以太坊基金会:ETH将在未来几个月转向PoS,能源消耗至少减少99.95%

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注:原文由Carl Beekhuizen发表在以太坊基金会官网。

长话短说:以太坊在合并完成后的能源消耗至少能减少99.95%。

以太坊将在接下里的几个月完成向权益证明(PoS)共识机制的过渡,这带来了无数种已被理论化的改进。但既然信标链( Beacon chain)已经运行了几个月的时间,我们实际上就可以深入研究具体的数字了。我们很高兴探索的一个领域涉及新的能源使用估算,因为我们将结束在共识上花费一个国家所耗能源价值的过程。

截至目前,还没有任何关于能源消耗(甚至使用什么硬件)的具体统计数据,因此下面是对以太坊未来能源消耗的粗略估算。

由于很多人都在运行多个验证器,因此我决定使用可存款的独立地址的数量,来作为今天有多少台服务器的代理数。很多质押者可以使用多个ETH 1.0地址,但这在很大程度上抵消了那些冗余设置。

在撰写本文时,有来自16405个独立地址的140592个验证器。显然,这是由于交易所和staking质押服务造成的偏差,因此移除它们会导致有87,897个验证器被假定是在家里质押的。作为一个健全的检查,这意味着平均每个家庭质押者运行了5.4个验证器,这对我来说似乎是一个合理的估计值。

能源要求

以太坊基金会:ETH将在未来几个月转向PoS,能源消耗至少减少99.95%

运行一个信标节点(BN)、5.4个验证器客户端(VC)以及一个以太坊1.0全节点需要多少能量?以我的个人设置为基础,大约是15瓦。Joe Clapis(Rocket Pool开发者)最近运行了10个验证器客户端(VC),1个Nimbus信标节点(BN)以及1个10Ah USB电池组的Geth全节点,然后运行了10个小时,这意味着这个设置平均为5瓦。而一般的投资人不太可能运行这样的优化设置,所以我们取100 瓦作为参考数。

将其与之前的87000个验证器相乘,就意味着家庭质押者的消耗电量约为1.64兆瓦。估计托管质押者所消耗的能源会更多一些,他们运行了成千上万个具有冗余和备份的验证器客户端。

为了简化计算,我们还假设他们每5.5个验证器使用100瓦。基于我所接触过的基础设施团队,这是一个粗略的高估值。真正的答案要少50倍左右(如果你是一个质押托管团队,并且每个验证器消耗电量超过5瓦,我相信我可以为你提供帮助)。

因此,总的来说,采用权益证明(PoS)的以太坊网络会消耗大约2.62兆瓦的电量。这不是一个国家的用电规模,也不是省甚至城市的用电规模,而大约是一个小镇(约2100个美国家庭)的用电规模。

以太坊基金会:ETH将在未来几个月转向PoS,能源消耗至少减少99.95%

作为参考,当前工作量证明(PoW)以太坊网络所消耗的能量相当于一个中等国家的能源,但这实际上是保持PoW链安全所必需的。顾名思义,PoW达成共识的基础是哪个分叉在这方面做的“工作”最多。

有两种方法可以提高“工作”完成率,一是提高挖掘硬件的效率,二是同时使用更多的硬件。为了防止区块链被成功攻击,矿工必须比攻击者更快的速度“工作”。由于攻击者很可能拥有类似的硬件,矿工必须保持大量高效的硬件运行,以防攻击者挖出它们,所有这些硬件都会消耗大量的能量。

在PoW共识机制下,ETH价格与算力正相关。因此,随着价格的上涨,在均衡状态下,网络消耗的电力也会随之增加。而在PoS共识机制下,当ETH价格上涨时,网络的安全性也会提高(ETH的价值更高),但对能源的需求保持不变。

一些比较

据数字经济学者估计,以太坊矿工目前每年要消耗44.49太瓦时的电量,这意味着,根据上述保守估计,PoS的能效提高了约2000倍,这反映了总能源使用量至少减少了99.95%。

以太坊基金会:ETH将在未来几个月转向PoS,能源消耗至少减少99.95%

如果每笔交易的能耗高于你的速度,则约为35Wh/tx(平均约60K gas/tx)或TV约20分钟的耗电量。相比之下,以太坊PoW每笔交易使用相当于一栋房子2.8天的能量,比特币的每笔交易则消耗相当于一栋房子38天的能量。

展望未来

尽管以太坊目前仍在使用PoW共识机制,但这种情况不会持续太久。在过去的几周里,我们看到了第一批用于合并的测试网的出现(注:The Merge合并是以太坊从PoW切换到PoS时的名称)。几个工程师团队正在加班加点地工作,以确保合并尽快到来,同时又不影响安全性。

扩容解决方案(例如rollup和分片)将通过利用规模化经济来帮助进一步减少每次交易消耗的能量。

以太坊网络超级耗电的日子屈指可数了,我希望这个行业的其他部分也是如此。

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