关于 PoW 和 PoS

之前一直计划写一篇关于PoS和PoW对比的文章，一直由于各种（懒惰）原因迟迟没有落笔，今天看到社区里有人问到PoW/PoS的相关问题，忍不住就回答了。https://talk.nervos.org/t/nervos-pow/1639/3?u=yaning-u2

区块链的重要意义在于信任的机器和价值基础，对安全的要求非常高。而这种系统一旦有可能发生重大故障，则其价值基础则会完全丧失。这也是为什么构造一个区块链系统非常困难的原因之一。

人类往往在这种关键系统上会设置非常高的可靠度，例如核电站，航天飞机，即便是一个螺丝也有可能导致重大灾难。对于这样的系统，哪怕有万分之一的概率发生致命故障也是不能容忍的。再举一个投资界的例子，如果有一把手枪有一枚子弹，扣动扳机有百分之一的概率会中枪，给你一个选择，给你一千万但是需要对准自己太阳穴扣动扳机，你是否会选择？

所以对于区块链，我们需要考虑在最坏情况下的可能性。在最坏情况下，PoS协议缺乏恢复能力。举一个例子，全网网络由于网络意外情况导致网络掉线或者分区。

这里我们可以简单对比下，假设发生战争或者重大自然灾害，导致全网分区，经过一段时间后网络又恢复重连。这种情况下，对于PoS一旦发生分区，如果形成多个链，网络恢复之后将无法判断哪个链是合法的，因为没有一个客观的标尺来判断。而对于PoW则不存在这种问题，PoW通过对两个链算力简单的判断，即可选择出合法的链。

私钥攻击。对于PoS，由于需要持有者需要时刻签名，所以私钥需要时刻在线。这种情况下，私钥就成为一个非常容易被攻击的点，一旦攻击者获得私钥，就可以获得签名权，做任何恶意处理。如果攻击者通过各种方式控制了大多数的私钥，最终可能会导致网络停止出块或者将持有者的押金罚沒（押金罚沒等同于矿场烧毁）。在PoW中，如果攻击者控制coinbase的私钥，最坏情况是攻击者获得短暂时期的一段收益。如果攻击者通过某种方式短时间内获得大多数算力，最坏情况是在短暂时间内网络容易遭受51%攻击等。我们发现，在PoS中，攻击者一旦短期获取私钥，危害致命；而PoW中攻击者短期获得大量算力，对网络的影响有限。

在PoW中，攻击者即便在拥有算力的情况下，发动攻击行为仍然需要付出大量的电力和时间成本用于挖矿，这样的二次投入，对于整个系统来讲，也是更安全的。

最后PoW的安全是经过历史验证的，虽然近期涌现出大量的PoS的协议，但是每种协议都有非常多的安全假设前提，并没有经受足够多的时间考验。

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