幾乎每個人從事區(qū)塊鏈媒體行業(yè)的人，都是痛并快樂者?？鞓?，是因為這個行業(yè)的媒體有高收入，行情好的時候，一篇文章頂其他行業(yè)文章的好幾倍；痛，是因為隨著媒體行業(yè)的發(fā)展，想產(chǎn)出一篇內(nèi)容，耗費精力多，光是從選題上，已經(jīng)不是天天有話題。

“我們之所以需要區(qū)塊鏈，是因為對于中心化系統(tǒng)最大的擔(dān)憂不是作惡代價的大小，而恰恰是作惡成本無法估計、無法量化。

作惡的回報并不限于系統(tǒng)內(nèi)，還可以在系統(tǒng)外。即便是最透明的上市公司，我們也無法獲知股東的所有收益來源，因此，也就無法量化他們能夠通過作惡在系統(tǒng)外獲得多少利益。

無論是POS還是POW，當(dāng)區(qū)塊鏈中「大節(jié)點」過于集中的時候，我們將面臨和中心化系統(tǒng)一樣的問題——我們無法量化系統(tǒng)的安全性，于是，只好把安全性寄托于對于節(jié)點的信任，而不是可量化的作惡成本上?！?/p>

這是任博士關(guān)于 POW vs POS 的第三篇，這也將是本系列的最后一篇文章。

“由于POW和POS（或者其他的什么算法）在不同屬性上各有千秋，所以它們各自適用于不同的場景，于是他們會在現(xiàn)實中并存，不同的區(qū)塊鏈可以用不同的算法?！?/span>

這似乎是現(xiàn)在更流行的看法，也是個更模棱兩可和左右逢源的看法。

但這并不是我的看法。

我的看法其實已經(jīng)在上兩篇文章里表達(dá)的很明確了，我認(rèn)為——

在安全性面前，其他的特性都是末節(jié)。

同樣的，我認(rèn)為安全性上遜色的算法，就是差一些的算法。

于是，我們又回到了上次我們想要討論、但還沒有討論的問題——

我們究竟需要什么樣的共識算法。

其實，以上的論點放在2-3年前可能關(guān)注度會更高。在很多人看來，就算我寫擴(kuò)容、分片或者鏈下技術(shù)，都已經(jīng)是屬于前兩年的、過時了的東西了。更何況是“POW”、“安全性”這種似乎從n年前公鏈項目爆炸的年代就在討論、結(jié)果到了大部分公鏈都死了也沒有結(jié)果，于是到現(xiàn)在雙方都決定各退一步說：“兩者互有優(yōu)劣適用場景不同”的話題。

那么，我為什么還要寫這個問題呢？為什么不去寫一些更熱門的話題，例如Defi，例如鏈上治理，例如Staking Economy，例如價值捕獲，例如生態(tài)建設(shè)等等……

因為在我看來，這個問題并不過時，而且，從未如此重要過。

因為以上的所有問題，在我看來都是安全問題。

因為區(qū)塊鏈本身，解決的就是安全問題。

“安全”是指這個系統(tǒng)能夠可靠地按照我們的設(shè)想，做它該做的事

那么，什么是共識算法的安全性？

一方面，在之前的兩篇中我們已經(jīng)介紹了——“所有人都認(rèn)為的安全”，并不是真正的安全性。同時，“在現(xiàn)實中沒有被攻破”，也并不是安全性的保證。

那么，理論上的安全呢？有了論文，有了數(shù)學(xué)證明，總該夠安全了吧。

其實也不盡然。

從理論上，我們可以從分布式系統(tǒng)的方法證明共識算法是拜占庭容錯的，或者，可以從密碼學(xué)的角度證明其中所有采用密碼學(xué)的機制都是安全的，我們還可以用Bitcoin backbone protocol里的模型證明某個算法適用于區(qū)塊鏈共識，因為它擁有和比特幣一樣的特性，然而所有這些關(guān)于安全性的證明都是基于某些理論上的模型或者假設(shè)，并不代表它們在現(xiàn)實之中就一定是安全的。

