會(huì)選擇本地消費(fèi)算力，直接盈利。這就像如果你在打游戲的時(shí)候，游戲使用了顯卡的算力，你就沒(méi)有辦法同時(shí)用顯卡挖礦，因?yàn)橛螒驎?huì)卡。如果算力用于文件編碼等有用的計(jì)算，就不可能再接入礦池。正是這個(gè)簡(jiǎn)單的原理，從理論上規(guī)避了礦池。基于 EcoPoW 區(qū)塊鏈則不再被二三十家大礦池控制，轉(zhuǎn)而變成一個(gè)更中心化的基礎(chǔ)設(shè)施。最終，我們將迎來(lái)一個(gè)數(shù)萬(wàn)家礦工全部獨(dú)立挖礦的，沒(méi)有礦池的去中心化的區(qū)塊鏈。這一去中心化程度，有機(jī)會(huì)超過(guò)目前去中心化項(xiàng)目的天花板——比特幣網(wǎng)絡(luò)。

為了使用 EcoPoW，我們需要使用此理論，構(gòu)建全新的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)。區(qū)塊鏈存儲(chǔ)的落地會(huì)給未來(lái)其他應(yīng)用，提供很大的技術(shù)支持和想象空間。另外，如果比特幣在挖完了 2100 萬(wàn)個(gè)幣以后，僅靠交易手續(xù)費(fèi)，有可能會(huì)因?yàn)闊o(wú)法支付全世界礦工的電費(fèi)，這會(huì)導(dǎo)致保護(hù)區(qū)塊鏈的算力迅速下降。此時(shí)，把 PoW 升級(jí)成 EcoPoW 也可能是一種解決方案。

最后，我們從能源的角度分析，能夠用于比特幣安全保護(hù)的總電量，取決于比特幣的總量和單價(jià)。我們粗略的計(jì)算：總電量 = 幣總量 * 最高單價(jià) / 最便宜的電費(fèi)。假設(shè)幣總量 2100 萬(wàn)固定不變，只有幣價(jià)持續(xù)上漲，才能不斷的給區(qū)塊鏈提供更多的能源購(gòu)買(mǎi)力。但是我們都知道，沒(méi)有什么可以永遠(yuǎn)漲下去。EcoPoW 為區(qū)塊鏈安全帶來(lái)了全新的思路，徹底打破了原有的安全天花板。這很像《國(guó)富論》里提到的 “借由追求他個(gè)人的利益，往往也使他更為有效地促進(jìn)了這個(gè)社會(huì)的利益”，礦工在追求實(shí)際的存儲(chǔ)資源利潤(rùn)的同時(shí)，保護(hù)了區(qū)塊鏈安全，存儲(chǔ)交易越繁榮，區(qū)塊鏈的安全保護(hù)更高。在這個(gè)信息爆炸的社會(huì)，我們永遠(yuǎn)不缺文件存儲(chǔ)的需求，基于 EcoPoW 區(qū)塊鏈將獲得免費(fèi)的高安全保護(hù)，無(wú)需依靠coin來(lái)激勵(lì)。