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区块链对于维持网络至关重要。纵使行业中存在彼此分散的流程和让人眼花缭乱的加密货币,共识机制都会就同一数据价值达成一致。因此,每当出现系统故障时,纠正机制就是纠正错误。当并行比较质押证明与工作证明时,差异非常明显。
权益证明 (PoS) 共识机制即将给现有的工作量证明 (PoW) 机制带来一场革命,而我们每个人都将亲眼见证这场革命。两种共识机制的目的都是规范区块链去中心化公共账本的合法性,但 主要是为了规避 51% 攻击等安全渗透问题。这意味着 PoS 算法抵御攻击的能力更强,同时还能更严格地规范新区块出块及其供应量。其结果就是,整个过程都无需借助中心方。
为帮助用户更好地理解 PoS 与 PoW 之间的区别,我们将着重介绍两者的不同之处,包括挖矿机制、交易验证、安全等。
PoS 是一种升级的共识算法,可解决目前 PoW 所面临的问题,包括高电力成本和安全性问题。尽管这两种算法都致力于解决相同的问题,但实现目标的过程相对不同。
PoS的推出是为了消除比特币PoW系统面临的问题。相较于比特币的 PoW 共识机制,PoS 意在摆脱对算力的依赖,形成明确定义的区块序列。因此,无论是在网络上完成交易,还是生成新的区块,矿工都无需与彼此竞争。
最终,PoS 用验证者取代矿工,以锁定加密货币生态系统中的质押权益。因此,这些区块被称为铸造而不是铸造。
委托权益证明 (DPoS) 是一种当代共识机制,可有效提高扩展性,同时又不会损害建立在区块链上的激励结构。与传统的 PoS 机制不同,DPoS 允许用户通过质押代币来验证交易和打包区块,以此获取奖励和权益。
也就是说,如果用户未能验证交易,则错过该区块,相应奖励累积并提供给下一个见证人。最后,DPoS 致力于提高整体机制的效率,打造一个更加连贯的生态系统。
PoS 算法采用的概念是,基于随机的选择过程来选择一个节点,将其作为下一区块的验证者。与 PoW 不同的是,PoS 验证者无需破解数学难题来验证区块以换取奖励,因此减少了“挖矿”造成的高能耗。
相反,PoS 系统使用手续费来奖励验证者。因此,通过向网络质押一定数额的代币来参与出块过程的用户,将有机会被选中生成下一区块。例如,如果一名参与者质押 5 枚代币,而另一名参与者质押 50 枚代币,系统自然会优先选择持有更高质押总额的验证者来生成下一区块。最后,您质押的次数越多,您被选中成为下一个验证者的机会就越高。
然而,PoS 共识机制因其更偏向富人而饱受诟病。系统更有可能会选择最富有的节点,而歧视穷人。当然,这种方法引发了一场争论,即不公正制度所引发的部分性。因此,整个选择过程还加入了随机区块选择、币龄选择和渔翁体系,希望能规避上述缺陷。
下面具体介绍一下每种方法:
这种方法通过将节点上的最低哈希值与最大质押规模相结合,提供了复杂的逻辑。随机化有助于在 PoS 共识机制内规范健康的生态系统,并保护为区块链生成下一个区块的验证者。
另一方面,这种选择方式取决于加密货币的质押期。这种方法旨在为区块链上较大的质押节点提供公正的 PoS 共识,并防止其主导地位。这意味着当一个节点生成一个区块时,币龄将重置为 0,并将等待冷却期过后才能生成另一区块。
计算代币年限冷却时间的方法如下:
币龄 = 质押天数 x 质押币数量
举例来说,如果用户仅质押一枚代币 20 天,则币龄为 20,生成新的区块时,该代币的币龄将重置为 0。
使用 PoS 算法的加密货币不同,适用的规则也会有所不同。而渔翁机制恰好能够减少针对验证者的恶意活动。当一个验证者对网络构成威胁时,其他验证者可能会面临损失资金的风险。此外,验证者也可能被列入黑名单,从此不能再成为验证者。
但是,如果节点决定不再生成区块,则可以提取所有奖励和质押。这意味着所有区块必须经过验证,并确认没有参与任何欺诈活动。
2008 年,Satoshi Nakamoto 与比特币一起在白底纸中引入了这一共识机制。作为一种容错解决方案,PoW 被用作生成新区块的一种加密货币协议,同时通过挖矿过程维护网络。为获得奖励,矿工需要通过破解加密难题来维护网络。
采用 PoW 的目的在于实现去中心化交易,并消除双花攻击(即 51% 攻击)的风险。然而,遭到攻击的情况仍难以避免。事实上,比特币现金和以太坊经典币多次遭到攻击。不仅如此,使用 PoW 也相当耗能。此外,用于挖矿的挖矿硬件维护系统的成本相对较高。因此,这一机制的可扩展性备受质疑。
矿工在挖矿过程中使用 PoW 协议。当一名用户将比特币发送至另一名用户时,去中心化网络上的区块将以时间戳记录交易。要验证交易,矿工需要部署计算能力(哈希率)来解决复杂的数学难题。为了达成共识,大多数节点必须同意问题已解决。
如今,区块链技术因其安全性而备受推崇。但是,如果没有共识机制的重要功能,就不会发生这种情况。尽管 PoS 和 PoW 的设计初衷都是为了解决区块链黑客和欺诈问题,但二者的具体机制有所不同。