例如，BFT里關(guān)于超過2/3誠實節(jié)點的假設(shè)，對于不同的算法，這個假設(shè)的成立與否是不一定的——如果你要求誠實節(jié)點安裝某個客戶端，這個客戶端每十分鐘驗證1MB的交易，那么多數(shù)節(jié)點可能可以是誠實的；但如果這個算法要求誠實節(jié)點每秒鐘驗證1M的交易，那么很多帶寬和計算能力達(dá)不到要求的節(jié)點顯然是無法完成的，于是，在BFT的模型里，這些節(jié)點就會變成“不誠實”的。而這個時候，如果說每個節(jié)點能夠收到相應(yīng)的激勵的話，他們又會變得誠實起來。于是，一個證明是拜占庭容錯的算法，未必在現(xiàn)實中是安全的，而一個能容錯1/3的算法，在現(xiàn)實中，也未必一定比容錯1/5要更安全。

另一個例子就是，不考慮自私挖礦的話，比特幣從理論上來講是“安全的”，因為我們的假設(shè)是“惡意節(jié)點無法控制超過50%的算力”。但是我們之前已經(jīng)說了，這個假設(shè)本身并不實際，首先獲得50%算力的難度很低，其次在實際之中一些POW項目50%以上的算力就控制在一個或幾個節(jié)點手中。

換句話說，實際上，即便在學(xué)術(shù)界，目前也沒有一個確切的定義，或者說一個公認(rèn)的，非常貼合實際的模型來描述現(xiàn)實中對于區(qū)塊鏈系統(tǒng)“安全”的標(biāo)準(zhǔn)，于是，我們也無從證明，到底什么才是“安全”的共識算法。

一個能夠證明的，安全的共識算法，只是說明了它在某些假設(shè)下和某些模型中的安全性。雖然這總比沒有證明好，但是，在我們還在尋找一個能夠更好地描述區(qū)塊鏈的模型時，說這種算法就是我們在尋找的“安全”的共識算法，區(qū)塊鏈系統(tǒng)用了他們就可以高枕無憂了，還為時過早。

那么，什么才是“安全”的區(qū)塊鏈共識算法呢？

這里我說的安全并不是傳統(tǒng)信息安全里面講的安全性。

這里，“安全”是指這個系統(tǒng)能夠可靠地按照我們的設(shè)想，做它該做的事。

這件事，在我看來，凌駕于其他一切屬性之上，是區(qū)塊鏈共識算法的首要責(zé)任。

因為，區(qū)塊鏈的首要責(zé)任，也是安全。

這又是一個相當(dāng)“非主流”的觀點——我猜很多人會說：“區(qū)塊鏈的首要責(zé)任不是去中心化嗎？”

當(dāng)然，我承認(rèn)，去中心化很重要，去中心化是區(qū)塊鏈最大的特點，是區(qū)塊鏈與中心化系統(tǒng)最大的不同，如果沒有了“去中心化”，那么區(qū)塊鏈也就不能稱之為區(qū)塊鏈了。

但是，別忘了比特幣誕生于整個密碼朋克小組的初衷，我們需要去中心的原因，不還是因為我們不相信中心化系統(tǒng)的安全性和可靠性，也就是說，雖然一個中心，例如銀行，例如政府，告訴我它會做一些事，告訴我們“這是數(shù)字貨幣，這里面的錢記在我的系統(tǒng)里是安全的，請放心”，但是，我們其實并不完全相信它會遵守我們的約定，而可靠地做這件事嗎？

所有區(qū)塊鏈領(lǐng)域的從業(yè)者，都應(yīng)該記住一件事——

我們需要區(qū)塊鏈，但其他人并不在乎，他們需要的是一個更好的系統(tǒng)——無論它是中心化的，還是去中心化的。

所以，我們需要去中心化，但它的目的是，我們需要通過提供一個去中心化的區(qū)塊鏈，使得我們能夠更好地量化它的安全性，而不需要依賴于對于某個中心的信任，最終，得到一個比中心化系統(tǒng)更安全的系統(tǒng)。

因此，如果天平的兩邊是去中心化和安全性——那么無論如何我都會選擇安全；如果天平的兩邊是一個“更去中心化、但不那么安全的系統(tǒng)”和一個“不那么去中心化、但更安全的系統(tǒng)”，那么我無論如何都會選擇后者。

