能源密集型的以太坊，拜！

Carl Beekhuizen       2021-05-21

来源 | Etherum Foundation Blog

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 eth1 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。

运行一个信标链节点 (BN)、5.4 个验证者客户端 (VC) 和一个 eth1 全节点需要多少电力？根据我自己的设置，大约是 15 瓦。Joe Clapis （一个 Rocket Pool 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 10Ah USB 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点难的，他们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（如果你是一个托管型质押团队，且一个验证者消耗多于 5 瓦的话，联系我，我肯定能帮助你）。

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。

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 35 Wh (平均 60K gas/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，比特币消耗的相当于家庭38天的用电开销。

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。

感谢 Joseph Schweitzer、Danny Ryan、Sacha Yves Saint-Leger、Dankrad Feist 和 @phil_eth 的意见。