共識機制從pow轉(zhuǎn)pos

1、以太坊基金會:ETH將在未來幾個月轉(zhuǎn)向PoS 能源消耗至少減少99.95%_百 ...

長話短說：以太坊在合并完成后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(quán)益證明（PoS）共識機制的過渡，這帶來了無數(shù)種已被理論化的改進。但既然信標鏈（ Beacon chain）已經(jīng)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(shù)字了。我們很高興 探索 的一個領(lǐng)域涉及新的能源使用估算，因為我們將結(jié)束在共識上花費一個國家所耗能源價值的過程。

截至目前，還沒有任何關(guān)于能源消耗（甚至使用什么硬件）的具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此下面是對以太坊未來能源消耗的粗略估算。

由于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(shù)量，來作為今天有多少臺服務(wù)器的代理數(shù)。很多質(zhì)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余設(shè)置。

在撰寫本文時，有來自16405個獨立地址的140592個驗證器。顯然，這是由于交易所和staking質(zhì)押服務(wù)造成的偏差，因此移除它們會導(dǎo)致有87,897個驗證器被假定是在家里質(zhì)押的。作為一個健全的檢查，這意味著平均每個家庭質(zhì)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(jié)點（BN）、5.4個驗證器客戶端（VC）以及一個以太坊1.0全節(jié)點需要多少能量？以我的個人設(shè)置為基礎(chǔ)，大約是15瓦。Joe Clapis（Rocket Pool開發(fā)者）最近運行了10個驗證器客戶端（VC），1個Nimbus信標節(jié)點（BN）以及1個10Ah USB電池組的Geth全節(jié)點，然后運行了10個小時，這意味著這個設(shè)置平均為5瓦。而一般的投資人不太可能運行這樣的優(yōu)化設(shè)置，所以我們?nèi)?00 瓦作為參考數(shù)。

將其與之前的87000個驗證器相乘，就意味著家庭質(zhì)押者的消耗電量約為1.64兆瓦。估計托管質(zhì)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余和備份的驗證器客戶端。

為了簡化計算，我們還假設(shè)他們每5.5個驗證器使用100瓦。基于我所接觸過的基礎(chǔ)設(shè)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(zhì)押托管團隊，并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，采用權(quán)益證明（PoS）的以太坊網(wǎng)絡(luò)會消耗大約2.62兆瓦的電量。這不是一個國家的用電規(guī)模，也不是省甚至城市的用電規(guī)模，而大約是一個小鎮(zhèn)（約2100個美國家庭）的用電規(guī)模。

作為參考，當前工作量證明（PoW）以太坊網(wǎng)絡(luò)所消耗的能量相當于一個中等國家的能源，但這實際上是保持PoW鏈安全所必需的。顧名思義，PoW達成共識的基礎(chǔ)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，一是提高挖掘硬件的效率，二是同時使用更多的硬件。為了防止區(qū)塊鏈被成功攻擊，礦工必須比攻擊者更快的速度“工作”。由于攻擊者很可能擁有類似的硬件，礦工必須保持大量高效的硬件運行，以防攻擊者挖出它們，所有這些硬件都會消耗大量的能量。

在PoW共識機制下， ETH 價格與算力正相關(guān)。因此，隨著價格的上漲，在均衡狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)消耗的電力也會隨之增加。而在PoS共識機制下，當 ETH 價格上漲時，網(wǎng)絡(luò)的安全性也會提高（ ETH 的價值更高），但對能源的需求保持不變。

一些比較

據(jù)數(shù)字經(jīng)濟學(xué)者估計 ，以太坊礦工目前每年要消耗44.49太瓦時的電量，這意味著，根據(jù)上述保守估計，PoS的能效提高了約2000倍，這反映了總能源使用量至少減少了99.95%。

如果每筆交易的能耗高于你的速度，則約為35Wh/tx（平均約60K gas/tx）或TV約20分鐘的耗電量。相比之下，以太坊PoW每筆交易使用相當于一棟房子2.8天的能量，比特幣的每筆交易則消耗相當于一棟房子38天的能量。

