以太坊如何平稳过渡PoS?矿工噩梦“难度炸弹”或成唯一解

分类: 比特币行情 /2018-06-03/阅读:

以太坊的创始人把以太坊发展分为4个里程碑阶段:前沿(Frontier)、家园(Homestead)、大都会(Metropolis)和宁静(Serenity)。以太坊目前正处于第3阶段:大都会之拜占庭阶段。自从前沿阶段以来,“难度炸弹”(增加ETH开采难度的协议)就被编入了以太坊区块链。

 “难度炸弹”因何而生?

以太坊的最后一个里程碑(宁静阶段)将带来一个重大变化:以太坊的区块链共识算法将从工作量证明(PoW)变为权益证明(PoS)。也就是说,在以太坊网络能够从PoW切换到PoS之前,必须将矿工从PoW区块链切换到PoS区块链。

试想一下,矿工花费了大量的资金购买设备用于挖矿,然而随着PoS的到来,这些设备将变得一文不值。如果不能阻止矿工停留在PoW上继续挖矿,那可能将会创建三种以太坊加密货币:ETC、ETH-PoW、ETH-PoS,这对以太坊来说绝对是个噩梦。原因很简单,这不仅会降低以太坊的可信度和经济价值,还会稀释整个系统的哈希值比例,使其更容易遭受黑客攻击。

因此,为了确保以太坊的矿工能加入到新的区块链,开发团队引入了“难度炸弹”机制。

2015年8月4日,前以太坊首席商务官Stephan Tual的博客文章首次提及了“难度炸弹”。

“很多人一直想知道我们如何在宁静阶段实现从PoW到PoS的切换。这将通过新引入的难度调整计划来处理,该计划在未来16个月内将平稳地保证硬分叉点......它的工作原理如下:从20万的区块高度(时间约为2015年8月下旬)开始,挖矿难度将开始经历指数型增长,大约一年后,难度会明显增加。到那个时候(大概就是宁静里程碑发布时),挖矿难度的大幅增加将使出块时间变长。”

以太坊在家园阶段的难度调整算法使其出块时间始终稳定在15秒。而"难度炸弹"会使难度系数呈指数增加,从而出块的时间也会显著增加,直到最后几乎挖不出区块,到那时,矿工除了转向新的PoS协议将别无选择。

以太坊“冰河时代”

2016年9月7日,提高采矿难度的协议被引入以太坊网络。根据Tual的估计,到2016年12月,验证区块将变得非常缓慢,慢到以太坊网络上的活动仿佛被冻结一般。这就是“难度炸弹”也被成为“冰河时代”的原因。

然而,到2016年12月,区块时间并没有显著增长。2017年3月,以太坊联合创始人VitalikButerin在Reddit上发布了有关“难度炸弹”的消息:

“事实证明,随着上一次硬分叉(家园阶段)带来的难度调整算法的改变,冰河时代的到来会非常缓慢。从350万的区块高度开始,接下来的10万个区块(约1个月)中,平均出块时间为25秒。”

“再接下来的10万个区块中(约1.4个月),出块时间为35秒;再往下的2.2个月里,出块时间约55秒;再往下的3.8个月里,出块时间为95秒……再往后的26个月,出块时间将达到655秒......最后的冻结直到2021年才会发生(虽然在2017年下半年它就会变得非常烦人)。”

“难度炸弹”原本计划在2017年年底引爆。然而,2017年10月,“冰河时代”再次被推迟。10月16日,以太坊网络升级到大都会阶段,这次硬分叉将“难度炸弹”推迟了4200万秒(1.33年)。因此,到 2018年年底左右,出块时间才可能会增加到30秒。

随着大都会的到来,开发团队将通过其它两个措施使其平稳过渡到 PoS:首先,部署Casper 算法,每 100 个区块将有一个采用 PoS 协议挖出;其次,每个区块的奖励由之前的 5 个 ETH 减少为3个。这些措施是为了在以太坊的最后一个阶段“宁静”到来之前所有的节点都能部署好 PoS 协议并且消除之前遇到的问题。

以太坊如何平稳过渡PoS?矿工噩梦“难度炸弹”或成唯一解

(图)“难度炸弹”影响下的出块速度变化

PoW  vs  PoS

在PoW机制中,计算机进行算法的竞赛。首先解出答案并将新区块广播到网络的计算机获得新的加密货币奖励和区块中的交易费用。由于先算出答案的计算机将获得奖励,因此矿工有动力尽可能多地使用算力,以便获得区块奖励。然而,为了获得更多的哈希算力,矿工们需要花费更多的资源并支付更多的电力成本来运行采矿设备,这就意味着系统需要消耗大量的算力和电力。

以太坊如何平稳过渡PoS?矿工噩梦“难度炸弹”或成唯一解

(图)工作量证明与权益证明

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