告别 PoW 之后,以太坊能耗究竟会如何?

    从目前信标链的使用情况看,以太坊能耗相比PoW已经大幅下降。在未来几个月里,以太坊将完成向权益证明(PoS)的过渡,这将把多年来「纸上谈兵」的无数改善变为现实。但现在信标链已经运行了几个月了,我们可以挖掘一下它的数据了。我们非常乐于探索的一个方面是新的能源使用预测,因为我们结束了需要消耗相当于一个国家所需能源的共识。到目前为止,还没有任何关于能源消耗(甚至使用了哪些硬件)的具体数据,因此下文对未来以太坊的能源消耗分析只是一个粗略估计。由于许多人正在运行多个验证者节点,我决定使用存款的唯一地址数作为现在有多少服务器的指标。很多质押者可能使用了多个以太坊1.0地址,但这很大程度上可以抵消那些有多台设备的人。

    在撰写此文时,信标链上共有140,592个验证者,来自16,405个唯一地址。很明显,这个数据被交易所和质押服务商严重歪曲了,因此把它们移除后还剩87,897个在家质押的验证者。由此可以推断,平均每个在家质押者运行5.4个验证者,这对我来说是个合理估计。信标链的电力使用情况运行一个信标链节点(BN)、5.4个验证者客户端(VC)和一个以太坊1.0全节点需要多少电力?根据我自己的设置,大约是15瓦。JoeClapis(一个RocketPool开发者)最近运行10个VC,一个Nimbus的BN和一个Geth全节点,10小时用完了一个10AhUSB电池组,也就是说这个设置的平均用电量是5瓦。不太可能平均每个质押者都运行这样优化的设置,所以我们按全部100瓦来算。

    把这个数与前面算得的8.7万个验证者相乘,得出在家质押者消耗接近1.64兆瓦。预计托管型质押者消耗的电量是有难度的,因为他们在使用多余和备用的设备运行数以万计的验证者客户端。为了方便,我们假设他们每5.5个验证者使用100瓦。根据我沟通过的质押基础设施团队,这只是一个粗略的过高估计。真正的数值大约低50倍。因此,总的来说,PoS以太坊消耗的能源接近2.62兆瓦。这不是一个国家、省、甚至城市消耗能源的量级,而只是一个小镇的量级(大约2100个美国家庭)。

    作为参考,以太坊的工作量证明(PoW)共识现在消耗的能源相当于一个中型国家,但这实际上是保持PoW链安全的必要条件。顾名思义,工作量证明达成共识是基于哪个分叉上的工作量最大。有两个方法提高完成「工作」的速率——提高挖矿硬件的效率,以及同时使用更多的硬件。为了防止链被成功攻击,矿工必须以比攻击者更高的速率完成「工作」。因为攻击者可能有相似的硬件,所以矿工必须保持大量高效的硬件运行,以防止被攻击者超过,所有这些硬件需要消耗非常大量的电力。在PoW下,由于ETH的价格于哈希率是正相关的。因此,随着价格攀升,网络消耗的电能也会增加。

    而在PoS下,ETH的价格上升时,网络的安全性也会提高(质押的ETH价值升高了),但所需的能源保持不变。数据对比Digiconomist预估以太坊矿工现在每年消耗44.49太瓦时,也就是说需要持续消耗5.13千兆瓦。这意味着PoS的能源效率保守估计比PoW高大约2000倍,这反映在总能源使用量上至少减少99.95%。如果每笔交易的能源消耗更符合你的可承担水平,那就是每笔交易消耗大约35Wh(平均60Kgas每小时)或者大约开20分钟的电视。相反,以太坊PoW下每笔交易消耗的电力相当于一个家庭2.8天的用电开销,比特币消耗的则相当于家庭38天的用电开销。展望未来虽然以太坊目前继续使用PoW,但不会持续很久。在过去几周,我们看到了「合并」的第一个测试网的出现,「合并」也就寓意着以太坊从PoS转换到PoS的时刻。多个工程师团队正加班加点地工作,以确保“合并”可以尽早实现,且无须牺牲安全性。扩容方案(比如rollup和分片)将有助于进一步利用规模经济来减少每笔交易的能源消耗。以太坊需要消耗大量能源的日子已经不多了,我希望这个行业的其他部分也朝这个方向发展。