具体区别如下:
与 PoW 挖矿机制相比,权益证明机制更加高效,原因在于 PoS 不需要挖矿,而矿工需要消耗大量能源来挖掘比特币等基于 PoW 的加密货币。
在 PoS 机制下,挖矿能力与矿工持有的代币成正比。也就是说,每笔交易的挖矿比例都通过矿工质押代币的所有权加以限制。假设一个矿工质押 10% 的比特币,则可开采的最大区块上限为 10%。
比特币一直是人们关注的焦点,包括它消耗的能量。比特币的 PoW 机制消耗了全球近 0.21% 的能源供应,挖矿耗能巨大,因此比特币成为最不环保的数字资产。此外,比特币挖矿的竞争性质意味着需要更多算力才能维持生态系统。
采用 PoS 机制后,高能耗的挖矿将被取代,只需极低能耗即可维持生态系统正常运作。其结果就是,环境将得到恢复,社区参与度提升,可扩展性也因此增加。
中心化风险是 PoW 共识算法的一大隐患。由于 PoW 挖矿机制的话语权由主流矿工掌握,因此其面向公众的透明度有待商榷。当 PoW 仅依赖于主流矿工时,则可能会出现网络操控或交易操控,反而会朝着去中心化的理念发展。
而权益证明提供了更公平的解决方案,即在持有者和质押者之间分配权力。这意味着网络控制与参与者的投资金额成正比。例如,PoS 的参与者 A 投入 20 枚代币,其将获得相同比例的算力。
然而,同一参与者比参与者 B 多投入 20 枚代币;他将获得更高的计算能力。与 PoW 相比,PoS 机制下的网络更加安全可靠,因此,PoS 更加透明。
比特币方面的工作证明可能能够抵御特定攻击。但它容易受到潜在安全风险的影响,包括 51% 的攻击和由于分叉导致的系统不稳定。
当区块链上发生分叉时,生态系统就会分裂。假设区块链是分叉的,矿工需要将其挖矿能力引导到新旧分叉的区块链。当然,硬分叉的本意是带来益处,而非造成损害。尽管如此,拆分挖矿能力仍会降低矿工的加密货币挖矿率。
而 PoS 抵御 51% 攻击的能力更强,这是因为在 PoS 上执行恶意攻击的成本更高。不过,只要攻击者能够承受急剧上升的加密货币价格,并在短时间内聚集足够算力,也有可能实施攻击。
PoW 和 PoS 均会将加密货币奖励给能够提出有效区块的参与者。然而,PoS 系统的奖励与参与者在验证交易时质押的抵押品数额成正比。尽管如此,加密货币的规模和质押时间仍在一定程度上决定了哪个节点优先验证交易。
这两种共识机制对区块链而言都非常重要,但由于两者的目标不同,因此带来的益处也有所区别。
PoS 机制可减少电力消耗,因此对环境大有裨益。此外,PoS 的质押要求更高,对坏块的惩罚措施也更为严厉,这使得生态系统更加健康,长期而言也更具可持续性。与 PoW 相比,PoS 提供更公平的挖矿系统,交易的可扩展性也更强。不仅如此,PoS 根据个人持有的代币来分配控制权,与中心化理念相去甚远。
许多加密货币仍在使用工作量证明共识,包括巨头比特币和以太坊。然而,质押证明算法似乎更安全。这是因为与 PoW 相比,在 PoS 上攻击交易的成本更高。
事实上,以太坊 2.0 即将采用 PoS 模式,其中矿工被称为区块验证者,因此,为矿工和投资者提供一个安全的区块链生态系统。
如今,大多数加密货币仍在使用工作证明算法,包括比特币。不过,许多加密货币正在改用 PoS 算法。无论用户选择运行主节点,还是质押代币换取奖励,此举都会给长期持有者带来不同经济利益。以下是采用 PoS 机制的部分加密货币:
NEO:中国首个开源区块链项目,用户可在 NEO 钱包中质押多种加密代币。参与者以 NeoGAS 的形式获得奖励,年收益率约为 2% 至 3%。
Stratis (STRAT):用户在 Stratis 钱包中质押 STRAT,可获得约 0.5% 到 1% 的年回报率。
Nxt (NXT):该加密货币借助极少量硬件设备来获得质押奖励,这不取决于其他 PoS 加密货币使用的代币时代概念,并且对质押攻击具有很大的抵御能力。年收益率约为 1.26%。
Tezos (XTZ):利益相关者可投票决定区块链网络的未来变化。Tezos 着眼于解决治理问题,利益相关者负责保持系统运行,并因此获得质押奖励。奖励回报率约为 6%。
Tron (TRX):推出去中心化应用程序并收购 BitTorrent 和 Steemit 后,Tron 迎来飞速发展。用户质押 TRX 即可获得被动收入,年利息约 4%。
Cosmos (ATOM):Cosmos 的年回报率约为 8%,质押奖励在各个代币中遥遥领先。Cosmos 在全球拥有超过 100 个项目,呈指数级增长,甚至 Binance 也使用其技术构建 Binance Chain。
过去数年来,工作量证明已成为许多加密货币网络的标准共识算法,而 PoS 共识则给现有协议带来了一场革命。混合 PoS 和 PoW 的流通似乎是一个不错的升级,可以相互补充。混合机制能否普及仍是未知数。随着技术的不断发展,区块链也将不断发展。
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