POS 權(quán)益證明究竟是什么

大家好，你們可能在網(wǎng)上看過一些文章，當(dāng)中表示，像比特幣這樣的加密貨幣使用大量的電力來維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全性。

但是為什么會這樣呢? 更重要的是，還有什么其他選擇嗎?

工作量證明(POW)

由于工作量證明的算法，挖新的貨幣需要大量的計算能力。這個概念最早出現(xiàn)在1993年，旨在打擊濫發(fā)電子郵件，并于1997年正式被稱為"工作量證明(Proof of Work)"。

然而這項技術(shù)并沒有被大規(guī)模使用，直到中本聰在2009年創(chuàng)建了比特幣。他意識到這種機制可以在網(wǎng)絡(luò)中，讓眾多節(jié)點達(dá)成共識，而且他用此來保護(hù)比特幣區(qū)塊鏈的安全。

然而，工作量證明算法需要讓所有節(jié)點解決密碼難題。這個難題被礦工所解決，率先完成的能夠獲得獎勵。

這導(dǎo)致人們構(gòu)建越來越大型的挖礦設(shè)備，比如這樣。

根據(jù)Digiconomist，僅僅比特幣礦工就要使用54太千瓦時的電力。這些電量足夠支持美國5百萬個家庭用電，甚至整個新西蘭或匈牙利，但是這不僅止于此。

對于有更好更多設(shè)備的人群，工作量證明將給予更多的獎勵。你的計算能力越高，就越有可能去創(chuàng)建下一個區(qū)塊，從而獲得礦工獎勵。

為了進(jìn)一步提高機會，礦工們一起組成了礦池(mining pools)，他們結(jié)合各自的算力，把獎勵平均分配給礦池中的每個人。

總而言之 工作量證明讓礦工們需使用大量的能量，從而促進(jìn)了礦池的產(chǎn)生。這讓區(qū)塊鏈變得更加中心化，而不是去中心化。

為了解決這些問題，我們必須找到新的算法，比工作量證明一樣高效甚至更好。

權(quán)益證明(POS)

在2011年，在一個比特幣論壇中一位名為QuantumMechanic的用戶提出一項技術(shù)，他稱之為"權(quán)益證明(proof-of-stake)"。

基礎(chǔ)概念是，讓每個人互相競爭挖礦是很浪費的。因此相反的是，權(quán)益證明通過選舉的形式，其中任意節(jié)點被隨機選擇來驗證下一個區(qū)塊。

在這里有一些小的術(shù)語區(qū)別，權(quán)益證明中沒有礦工，但是有驗證者(validator)。并不讓人們”挖(mine)”新區(qū)塊 而是"鑄造(mint)”  或"制造(forge)”新區(qū)塊。

驗證者并不是被完全隨機選擇的，要成為驗證者，節(jié)點需要在網(wǎng)絡(luò)中存入一定數(shù)量的貨幣作為權(quán)益，可以將這理解為保證金。

權(quán)益的份額大小決定了被選為驗證者的幾率，從而得以創(chuàng)建下一個區(qū)塊，這是線性相關(guān)的。假設(shè)Bob在網(wǎng)絡(luò)中存入100美元 Alice存入1000美元，那么Alice比Bob有高于10倍的幾率選為驗證者。

因為這偏袒有錢的一方，似乎不太公平，但事實上這比起工作量證明更公平。

對于工作量證明，富人可以很大程度上享受經(jīng)濟(jì)實力帶來的成果。他們?yōu)橥诘V設(shè)備和電力支付的成本并沒有直線上升。相反他們購買的越多，獲得的越多。

但是讓我們回到權(quán)益證明，如果一個節(jié)點被選出來驗證下一個區(qū)塊，他將檢查當(dāng)中所有的交易是否有效。如果一切沒問題，節(jié)點則通過該區(qū)塊，區(qū)塊將加到區(qū)塊鏈中。作為獎勵，該節(jié)點可獲得當(dāng)中每個交易費。

那么，我們該如何相信網(wǎng)絡(luò)中的其他驗證者?

