再谈ProgPoW：矿工与Eth2之间不得不说的事

3月19日，Vitalik终于对以太坊未来的规划进行了总结和说明，以太坊是全球最大的公链、加密社区，在加密世界的影响力和领导力毋容置疑。但在这条长期发展之路上，困难重重，每一次update，每一个EIP发起与执行，可能顺风顺水，也可能是闪电雷鸣。

在以太坊从Eth1通往Eth2的道路上，近日分歧最大的就是ProgPoW算法的更新，因为ProgPoW，GPU矿工和ASIC矿工甚至形成两大阵营，而不远的未来（Eth2上线），两大阵营的矿工又可能面临巨变，这其中前因后果、来龙去脉，本文将娓娓道来。力求为关注以太坊的读者清晰呈现ProgPoW和加密社区，也为矿工明确的了解ProgPoW与挖矿间如何密切联系。

以太坊的背景

加密货币是从比特币开始的，比特币设计了PoW共识，所有的节点通过PoW的共识来出块，块就是Block，而每个块通过链式广播的方式确认，确认后就保存在了确认的节点里，所以成为了Chain，也就是链，这就是区块链。

为了让节点矿工持续挖矿，设定了确认一个块保存之后给予一定的奖励，奖励的就是比特币。很多人会因为奖励而蜂拥而至，因此要明确谁能保存这个区块，PoW的Hash碰撞算法就执行了这个选择过程，每个节点都是一个具备计算和存储功能的硬件，这些硬件通过运行Hash碰撞算法计算出结果，谁先算出来，谁来保存。

在比特币网络初建的时候，参与这个计算过程的人很少，就需要创始人自己安装计算存储硬件来计算，随着参与的人越来越多，竞争进行计算的人也就越来越多，计算的难度也就会加大，这个难度的相关因素就是每个计算硬件的计算能力，也就是算力。

每一个计算硬件就相当于一个生产机器，只要开始计算，就能产出比特币，而这个计算过程的公式就是PoW共识算法，也就是Hash碰撞算法，比特币的算法是SHA256。但算法有所不同，当以太坊像比特币一样建立了这样的网络以后，以太坊使用的算法是Ethash，同样属于PoW算法，但计算条件不同（后文详细解释）。

在以太坊网络最初建的时候，和比特币一样，都需要初始团队先建好一些硬件，连如网络，通过这个网络的设计来“挖矿、出块”，以太坊最初的节点是由以太坊基金会建立起来的，随后加入者越来越多，成就了今天的网络。

以Hash碰撞算法的设计，挖矿节点算力越高，挖矿也就更容易，即使全网算力增加会增加挖矿难度，但也可以更快的计算出“公式”结果，存储区块拿到奖励。这些计算硬件背后是人，被称为矿工。而这些硬件开始进入标准化的工业生产（为了提高每个计算硬件的计算能力），被称为矿机。聚集矿机的计算能力的角色，像是一个“挖矿算力池”，被称为矿池，矿池聚集算力之后直接连接网络进行计算，因为算力高，很容易保存区块拿到奖励，拿到奖励之后再分给每一个矿机。

写到这里，每个角色间的协作组成了一个通过连接加密货币网络“挖矿”获取收益的产业，矿业。随后在这个产业中，矿机不断发展，出现了两种不同挖矿方式的矿机。

矿机厂商的为了提高矿机算力，通过计算晶元的工业组合，把非常多的计算晶元放在一起，然后运行Hash碰撞算法，这样的硬件里计算晶元多，临时存储空间较小，适合进行重复性较高，逻辑简单的运算，例如比特币的Hash碰撞算法SHA256，这种矿机被称为ASIC矿业，也就是专业矿机。

在ASIC还没有出现的时候，Hash碰撞计算都是执行在CPU以及GPU中计算的，后期发展为GPU矿机，但GPU因为可以进行逻辑较为复杂的运算，而可以在更多挖矿算法上使用，并且可以执行内存依赖性算法（在计算时对临时存储要求较大）的算法。例如以太坊的Ethash算法。

如果用GPU矿机计算比特币的SHA256算法，GPU矿机会因为算力较低没有竞争力，而如果用ASIC矿机计算Ethash，因为算法要求，是无法进行的，市场上的Ethash ASIC矿机的设计是根据Ethash算法要求设计的，与比特币的ASIC矿机算力表现差距很大。

以太坊的白皮书中写到了，以太坊未来会执行一个新的共识PoS，而这种共识并不是通过PoW的计算实现的，但在发展到所有节点都使用PoS共识之前，以太坊使用PoW建立了一条区块链，这条区块链被称为Eth1，运行Ethash算法，但Ethash算法同样可以利用密集的计算晶元来提高硬件计算能力（与比特币ASIC设计有明显差异），也出现了以太坊ASIC矿机。

在以太坊的社区内，对以太坊ASIC矿机一直存有抵制的声音，ProgPoW的出现，也是具有抵抗ASIC的意图（后文详解）。

ASIC矿机为什么会被以太坊社区抵制？

以太坊ASIC矿机的出现，是矿机厂商通过适合Ethash算法设计的，矿机算力与GPU算力差别不大，那以太坊社区中为什么会抵制ASIC呢？

这其中需要提及两个因素：一是ASIC矿机的挖矿成本相比GPU矿机挖矿成本略低，更好管理运维，二是ASIC的应用范围过窄。

例如闪电GPU矿机是由8块AMD RX 470 4GB显卡构成的，在挖ETH时算力大约237MH/s，额定功率大概在1250W，售价17000元左右，而例如ASIC以太坊矿机蚂蚁矿机E3，算力约为180MH/S，功耗约为800W，售价约为5700元左右。比较中，ASIC的成本更低。