展望未來

盡管以太坊目前仍在使用PoW共識機制，但這種情況不會持續(xù)太久。在過去的幾周里，我們看到了第一批用于合并的測試網(wǎng)的出現(xiàn)（注：The Merge合并是以太坊從PoW切換到PoS時的名稱）。幾個工程師團隊正在加班加點地工作，以確保合并盡快到來，同時又不影響安全性。

擴容解決方案（例如rollup和分片）將通過利用規(guī)?；?jīng)濟來幫助進一步減少每次交易消耗的能量。

以太坊網(wǎng)絡(luò)超級耗電的日子屈指可數(shù)了，我希望這個行業(yè)的其他部分也是如此。

2、Gate.io芝麻開門如何理解POW、POS、DPOS共識機制?

在區(qū)塊鏈的世界里，保證數(shù)字貨幣正常發(fā)行，交易確認，維護網(wǎng)絡(luò)正常運行等，都離不開共識機制，目前最常見的便是 PoW，PoS，DPoS 三種模式。
PoW，工作量證明機制。 最先運用在比特幣挖礦中，提供算力越多的礦工，獲得記賬權(quán)的概率就越大。 這也是早期主流的挖礦方式，因為它算法簡單，安全性比較高，但是隨著挖礦難度，交易頻次的增加，電力資源消耗過大，出塊速度慢等缺點顯現(xiàn)出來。無法滿足現(xiàn)有的交易需求。
因此，PoS，權(quán)益證明機制誕生了。 PoS 按照幣齡決定獲得記賬權(quán)的概率，幣齡是指持幣數(shù)量乘以持幣天數(shù)，一旦獲得記賬權(quán)， 幣齡就會被清空，相應(yīng)也會得到挖礦獎勵，然后再進行下一輪記賬權(quán)的爭奪。 這種機制不會產(chǎn)生能源消耗，加快了區(qū)塊產(chǎn)出和交易確認的速度，提高了效率。 但是，PoS 也并不完美，比如擁有大量幣的用戶，越容易獲得出塊獎勵，從而加大貧富差距。 最終導(dǎo)致過于中心化，這是目前 PoS 無法解決的。
所以，DPoS，股份授權(quán)證明機制也應(yīng)運而生了。 它通過持幣用戶投票，選舉節(jié)點進行出塊和處理交易，更大的縮短了共識時間，并且還會分紅給投票者和區(qū)塊網(wǎng)絡(luò)維護節(jié)點，作為他們支持和維護的獎勵，優(yōu)化了前兩個機制存在的不 足。但是也會面臨賄選而導(dǎo)致中心化的問題。
雖然每一種共識機制都有缺點，但都是為了解決區(qū)塊鏈三大問題，擴展性，安全性，去中心 化而誕生，因此無優(yōu)劣之分，都有價值。

3、POW & POS,傻傻分不清楚的共識機制

什么是共識機制？

我在開更的第一篇文章，就簡單講解了數(shù)字貨幣世界的16個最高頻名詞，其中一個就是共識機制，還記得嗎？

為什么要有共識機制呢？

這就必須要解釋一下在分布式系統(tǒng)中不得不了解的“拜占庭將軍問題”了。

拜占庭將軍問題（The Byzantine Generals Problem）可以總結(jié)為一句話：

在古代，11位忠誠的、不同位置的將軍，如何排除叛徒的影響，對進攻或撤退達成一致。

當然，拜占庭將軍問題并不是如今才提出的，我們大中華在春秋戰(zhàn)國時期就發(fā)明了“虎符”這個神奇的方式來保障命令的正確執(zhí)行。

在分布系數(shù)系統(tǒng)中，各個節(jié)點就是“拜占庭將軍”，算法執(zhí)行中的任意一個錯誤就是“叛徒”。

為了盡可能地排除錯誤、快速達成一致，來讓系統(tǒng)有效地、正確地運行，便應(yīng)運而生了各種“共識機制”。

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下面，我們就來一起學(xué)習(xí)數(shù)字貨幣世界中常見的幾種共識機制：