但是，在目前的階段，我們確實需要去探索性地嘗試那些“不那么安全、但是更去中心化”的方法，但是請一定謹(jǐn)記，如果我們都往這個方向走，并且不回頭地走得太遠(yuǎn)，那么最終被拋棄掉的，將不是一個系統(tǒng)而已，而是整個區(qū)塊鏈技術(shù)。

因此，在我看來，安全是第一位的。

換言之，我們可以不在乎一個區(qū)塊鏈?zhǔn)遣皇悄軌颉坝行У亍弊鏊撟龅氖?，是不是能夠“快速地”做它該做的事，是不是能夠“足夠去中心化地”做它該做的事，甚至，我們可以不在乎它是不是能夠“?jié)能地”做它該做的事，我們更不在乎它做事的方法是不是足夠簡潔，足夠優(yōu)雅，足夠吸引所有人參加生態(tài)建設(shè)，或者是不是能夠自行啟動，自行進(jìn)化，自我治理，自發(fā)形成一個健康的生態(tài)……

因為除了“可靠”這一點，其他的我們早就在中心化系統(tǒng)里實現(xiàn)過了。

沒錯，我們也許的確只知道如何在中心化的場景下實現(xiàn)以上的這些，而不知道如何在去中心化的情況下實現(xiàn)這些，而這點的確是目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的重點，也是目前媒體和這個圈子聚光燈下的焦點。

然而，如果沒有安全性，這一切都成了無源之水，無本之木。

因為我們無法回答的問題是——

即便我們能夠做出一個去中心化的系統(tǒng)，即便我們找出了以上一切的去中心化實現(xiàn)方法，但是，如果實現(xiàn)這些所有功能的系統(tǒng)不可靠，安全性無法量化，甚至說，最終安全性還是主要取決于對于某個中心、某個創(chuàng)始人、某家公司、某些礦工的信任，那么我們究竟是為什么要放棄已然成熟的中心化方案，來使用區(qū)塊鏈系統(tǒng)？

換句話說，我們之所以推崇區(qū)塊鏈，投入這個領(lǐng)域之中，不就是因為我們認(rèn)為一個中心化系統(tǒng)不夠“可靠”，因此，我們希望用“算法”來代替“信任”，用“機器”來取代“人”嗎？

更何況，正如我以上所說——其實，一切我們正在討論的，歸根結(jié)底仍舊是安全問題。因為無論是鏈下技術(shù)，鏈上治理，激勵機制，生態(tài)建設(shè)，經(jīng)濟(jì)模型……所有的這些，只要在鏈上實現(xiàn)，就都會回歸到區(qū)塊鏈共識算法的安全問題——

如果共識算法不安全，憑什么相信節(jié)點會執(zhí)行鏈上治理投票決定的決策？

如果共識算法不安全，憑什么認(rèn)為節(jié)點會誠實地對于激勵進(jìn)行分配？

如果共識算法不安全，憑什么認(rèn)為它天然就成了所謂價值互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施？

如果共識算法不安全，憑什么可以將區(qū)塊鏈當(dāng)做一個可信第三方使用，在上面構(gòu)建側(cè)鏈、支鏈，運行Dapp，并且搭建一整個生態(tài)？

這也是我之所以認(rèn)為這篇東西并不過時，而且，恰恰需要在此時出現(xiàn)的原因——

最近以來，關(guān)于共識算法問題的降溫和公鏈的退潮，讓資本和輿論都開始追逐新的話題和項目。于此同時，也帶了了這種盲目樂觀地將共識算法當(dāng)做一個成熟的基礎(chǔ)設(shè)施的幻覺，而完全忽略了一個事實——

我們最常用的，也是最司空見慣的被認(rèn)為是絕對安全的POW，實際上遠(yuǎn)比我們認(rèn)為的要不安全得多。以及，我們其實一直在討論的POW vs. POS的問題，始終都沒有一個結(jié)果。所有人都在憧憬區(qū)塊鏈的未來，設(shè)想著怎么圍繞區(qū)塊鏈搭建生態(tài)，怎么利用區(qū)塊鏈重塑經(jīng)濟(jì)，怎么通過區(qū)塊鏈改變世界的時候，只有很少的人和很少的聲音在關(guān)注究竟這個區(qū)塊鏈究竟能不能用，安不安全。