這里需要用到權(quán)益了。

如果驗證者通過了欺詐性交易，他們將失去一部分權(quán)益。只要權(quán)益高于驗證者所獲得的交易費，我們就可以信任他們能夠很好的完成工作。否則，他們失去的錢比能獲得的還多。

這是金錢方面的動力，只要權(quán)益比所有交易費要高，這就是可行的。

如果節(jié)點不再是驗證者，他的權(quán)益以及獲得的交易費將在一定時間后返還給他。不會馬上返還，因為若發(fā)現(xiàn)你的區(qū)塊存在欺詐時，網(wǎng)絡(luò)會對你進(jìn)行懲罰。

因此，工作量證明和權(quán)益證明的區(qū)別是很明顯的。

權(quán)益證明的優(yōu)點

權(quán)益證明不會讓每個人都對新區(qū)塊進(jìn)行挖礦。因此消耗更少的能量，而且更去中心化。

為什么這么說呢?

在工作量證明中存在著礦池。這些人聯(lián)合起來，提高他們挖到新區(qū)快的機會，從而獲得獎勵。

然而，如今比特幣區(qū)塊鏈的大部分都由這些礦池所控制，它們集中挖礦過程是很危險的。

如果三大礦池合并，它們將在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)大多數(shù)，從而開始通過欺詐性交易。

另一個重要的優(yōu)點是，構(gòu)建基于權(quán)益證明的區(qū)塊鏈節(jié)點，比起工作量證明節(jié)點成本更低。

你不需要昂貴的挖礦設(shè)備，因此權(quán)益證明激勵更多的人構(gòu)建節(jié)點，從而讓網(wǎng)絡(luò)更去中心化 也更安全。

權(quán)益證明的缺點

但即使是權(quán)益證明也不是完美的，還是存在漏洞。

你可以會想，如果我買了網(wǎng)絡(luò)中的大部分權(quán)益，那么我就能有效地進(jìn)行控制。從而通過虛假交易。

你說對了。

這被成為51%攻擊。這是權(quán)益證明算法的缺點。

如果一名或一群礦工獲得了51%的哈希能力，他們將有效地控制區(qū)塊鏈。

另一方面，考慮到加密貨幣的價值，權(quán)益證明讓這種攻擊非常不切實際。

如果比特幣變?yōu)闄?quán)益證明的機制，那么要獲得全部貨幣的51%，你需要花費790億美元。因此在權(quán)益證明中 51%攻擊更不可能發(fā)生。

但這并不是唯一的風(fēng)險。

權(quán)益證明算法也需要謹(jǐn)慎選擇下一個驗證者。這不能完全是隨機的，因為必須考慮到權(quán)益的大小。

但同時光看權(quán)益還不夠，因為這將偏袒有錢人，他們將更被頻繁地選擇，從而獲得更多的交易費。然后變得更富有，再次提高在將來被選為驗證者的幾率。

有很多種方式來修復(fù)這個問題，例如基于幣齡的選擇。

另一個潛在的問題是，當(dāng)選出了下一個驗證者后，他并不出來完成他的任務(wù)。

這很容易解決，可以選擇大量的候選驗證者。

總之，在與工作量證明相比時，權(quán)益證明帶來了新的風(fēng)險。為了認(rèn)識和減少當(dāng)中的風(fēng)險還需要大量的研究。

用例

現(xiàn)在我們知道了權(quán)益證明是什么，它的優(yōu)點和風(fēng)險，現(xiàn)在讓我們看到現(xiàn)實中的用例。

現(xiàn)在用到該技術(shù)的有Peercoin Lisk和Nxt。在未來會有更多的加密貨幣使用。

例如，以太坊正在開發(fā)權(quán)益證明系統(tǒng)稱為Casper，目前這被部署在以太坊測試網(wǎng)上，并且正在積極開發(fā)。Cardano項目已經(jīng)在開發(fā)一種安全的權(quán)益證明算法，稱為Ouroboros。

如何掌握區(qū)塊鏈技術(shù)

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