PoW，工作量證明 Proof of Work

PoW是比特幣所采用的共識機制，最早是由Adam Back為了解決垃圾郵件的問題而開發(fā)的一個“哈?，F(xiàn)金Hashcash”程序。

比特幣采用的是SHA256的單向函數(shù)，其具體的工作原理實在太專業(yè)，我們只需要理解到“SHA256的結(jié)果很容易驗證，但是要將其計算出來，需要不斷嘗試運算，直到匹配到某個隨機數(shù)；技術(shù)上而言，任何新增區(qū)塊都需要經(jīng)過232394億運算才能得到”的程度，感興趣的小伙伴可以搜索SHA256去深入學(xué)習(xí)。

因此，只要礦工出示運算結(jié)果，那通過PoW，全網(wǎng)節(jié)點就認可了他所付出的成本，承認新的區(qū)塊獎勵屬于他。

如此大量的運算相當浪費資源，實際上并沒有任何科學(xué)或?qū)嶋H用途，只是為了實踐工作量證明機制、阻止攻擊者偽裝成節(jié)點來控制網(wǎng)絡(luò)。

雖然在2009年時為了構(gòu)建這種去中心化的、允許所有人可以免費參與的全球貨幣網(wǎng)絡(luò)，沒有更好的選擇；但是發(fā)展到如今，已經(jīng)有了其他不需要大量浪費算力的證明機制，比如我們下面就要提到的，PoS權(quán)益證明。

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PoS，權(quán)益證明 Proof of Stake

主要思想是：節(jié)點記賬權(quán)的獲得難度與節(jié)點持有的權(quán)益成反比，也就是說，一個節(jié)點擁有的幣越多、時間越久，越容易獲取記賬權(quán)，也就越容易獲取區(qū)塊獎勵。

實際上，最初的PoS是PoW的一種升級，根據(jù)每個節(jié)點的幣齡，來等比例地降低挖礦難度，從而加快找到隨機數(shù)的速度。

什么是幣齡呢？

幣齡=數(shù)量*擁有天數(shù)。

由于區(qū)塊鏈中的每筆交易記錄都會被標記時間戳，這個時間戳就可以作為幣齡的證明，因此幣齡也不可能被輕易偽造。

比如A從B那里收到10個幣，并且持有了90天，那么，A就擁有了900的幣齡；如果A賣了這10個幣，這900幣齡就被消耗了；

后來，為了徹底擺脫PoW這種依靠算力的共識機制，PoS引入了“利息”的概念；年利率是在PoS機制最初確認時就設(shè)定的，一般不會變化。

利息=（幣齡*年利率）/365 ，如果利率是1%，在上個例子中，A就可以得到0.02466個幣的利息。

如此一來，PoS區(qū)塊鏈的作用過程就可以這樣描述：

在初期，通過PoW機制，產(chǎn)生創(chuàng)世幣；

在創(chuàng)世幣達到一定規(guī)模時，PoS機制開始作用，交易時消耗幣齡、獲得產(chǎn)生區(qū)塊的優(yōu)先權(quán)，并獲取利息，同時PoW機制由于消耗太多資源、浪費算力而逐漸淡出；

最終系統(tǒng)中僅剩PoS來維持正常運作。

目前大家所熟悉的以太坊，主要還是采用PoW的機制，不過正在轉(zhuǎn)向PoS。

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大家了解了PoW和PoS，在遇到其他共識機制的時候，相信也會比較快得就能理解。

比如：股份授權(quán)證明DPOS，類似于董事會投票；燃燒證明POB；沉淀證明POD；能力證明POC；消逝時間證明PODT，等等。

就不在這里為大家一一展開了，感興趣的同學(xué)可以百度或知乎一下~

4、11月8號以太坊又轉(zhuǎn)回pow嗎

ConsenSys：以太坊從PoW轉(zhuǎn)變?yōu)镻oS共識，將減少99.9％碳足跡
巴比特訊，以太坊開發(fā)公司ConsenSys在11月8日發(fā)布的博文《2021年10月Staking狀態(tài)》中指出，以太坊共識機制從PoW轉(zhuǎn)變?yōu)镻oS將使得區(qū)塊產(chǎn)出碳足跡減少99.9%。