因此，我們始終需要這種回歸本質(zhì)的討論和研究——我們，究竟需要怎樣的共識算法。以及，一個真正安全的區(qū)塊鏈，應(yīng)該是什么樣的。

我們需要一個衡量區(qū)塊鏈安全的標(biāo)準(zhǔn)

這個問題，其實從前面一段的分析中我已經(jīng)表達(dá)了我的看法——一個區(qū)塊鏈的共識算法的第一標(biāo)準(zhǔn)，是能夠可靠地實現(xiàn)它設(shè)計的功能。我們必須知道，當(dāng)我們用算法來代替“信任”的部分，得出的共識一定是可靠的，而且，它的可靠程度是可以量化的。否則，整個區(qū)塊鏈就毫無意義，因為它能做到的一切中心化系統(tǒng)也能做到，甚至做得更快更好，然而，我們并不能確定它比中心化系統(tǒng)更可靠。

這種可量化的安全，僅滿足于“我們覺得是安全的”的層面是不夠的，停留在“從來沒有發(fā)生過”的層面也是不夠的，甚至，停留在“我們可以從理論上證明”的層面，在早些年的探索時期也許還勉強夠用，放在巨量資本已經(jīng)開始在上面搭建生態(tài)的現(xiàn)在，也顯得捉襟見肘了。我們需要一種量化的分析方法和模型，來計算一個共識算法的安全性，更理想的狀況是，我們能夠根據(jù)共識算法的應(yīng)用場景需求，來具體量化每一個屬性的安全性。

比如，一個安全的哈希函數(shù)，我們可以計算出需要多少計算能力才能“破解”它（找到一個沖突），于是，我們可以根據(jù)相應(yīng)硬件的價格和時間，量化出哈希函數(shù)的攻擊成本。同理，我們也可以算出橢圓曲線加密的攻擊成本。實際上，在信息安全的領(lǐng)域里，這樣的分析從理論到實踐上，都是十分常見的。

現(xiàn)在，我認(rèn)為，是時候?qū)⑦@樣的模型擴(kuò)展至區(qū)塊鏈的領(lǐng)域了，盡管我們需要克服許多困難——

最核心的問題就是，我們要怎么定義安全，以及怎么定義攻擊，而這點對于區(qū)塊鏈而言并非易事。

以比特幣為例，如果我們以密碼學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來評估比特幣的話，它的安全性是漏洞百出的——比如，對于哈希函數(shù)，我們認(rèn)為只要有比窮舉更好的方案，這個哈希函數(shù)就是不安全的。但是，對于比特幣，且不說最著名的“自私挖礦”的問題，單從比特幣鏈上存在的空塊來看，很顯然礦工有比“誠實”地挖出區(qū)塊更有利的方法。有人可能會說——這并不影響安全性，但其實這影響到了比特幣的活性，就如同“粉塵攻擊”，也是影響活性的攻擊。

而這也是目前對于區(qū)塊鏈共識算法安全性的證明的局限所在——想要證明算法的絕對安全，我們就只能在假設(shè)的實際性上作出犧牲——例如，我們需要假設(shè)50%以上的算力是誠實的，或者2/3以上的節(jié)點是誠實的，而無法顧及這種假設(shè)背后的現(xiàn)實性，比如，是否有足夠的激勵讓這些節(jié)點誠實地去執(zhí)行算法中的每一個步驟，或者，在應(yīng)用的場景下，我們是否能做出這樣的假設(shè)。這種做法的弊端在之前的POW算法容易被51%攻擊的分析中已經(jīng)很明顯了——我們當(dāng)然可以對于所有的資源都做出“大多數(shù)人都誠實的假設(shè)”，但是，如果這個假設(shè)在現(xiàn)實中并不成立，那么采用這個假設(shè)證明了安全性也毫無意義。

