从长铗到王小川：再谈区块链的不可能三角理论

早前关于比特币从pow转到pos有很多的争论。认为加密货币已经分成2条道路，一种是能源密集型，一种是节能环保型。在未来较长的一段的时间内（5年以上），环保节能型货币将因其成本优势开始挑战能源密集型货币。然而正如工作量证明（PoW）其实并非中本聪发明（早在1998年，尼克·萨博就提出了工作量证明的思想，用户通过竞争性地解决数学难题，然后将解答的结果用加密算法串联在一起公开发布，构建出一个产权认证系统）。

PoS的迷惑之处在于，它是一个表面上的去中心化系统，人人都可以挖矿，你为维护网络安全而得到的回报，只和你持有的币天（币的数量*天数）有关系，而与计算机性能无关。

一个理想的去中心化安全验证系统，应该让用户心甘情愿的打开客户端，去验证交易，否则，该系统将不可持续。比特币是通过挖矿激励来实现这一机制，PoS同样也设置有激励，它不要求验证者完成一定数量的计算工作，而是要求验证者对某些数量的钱展示所有权。

在PoS模式下，人人挖矿不可持续，它势必跌入一个赢家通吃的黑洞之中。假设电力成本均为3币，大户持有10000币天获得100个利息币，小户持有100币天，获得1利息币，大户得到的币会比小户多得多，如此以来，小户将倾向于关掉客户端，大户则倾向于囤积币天，并获得更多的利息币，这是一个致命的均衡。（表1）

POS博弈收益矩阵

PoB的工作方式类似，如果你不使用这些币，它们会在不可用的交易中被销毁。过一段时间，它们会被用来创造一个新的区块。如果你打开客户端验证交易，就会获得新币或者手续费，这笔收入大于已销毁的币的价值。假设电力成本均为3币，大户持有10000币在一段时间内将损失100币，小户持有100币，在相同时间内将损失1币。而进行挖矿的话，大户将得到120币，小户将得到2币。如果你是大户，将不得不长年打开客户端挖矿，如果你是小户，将乐于袖手旁观，搭大户的顺风车。

PoB博弈收益矩阵

由以上分析可见，PoS、PoB系统并非真正意义上的去中心化货币，它们均存在设计上的致命均衡，即导向中心化的大户挖矿模式。它们其实是智猪博弈的变体，假设猪圈里有一头大猪、一头小猪。猪圈的一头有猪食槽，另一头安装着控制猪食供应的按钮，按一下按钮会有10个单位的猪食进槽，但是谁按按钮就会首先付出2个单位的成本，若大猪先到槽边，大小猪吃到食物的收益比是9∶1；同时到槽边，收益比是7∶3；小猪先到槽边，收益比是6∶4。那么，在两头猪都有智慧的前提下，最终结果是小猪选择等待（表3）。无论大猪是选择行动还是等待，小猪的选择都将是等待，即等待是小猪的占优策略。在环保型货币中，验证交易的回报正比于用户的货币持有量（或币天），而与电力（或计算力）成本无关，故无论大户是选择开机还是关机，小户的最优策略都是关机。

              智猪博弈收益矩阵

我的朋友鲁斌质疑说，“大户的币越来越多，但是他们相对货币总量的占比并没有改变，因为所有人的币都是同等比例地在增加”。我所要补充的是，人的需求并不是一个线性函数，而是一个凸函数，效用的增加率随收益的增加而递增（图1）。打个比方，同比例发钱，富人可以领10000币，穷人可以领1币，条件是打开客户端，那么很显然，穷人没有足够的欲望去领钱，富人却乐在其中，这同样会导致中心化。像我这样只有几百PPC的，打不打开客户端无所谓，但对那些拥有10万PPC的人来说，打不打开客户端区别大了。

在此，我提出一个三元悖论：去中心化、安全、环保构成一个不可能三角形（如图2），设计一个既环保又安全的密码学货币，它必然是中心化的，比如PPcoin、Nextcoin、Ripple，它们要么本身就是中心化的架构，要么其去中心化的架构不可维持，它们本质上仍是PayPal、网银一样的中心化验证机制；设计一个既环保又去中心化的密码学货币，它必然是不安全的，比如IP投票制的P2P货币，中本聪起初就已排除了这种可能，他认为“如果决定大多数的方式是基于IP地址的，一IP地址一票，那么如果有人拥有分配大量IP地址的权力，比如僵尸网络，就有可能主宰比特币网络”。设计一个安全的去中心化货币，它必然是以付出能源与计算力为代价。工作量证明是以去中心化形式构建安全产权认证系统的第一个解决方案，也可能是唯一解决方案。