5、兩種共識機制對比(PoW vs PoS)

區(qū)塊鏈中最核心的架構(gòu)就是共識機制，可以說是區(qū)塊鏈的驅(qū)動引擎，發(fā)展這么多年，目前主流比較明確經(jīng)得住考驗的就只剩下PoW(Proof of Work)與PoS(Proof of Stake)兩種機制。簡單概述下，PoW系統(tǒng)的特點是通過消耗大量算力來計算特定算法的解（典型如哈希），第一個算出結(jié)果的有權(quán)生成區(qū)塊，同時也會得到coin作為獎勵（這也是coin的生產(chǎn)與分發(fā)過程，形象地稱為Mining），采用PoW的典型區(qū)塊鏈有Bitcoin和Ethereum，目前PoW也是運行時間最長，被公認為是最可靠安全的共識機制； 其本質(zhì)是通過消耗大量算力來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的逆熵過程，保證系統(tǒng)的長期安全與穩(wěn)定 。但PoW被廣為詬病的也是其消耗太多的能源資源，這方面PoS就被認為是更為綠色的解決方案，顧名思義PoS是通過質(zhì)押系統(tǒng)中的資產(chǎn)即coin來成為一個質(zhì)押者（staker），這樣就有權(quán)產(chǎn)出區(qū)塊，質(zhì)押份額越多，獲得產(chǎn)出區(qū)塊權(quán)的概率就越高，也代表著獎勵越多。

在分布式系統(tǒng)中有一個 CAP 定理，是指一個分布式系統(tǒng)中存在著三元悖論，即不可能同時滿足這三個特性：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性 (Partition tolerance)，而只能滿足其中兩個。區(qū)塊鏈作為一種分布式網(wǎng)絡(luò)，這個定理也逐漸演變成了區(qū)塊鏈的三元悖論，即 安全性(Security) 、 去中心化(Decentralization) 和 可擴展性 (Scalability) ，也是同時只能滿足兩個特性。

整體上看PoW系統(tǒng)更注重的是 安全性(Security) 與 去中心化(Decentralization) ，放棄 可擴展性 (Scalability) ，這也是Bitcoin網(wǎng)絡(luò)的吞吐量非常慢的原因。而PoS系統(tǒng)更關(guān)注的是 可擴展性 (Scalability) 與 去中心化(Decentralization) ，但就PoS能否真的 實現(xiàn) 去中心化(Decentralization) ，我是比較持懷疑態(tài)度的。從保守主義與系統(tǒng)的更長期穩(wěn)定的角度出發(fā)，我個人是堅定地站在PoW這邊的，可能跟自身保守的性格有關(guān)，并不是特別看好PoS作為基礎(chǔ)層能比較穩(wěn)定。特別是像這次 5月份的Luna事件 ，事件大概的過程是Luna鏈上的算法穩(wěn)定幣UST缺乏價值支撐最終脫錨，其核心問題在于UST的錨定設(shè)計試圖用一個PoS股權(quán)系統(tǒng)去支撐其錨定美元，而且還超發(fā)了太多UST，再加上UST與Luna的兌換設(shè)計缺陷最終導(dǎo)致Luna自身的死亡螺旋。但這個事件更大的意義應(yīng)該是敲響了一個警鐘，PoS機制在面對空頭資本砸盤時真的還能維持穩(wěn)定、維持所謂的去中心化嗎？可能到時節(jié)點數(shù)量萎縮的速度會很快，逐漸趨于中心化。

所有系統(tǒng)設(shè)計都需要根據(jù)自身定位來折中，以下從價值錨定的角度，簡單分析下為什么長期來看PoW會更有優(yōu)勢。

在PoW系統(tǒng)中三股主要的參與者分別是研發(fā)人員，投資者（或者叫用戶）與Miner，這三者的相互制衡，使得這個系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。而PoS系統(tǒng)中，將Miner這個重要的制衡力量移除了，投資者和Miner變成了同一群體 質(zhì)押者（stakers） ，因此該群體濫用權(quán)力的行為會變得相對不受限制，并且該鏈隨后的發(fā)展方向也可能會更加不平衡，更容易傾向有利于 質(zhì)押者（stakers） 群體的方向。