另一方面，共識算法的安全性是與它的應(yīng)用場景相分離的。對于一個共識算法是否安全，我們要么通過BFT證明“它可以達(dá)到拜占庭容錯”，能夠?qū)τ谒袛?shù)據(jù)達(dá)成一致和活性，要么通過Bitcoin Backbone Protocol的模型證明我們可以得到一個增長的，一致的賬本。也就是說，前者，我們將區(qū)塊鏈視為一個拜占庭容錯的分布式數(shù)據(jù)庫，后者，我們將區(qū)塊鏈視為某種類似比特幣的分布式賬本。然而，在此之上區(qū)塊鏈的應(yīng)用卻已經(jīng)遠(yuǎn)超分布式數(shù)據(jù)庫和賬本的范疇了。例如，對于分布式賬本，一致性的重要性高于活性（所以可能很多人會認(rèn)為空塊不算是對于比特幣安全性的破壞）。

因此，比特幣的POW算法并不保證交易的活性，而僅僅保證能夠被上鏈的交易的活性，同時用交易費的模型鼓勵礦工盡可能地將交易添加上鏈，即保證“交易費給得足夠多”的交易的活性。然而，當(dāng)將這種共識算法用于其他對于交易活性要求高的應(yīng)用時就可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題——例如FOMO3D實際上就是受到了針對于以太坊交易活性的攻擊，而盡管比特幣以及以太坊的模型不保證交易活性這件事對于業(yè)內(nèi)人士都不是秘密，但是不可否認(rèn)的是，既然以太坊或者其他的區(qū)塊鏈具有這樣的應(yīng)用，在共識算法安全性分析的時候把這種情況排除在外，本身也說明了這個模型并不完備。

因此，我們需要一個更實際，從應(yīng)用出發(fā)，面向目標(biāo)和場景的對于區(qū)塊鏈安全性的評價標(biāo)準(zhǔn)，并且：

1、相比于每一個機制的可證明的安全性，我們更關(guān)注這個系統(tǒng)是不是能夠達(dá)成它應(yīng)有的功能。

2、相比于在一些條件限定下的絕對安全性，我們更關(guān)注在現(xiàn)實語境下的相對安全性。這點和我們之前的分析是一致的，也就是說，我們更關(guān)心——想要破壞這個系統(tǒng)，使得它沒法做它該做的事情的代價有多大。

3、然后，對于“應(yīng)有的功能”相對應(yīng)的特性，我們應(yīng)該根據(jù)實際情況來分析他們的重要性——例如，對于貨幣，一致性、活性、抗審查、匿名的需求取決于什么樣的場景。如果黑市是需求，那么匿名可能需要擺在活性之上，但如果把交易和支付作為場景的話，我們應(yīng)該參照一個支付平臺的要求去考慮他們之間的權(quán)重。

以上的定義并不嚴(yán)謹(jǐn)，但是畢竟這只是一個提議，我們不是在寫論文。

從這個角度來講，其實對于數(shù)字貨幣的共識算法而言，我們并不用去考慮51%攻擊，長鏈攻擊，無利益攻擊這些方式和相應(yīng)的條件，也不用去關(guān)心在怎樣的假設(shè)下通過什么樣的算法可以防止他們的出現(xiàn)。

我們該關(guān)心的的問題是——

1、我們需要付出多大的代價才能破壞一致性，進(jìn)行一次雙重支付攻擊：于是，我們可以判斷這個系統(tǒng)可以承載多少價值，而一筆交易的數(shù)額超過多少的時候，我們就需要考慮雙重支付這種可能，并且相應(yīng)地提高確認(rèn)時間，或者，仔細(xì)審視各個節(jié)點的動態(tài)。

2、我們需要付出多大的代價才能破壞活性，每延遲一次出塊或者一分鐘達(dá)成共識：于是，我們可以知道需要即時確認(rèn)的交易中，我們有可能會遭到多大的損失。然后，對于FOMO3D這樣的“游戲”，我們會知道當(dāng)一個幣賣到多少錢的時候，就已經(jīng)可能不安全了。

3、我們還需要知道需要付出多大的代價才能破壞抗審查：于是，我們可以知道，比特幣其實并不是一個完全自由的貨幣，當(dāng)代價足夠高的時候，我們是可以消滅掉某個地址的活性的。

