从“安全”视角观察 Staking Economy 的必要性

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「理解区块链的安全问题，有助于我们从根源处理解 Staking Economy 的意义。」

撰文：李画

致谢：Genaro CTO 吴为龙

PoS 区块链正在变得流行，Staking Economy 成为热门话题。

为什么 PoS 需要 Staking Economy，很大程度上与链的安全问题相关。区块链的安全涉及诸多层面，但我们通常指的是一条链上的记录不会轻易被「坏人」篡改的这种安全性，文中所说的安全也特指这一种。

理解链的安全问题，也许有助于我们从根源处理解 Staking Economy。

安全：从算力门槛到节点门槛

由于区块链特殊的账本结构，篡改基本只在一条「坏人」的链取代了「好人」的链成为主链时发生，在最长链原则下，也就是「坏人」的链的长度超过了「好人」的链的长度。

在 PoW 共识下，这种安全问题被称作「51% 攻击」；在 PoS 共识下，51% 攻击不再存在，与之相对应的攻击手段是「Long-Range Attacks 远程攻击」。

1. PoW：51% 攻击

想要篡改账本，首先要能够「写」账本，因此，成为记账节点的门槛是保障区块链安全的第一道关卡。

在 PoW 共识下，这道门槛并不高，只要拥有算力即可，算力在此处指可以算出哈希值的计算能力。但拥有算力并不代表能篡改账本，拥有足够的算力才可能篡改账本。

其原因在于 PoW 需要工作量证明，能够生产出更多的区块完全是由算力决定的。理论上，只要「坏人」的算力比「好人」高，也就是在总算力中占比超过 50%，「坏人」就可能生成一条更长的链，这也是我们把 PoW 下的攻击称为「51% 攻击」的原因。

所以，PoW 链的安全是由算力保障的。也就是说，一条链的算力越高，该条链的安全门槛越高，攻击者越难以进入该系统进行破坏工作。

2. PoS：Long-Range Attacks

与 PoW 链相同，在 PoS 链下想要篡改账本首先也需要能够「写」账本，在没有更好的说法之前，我们暂且也称之为「需要拥有算力」。

算力在此处不是指计算能力，因为在 PoS 中生成区块不取决于是否算出了哈希值，而取决于该节点是不是记账节点。我们可以把PoS 下的算力认为是「抵押代币参与 Staking 的能力」，只要算力的名次满足链的要求，就能够成为节点，参与记账。

因为 PoS 不需要进行工作量证明，节点只要拥有了能够实现记账权的算力，就能「走捷径」生成一条更长的链，从而篡改账本。

「坏人」可以直接从创世区块开始制造分叉，而不是像 PoW 那样只能从当前区块生成分叉，这是我们把 PoS 下的攻击行为称为「Long-Range Attacks」的原因。（编者注：此处指没有更多限制条件的纯 PoS，实际的 PoS 会复杂很多）

能否成为记账节点取决于该节点参与 Staking 的代币价值在所有参与 Staking 的代币价值中的占比，因此「坏人」的攻击成本主要是由该种代币的总价值决定的。

所以，对应于PoW 链的安全由计算能力保障，PoS 链的安全是由代币的价值来保障的。也就是说，一条链的代币总价值越高，该条链的安全门槛越高，攻击者越难以进入该系统进行破坏工作。

不过，上述讨论是为了理清主要线索而假设的纯 PoS 模型，实际 PoS 中的安全门槛会被不同的机制和共识提高，不同链的安全问题有较大不同。主要包括两个方面：

提高成为记账节点的门槛：在一些 PoS 链中，并不是参与 Staking 就有资格参与记账。比如在提供分布式存储的公有链 Genaro 中，记账节点除了需要抵押代币，还需要提供存储

通过共识算法提高区块上链的门槛：如今主流的 PoS 几乎都采用「BFT+PoS」共识，比如以太坊、波卡、Cosmos，新区块需要被 2/3 节点验证。

Staking Economy 的必要性

除开比特币、门罗等等加密货币类型的区块链，公链和跨链更多是作为一种基础设施存在，它们要做的工作是保护承载在链上的资产的安全，而链上资产的安全又是由整条链的安全来保障的。

这属于常常被探讨的「公链捕获公链之上的应用或协议的价值」的话题，「安全」是价值捕获的重要手段：一条链承载的价值越高，要求这条链的安全性越高；链的安全性越高，需要这条链上的代币的总价值越高，具体的逻辑见上一小节对 PoS 安全问题的分析；代币的总价值越高，带来的是这条链的价值越高。

代币对链的安全的重要性，决定了链对链上资产价值的捕获，同时也决定了 PoS 下的 Staking Economy 的必要性。

假设一条链的代币持有者几乎不参与 Staking，那么「坏人」只需要获得极少的代币就能「承包」记账节点，哪怕这条链上的代币价值很高，作恶的人也不需要付出多少成本就能破坏链的安全。

所以PoS 链必须通过 Staking Economy，鼓励代币持有者参与到 Staking 中来，如果所有的代币都参与进来，这条链就实现了其能力范围内最高的安全性。

此处有一个延伸话题可以讨论：对于链的安全来讲，代币全部参与到 Staking 是最理想的状态，但这样一来就削弱了流通性，代币作为支付工具、交换媒介等等的功能就会丧失；反之如果我们需要把代币用于支付或其他用途的抵押，链的安全性又会被削弱。

所以双代币是否是 PoS 系统中理想的模型？一种代币用于保障安全，同时完成价值的捕获；一种代币作为交换媒介，是「稳定币」。

从安全视角重新观察 PoW 与 PoS 的经济逻辑

PoW 链和 PoS 链面临不同的安全问题，也因此决定了它们不同的经济逻辑。

有一种观点认为 PoS 共识下设计了 Staking 是一种锁住代币以提升币价的方法，这其实是对因果关系的一种倒置。PoS 链必须通过 Staking 保证安全，代币被锁住只是其带来的一种后果。

也有一种观点认为 PoW 链比 PoS 链更加安全，这是有待商榷的。算力门槛不高的 PoW 链，特别是新生的 PoW 链是脆弱的，就跟价值不高的 PoS 链一样。

PoW 已经走过了十年，用事实证明了它的可信赖；PoS 刚刚萌芽，正在展现自己的生命力，同时也可能带来很多新问题，但这一切都值得我们去期待、去探索。

参考资料：

1. 《Long-Range Attacks: The Serious Problem With Adaptive Proof of Work》，Vitalik Buterin

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