PoW系統(tǒng)很好的闡述了什么是被普遍認可的價值，抽象上來看就是高代價的稀缺性 ，高代價與稀缺性兩者缺一不可。PoS最多只能實現(xiàn)其中一個稀缺性。

Miner為了在鏈上生產(chǎn)區(qū)塊賺取coin，不僅需要持續(xù)支付高額電力成本，還必須不斷投入研發(fā)、升級硬件、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和運營規(guī)模來保持其競爭力。最終結(jié)果是，能夠長期持續(xù)盈利的Miner并不會是一個一層不變的群體，而是總在競爭中淘汰掉效率太低的Miner，使高效率的Miner能存活下來。這也更有利于 去中心化(Decentralization) ，因為不斷變化的Miner群體意味著沒有一個Miner可以在相當長的時間內(nèi)保持網(wǎng)絡(luò)的大部分算力，除非他們通過嚴酷的競爭考驗，不斷優(yōu)化自身來提供更多的算力。

而PoS系統(tǒng)中的質(zhì)押者實際上并多少真正的風(fēng)險投入，也沒有優(yōu)勝劣汰的嚴酷競爭機制，他們只需要簡單地運行一個staker節(jié)點就可以躺著賺利息，本質(zhì)上只是將自己在銀行系統(tǒng)里的錢簡單的轉(zhuǎn)化為鏈上資本，就可以坐地收割后進入這個系統(tǒng)的新人。這種行為并沒有太多難度，只是簡單地賺取“無風(fēng)險”利息，他們并沒有將資本轉(zhuǎn)化為任何形式的需要面臨風(fēng)險考驗的投資。

而且當發(fā)生硬分叉時，PoW的Miner選擇支持哪條鏈時會更為謹慎，因為他們需要投入高昂的電力成本來為他們的選擇背書，一旦選錯了將損失所有投入成本。PoS系統(tǒng)如果發(fā)生硬分叉，質(zhì)押的coin作為系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的一部分，硬分叉后質(zhì)押者將在兩條不同鏈上都擁有相同數(shù)量的資產(chǎn)，由于沒有什么沉默成本，導(dǎo)致質(zhì)押者更愿意兩邊都支持，從而使硬分叉更容易且更頻繁地出現(xiàn)，這被稱為 nothing at stake 問題。

PoW是真正能做到無準入限制的(Permissionless)，就是說已經(jīng)在這個系統(tǒng)中的老人無法限制新人加入，只要你有能力提供算力，就能直接接入網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)出coin。而PoS系統(tǒng)中，新人要進入，都不得不先從老人手中買coin。

而且PoW中Miner為了支付各種高昂成本（電力，設(shè)備，基礎(chǔ)設(shè)施等），產(chǎn)出coin后也不得不賣出一些以彌補成本，這同時也是一種把coin分發(fā)給更多人的過程； 特別是在熊市，Miner為了維持開銷也不得不低價賤賣coin，這樣新人才有機會以相對低的成本獲得籌碼入場，這才是一個健康的生態(tài)擴張過程 。而PoS中由于質(zhì)押者并沒有什么運行成本，也不需要面對太多競爭，質(zhì)押者出塊得到coin后不需要急著賣出，更容易哄抬價格，其實會變相激勵場內(nèi)老人剝削新入場者，不給后來人更多機會；整個系統(tǒng)會趨向于更封閉，逐漸演變成一個有限游戲，長期運行下去只會越來越中心化；系統(tǒng)中財富越來越集中，富者更富，窮者更窮，從而更不可能實現(xiàn) 去中心化(Decentralization) 。