4、然后，對于匿名貨幣，我們需要知道多大的代價，可以破壞匿名性，于是可以追蹤到一筆錢的來歷，或者是標(biāo)記一個地址的身份。

以上，是對于“貨幣”這個功能而言的——這是我們的起點。

而之后，最理想的狀態(tài)是，我們應(yīng)該對于區(qū)塊鏈所能實現(xiàn)的所有功能，判斷它們所需的性質(zhì)，然后，量化它們的安全性。

那么，在這里，去中心化的位置在哪里呢？

對于去中心化的要求，已經(jīng)融入安全性的標(biāo)準(zhǔn)之中了——畢竟，去中心化是手段而不是目的：一個過于去中心化的系統(tǒng)，將面臨著和中心化系統(tǒng)同樣的風(fēng)險，即作惡的成本不可控。

而同時，一個過于中心化的系統(tǒng)中，共識算法也將失去意義。

因此，在安全性標(biāo)準(zhǔn)中，我們必須也將它的去中心化程度納入考量。

1、我們需要衡量實際參與共識節(jié)點的大節(jié)點的數(shù)量。

2、我們需要知道這些節(jié)點的信息，來評估他們在鏈外獲益或者合謀的可能性。

3、同時，我們還需要確定，這些節(jié)點確實有能力維護(hù)這個系統(tǒng)的安全。

正如之前所說，一個理想的，安全的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，是由足夠多數(shù)量的，身份已知的大節(jié)點來維護(hù)的。

于是，我們需要知道：

1、他們是否有足夠的動力來維護(hù)這個系統(tǒng)——他們是否有足夠的收益。

2、這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定——他們是否也能夠決定系統(tǒng)的發(fā)展方向。換言之，我們怎么保證未來整個系統(tǒng)還是有足夠的大節(jié)點來維護(hù)，而不是共識節(jié)點會由于系統(tǒng)未來的發(fā)展方向與期待不符而逐漸退出或者分叉，重新導(dǎo)致中心化。因此，我們需要評估的決策機制是否能夠代表共識節(jié)點的權(quán)益。

3、同時，我們還需要保證，所有在系統(tǒng)中有利益的群體，都應(yīng)該能夠參與共識。

于是，我們需要激勵機制，鏈上治理等等其他的機制——

一切，歸根結(jié)底都是安全問題。

寫在最后

這是我關(guān)于POW和POS討論的最后一篇，這三篇的內(nèi)容和長度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我的預(yù)期，可能是進(jìn)入這個領(lǐng)域以來看到聽到的東西太多，積攢了很多東西不吐不快的緣故。

之前，我寫過專業(yè)的在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的頂會上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，也一直致力于在知乎上寫一些客觀的和中立的科普性文章，我一直致力于避免的，就是在這個本來就混亂的行業(yè)中引入新的混亂——因此，我一直只寫一些已經(jīng)成為這個領(lǐng)域基礎(chǔ)的論文和技術(shù)，但不愿意寫太多新的、未經(jīng)證實或者檢驗的結(jié)論，盡管有些結(jié)論我認(rèn)為是正確的。甚至于，即便我的文章已經(jīng)被接受甚至發(fā)表，我也不太愿意在我的專欄里介紹它們。

然而這一個系列和之前我寫過的所有文章都不同，這一篇里更多的是個人的觀點和判斷，其中，我可能提出了不少“政治不正確”的，“大家不喜聞樂見”的，“在業(yè)內(nèi)尚有爭議”的，或者“所有人都知道但是沒有人愿意說”的觀點，因此，自從文章發(fā)表以來也或多或少引起了一些爭論——而這些都是我原來一直想要避免的。

之所以做出這樣的改變，其實關(guān)鍵的原因還是我在文中說的那點——資本和市場追逐新噱頭的腳步是不會停下等技術(shù)發(fā)展的，于是，當(dāng)這個領(lǐng)域所有的人似乎都已經(jīng)開始盲目樂觀地考慮長期發(fā)展的時候，我們需要反思一下——我們做的這些東西，真的“夠安全”嗎？

來源：橙皮書