比较低成本的ASIC让以太坊社区内的开发者和矿工预测到了ASIC矿机未来可能占领以太坊网络，这是一种“恐惧”，ASIC矿机因币价或大规模挖矿盈利性质而具备的高风险，是以太坊社区内部分人抵制ASIC的主因。

ASIC虽成本低，但对于矿工来说，ASIC矿机的可挖币种较少，且在挖矿之外的使用范围过窄，GPU矿机也被称为显卡矿机，作为通用计算设备，显卡可挖币种多，还能用作挖矿之外的其他用途，例如大数据运算、渲染等，抗风险能力优点会越发明显。

以太坊因长期以来的社区特性，对Ethash类内存依赖型算法情有独钟，为了抵抗ASIC，也为了更加优化矿工在Ethash算法对GPU的资源利用，以太坊开发者提出了ProgPow算法，是对Ethash算法的再优化。

用普通矿机制作的逻辑思考，PoW挖矿存在一个固定的算法，可以设计硬件（矿机）适应它，让其在执行算法的时候变得高效。但ProgPoW算法的设计是“相反的逻辑”，是通过研究硬件（也就是GPU），然后修改算法来匹配硬件。”

对于硬件来说，一个有效的算法需要匹配访问模式与足够的硬盘空间。ProgPoW 的设计针对区块链挖矿最常用的显卡，目前是AMD的Polaris和 Vega系列显卡，以及NVIDIA的Pascal 系列显卡。

ProgPoW提出后，矿工和开发者做了什么？

目前PoW币种里支持ProgPow算法的很少，大规模压力测试还不够。虽然这个算法对于硬件的适配能力的确很吸引人，但不确定性还存在。ProgPow算法使矿工挖ETH优势增大，也会造成一定的功耗升高。

面对这一不成熟的算法，争议纷纷。除技术外，反对者还提出了其他影响因素。

ProgPow算法激活方案EIP-1057发布后，有开发者提出了EIP2583，来反对ProgPow算法，提案中写到：

由于以太坊是一个拥有众多不同利益相关者群体的全球平台，因此对协议的重大更改要有明确的目标和广泛的支持至关重要。EIP-1057显然缺乏该支持，但仍在考虑激活。

EIP-1057建议用ProgPoW代替Eth1的工作量证明算法Ethash。此更改的既定目的是使ASIC矿机的用户处于劣势，以避免向Eth2过渡时，因ASIC而引起的有争议的分叉，但如果激活则与它自己的目标相矛盾，增加了这种不良结果的可能性。

如果以太坊将开始通过Eth2信标链发布从工作量证明过渡到权益证明。在以太坊的演变中，此时更改Eth1Hash算法会导致社区分裂，不应在精力集中在其他地方时引入技术风险。

比这些声明更重要的是，经过两年的辩论，EIP-1057在以太坊社区中未能达成共识，这已经消耗了大量开发人员的注意力和社区资源。迫使这种有争议的变化只会扩大当前的裂痕，对以太坊及其社区造成负面影响，并将持续数年之久，而这一切都没有明确的理由。

面对分歧，曾有开发者Ben DiFrancesco提出了妥协方案。先保持ProgPoW在Eth 1.0的后续中处于活动状态，在需要时触发它。但也就会先保持Ethash算法存在，等待GPU矿商剩切换到ProgPoW。但目前估计有60%的GPU在以太坊网络上进行挖掘，其中40%来自于Ethash ASIC(引用于Dev call)。如果不采取任何行动，因为ASIC比目前的GPU要高效，Ethash ASIC可能在未来几年接管大部分的Hash计算，这样GPU矿工也可能直接离开。

在争论焦灼之时，独立开发者kikx还披露了ProgPOW算法存在的一个漏洞，指出ProgPoW算法的Hash函数使用了一个64位种子，但ASIC可以“轻松”地强制执行，而不是像预期的那样进行挖矿。不会对以太坊当前使用的Ethash算法造成威胁，但使其无法真正实现抗ASIC的目标。

该漏洞在ProgPoW的设计分析文章中有所提及，如果根据ProgPoW算法设计了ASIC矿机，其成品性能及设计结构等与目前的GPU矿机近乎无异，也就从成本角度阻止了通过ProgPoW算法设计ASIC矿机。

Eth2临近后，矿工会面临什么？

严格的说，ProgPOW与Eth2并无直接关系，Eth2是PoS共识链，以太坊矿工只和PoW链有关，也就是Eth1链，在Eth2上线后，Eth1也会存在于以太坊中，其会成为以太坊网络的一条分片链，即打包部分数据。只要打包和出块正常，矿工的奖励是依旧的，这将与以太坊分配给Eth1链的交易打包数据相关。

这直接相关联的是所有矿工的收益。此外，还相关于矿工对PoS共识生态的信任，在如今的Eth1上，以太坊矿工的重要性举足轻重，转型PoS后，因Eth1链只是整个网络的一小部分，矿工在心态上也会受到影响。

ProgPoW事件，除了技术更新外，在事件发生上，更多出现了关于加密货币社区治理的问题，去中心化社区的决策，因为反复难以达成一致，在消磨着。

在为社区发展有利的因素外，更多切身利益者还思考了自身利益、未来信仰等等，一个事件反应出了方方面面的隐藏问题。矿工的选择最终还是和角色相关，不管哪一种矿机得到优化，大规模挖矿的优势还是会超过独立的挖矿个人实体。如果是矿工，要考虑成本与收益，如果是信仰者，则向社区更好的方向靠近，如果是开发者，可能会做出掺杂各种情绪的投票举动，继而牵一发引动整个社区。

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