由于PoW系統(tǒng)中是以提供工作量的方式產(chǎn)出區(qū)塊的，隨著時間的推移這些工作量都會被累積起來并使鏈不斷向前延伸，這也是為什么叫區(qū)塊鏈；這些累積的工作量也給攻擊者造成了巨大障礙，如果想要反轉(zhuǎn)整條鏈，不僅需要非常高的算力，還需要相當長的時間，這也為應(yīng)對攻擊提供了足夠長的時間緩沖。

而PoS系統(tǒng)其實只是維護一個分布式賬本， 并沒有工作量累積的概念，一旦攻擊成功，要反轉(zhuǎn)整條鏈就是相當容易的，幾分鐘就可以搞定。

嚴格來說由PoW算力支撐的BTC不應(yīng)歸為高科技類，由于它整個系統(tǒng)架構(gòu)更保守更穩(wěn)定，提供的更多的是一種 物化價值(objective costliness) ，更能作為價值之錨，所以數(shù)字黃金這個稱號很貼切。而像ETH（目前還是PoW，2.0升級后為PoS）這些更接近科技類創(chuàng)新平臺，PoS本質(zhì)上更像是一種股權(quán)系統(tǒng)，其實PoS系統(tǒng)反而是需要中心化，偏向更依靠整個社區(qū)的生命力，需要依靠核心團隊的創(chuàng)新與開拓能力往前走；而PoW則需要去中心化，更偏向穩(wěn)定與提供 物化價值(objective costliness) 。

區(qū)塊鏈作為一個價值分配系統(tǒng)， 算力是它的價值之錨，如果沒有算力，就會退化為一個股權(quán)系統(tǒng) 。算力在哪，資金就會跟去哪。目前的發(fā)展趨勢也是逐漸往多層網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，類似TCP/IP的多層協(xié)議棧。從作為基礎(chǔ)層(Base Layer)的角度看，更需要的是長期穩(wěn)定與提供價值支撐，因此PoW系統(tǒng)更合適；而PoS可能更多的是可以作為Layer2以實現(xiàn) 可擴展性 (Scalability) ，彌補PoW基礎(chǔ)層的吞吐量不足，并通過錨定在PoW基礎(chǔ)層上來獲取算力安全性與價值支撐。

最后順帶說下最近市場行情，5,6月份以來的瀑布令很多人很恐慌，恐慌指數(shù)一度長時間停留在個位數(shù)；其實我覺得也沒必要那么恐慌，要在這個圈子長期活下去，面對這種大波動的心理預(yù)期還是要有的。想起之前紅杉資本的沈南鵬經(jīng)常提到一個詞Grit，沙礫，它是礫石在千萬次打磨后留下來的細小顆粒；Grit代表了勇氣和持之以恒的一種堅持，有種經(jīng)常被按地上摩擦但依然勇往直前的感覺。這個和塔勒布講的反脆弱性有異曲同工之妙，承載價值的東西就應(yīng)該具有這種品質(zhì)，PoW系統(tǒng)肯定是有反脆弱性的。

回望2017年入圈后經(jīng)歷過的各種事件，其實像這樣的大波動近乎每年都有（除了2019年一年比較順利外）；像2017年國內(nèi)的94事件，2018年一整年的大熊市，2020的312事件，2021的519事件，再到2022今年的5,6月份市場轉(zhuǎn)熊，每次經(jīng)歷大波動后，市場都會淘汰掉該淘汰的，出清掉該出清的風(fēng)險，對整個行業(yè)發(fā)展也是好事。眼光還是應(yīng)該放遠一點，至少看5到10年后的變化，科技發(fā)展過程中所帶來的波動和風(fēng)險是不可避免的，日光之下無新鮮事，每次科技革命過程中總會夾雜著眾多的反對、質(zhì)疑，還有眾多的投機、騙局；這個過程也總是通過各種暴雷、回歸，清除泡沫后價值重估，夯實了基礎(chǔ)后積蓄能量再次進入躍升到新的發(fā)展階段。 價值互聯(lián)網(wǎng)的到來是一件無法回避的事情 ，當理解和看清了這種趨勢后，規(guī)避掉各種坑和市場噪音，遠離合約杠桿和各種山寨的誘惑，握住核心資產(chǎn)，時間本身就會帶來回報。

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