以太坊未來幾個月轉向 PoS！能源消耗至少削減 99.95%

注：原文由以太坊 2.0 研究分析師 Carl Beekhuizen 發表在以太坊基金會官網。

長話短說：以太坊在合併完成後的能源消耗至少能減少 99.95% 。

以太坊將在接下里的幾個月完成向權益證明（PoS）共識機制的過渡，這帶來了無數種已被理論化的改進。但既然信標鏈（Beacon chain）已經運行了幾個月的時間，我們實際上就可以深入研究具體的數據了。我們很高興能探索新的能源使用估算，我們再也無需在工作量證明（PoW）共識上，消耗掉一整個國家所需的能源。

截至目前，還沒有任何關於能源消耗（甚至使用什麼硬體設備）的具體統計數據，因此以下是對以太坊未來能源消耗的粗略估算。

由於很多人都在運行多個驗證器，因此我決定使用「可存款的獨立地址」的數量，來作為今天有多少台伺服器的代理數。很多質押者可以使用多個 ETH 1.0 地址，但這在很大程度上抵消了那些冗餘設置。

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在撰寫本文時，有來自 16405 個獨立地址的 140592 個驗證器。顯然，這是由於交易所和 staking 質押服務造成的偏差，因此。移除它們會導致有 87,897 個驗證器被假定是在家裡質押的。作為一個健全的檢查，這意味著平均每個家庭質押者運行了 5.4 個驗證器，這對我來說似乎是一個合理的估計值。

能源要求

運行一個信標節點（BN）、 5.4 個驗證器客戶端（VC）以及一個以太坊 1.0 全節點需要多少能量？以我的個人設置為基礎，大約是 15 瓦。 Joe Clapis（Rocket Pool 開發者）最近運行了 10 個驗證器客戶端（VC），1 個 Nimbus 信標節點（BN）以及 1 個 10Ah USB 電池組的 Geth 全節點，然後運行了 10 個小時，這意味著這個設置平均為 5 瓦。而一般的投資人不太可能運行這樣的優化設置，所以我們取 100 瓦作為參考數。

將其與之前的 87000 個驗證器相乘，就意味著家庭質押者的消耗電量約為 1.64 兆瓦。估計託管質押者所消耗的能源會更多一些，他們運行了成千上萬個具有冗餘和備份的驗證器客戶端。

為了簡化計算，我們還假設他們每 5.5 個驗證器使用 100 瓦。基於我所接觸過的基礎設施團隊，這是一個粗略的高估值。真正的答案要少 50 倍左右（如果你是一個質押託管團隊，並且每個驗證器消耗電量超過 5 瓦，我相信我可以為你提供幫助）。

因此，總的來說，採用權益證明（PoS）的以太坊網絡會消耗大約 2.62 兆瓦的電量。這不是一個國家的用電規模，也不是省，甚至城市的用電規模，而大約是一個小鎮（約 2100 個美國家庭）的用電規模。

作為參考，當前工作量證明（PoW）以太坊網絡所消耗的能量相當於一個中等國家的能源，但這實際上是維護 PoW 區塊鏈安全所必需的。顧名思義，PoW 達成共識的基礎是哪個分叉在這方面做的「工作」最多。有兩種方法可以提高「工作」完成率，一是提高挖礦設備的效率，二是同時使用更多的礦機。為了防止區塊鏈被成功攻擊，礦工必須比攻擊者更快的速度運作。由於攻擊者很可能擁有類似的硬體，礦工必須保持大量高效的硬體運行，以防攻擊者挖出它們，所有這些硬體都會消耗大量的能量。

在 PoW 共識機制下，以太幣價格與算力正相關。因此，隨著價格的上漲，在均衡狀態下，網絡消耗的電力也會隨之增加。而在 PoS 共識機制下，當以太幣價格上漲時，網絡的安全性也會提高（以太幣的價值更高），但對能源的需求保持不變。