1、細(xì)說(shuō)區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制之POA

POA全稱是proof of activity。他不是一種獨(dú)立的共識(shí)算法，而是POW和POS混合的算法，目前有唯鏈，歐鏈等采用了POA共識(shí)機(jī)制。

POA的算法大致流程是這樣的，每個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)不斷的進(jìn)行哈希計(jì)算，尋找哈希值小于特定值的區(qū)塊頭，區(qū)塊頭中包括前區(qū)塊哈希值，本地節(jié)點(diǎn)的地址，區(qū)塊序號(hào)以及nonce值。當(dāng)節(jié)點(diǎn)找到滿足條件的區(qū)塊頭后，就會(huì)向全網(wǎng)廣播這個(gè)區(qū)塊頭，所有的活躍節(jié)點(diǎn)收到廣播進(jìn)行驗(yàn)證。若驗(yàn)證通過(guò)，則以廣播中的區(qū)塊頭作為數(shù)據(jù)源，導(dǎo)出N個(gè)隨機(jī)的股權(quán)所有者，所有的活躍節(jié)點(diǎn)判斷自己是否是哪個(gè)幸運(yùn)的股權(quán)人。如果自己是前面N-1個(gè)幸運(yùn)股權(quán)人中的一個(gè)，也一度用私鑰對(duì)上述的區(qū)塊頭進(jìn)行簽名。并且將這個(gè)簽名在全網(wǎng)廣播。如果自己是第N個(gè)幸運(yùn)股權(quán)持有者，則用這個(gè)區(qū)塊頭來(lái)構(gòu)建一個(gè)新的區(qū)塊，區(qū)塊中包含了自己選出的盡可能多的交易，前N-1個(gè)幸運(yùn)股權(quán)人的簽名還有自己對(duì)完整區(qū)塊鏈的哈希值的簽名。然后將這個(gè)簽名后的完整節(jié)點(diǎn)在全網(wǎng)廣播。所有的活躍節(jié)點(diǎn)在收到完整節(jié)點(diǎn)之后進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證通過(guò)則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)是一個(gè)合法的新區(qū)塊。將其加入?yún)^(qū)塊鏈當(dāng)中去。

倘若這個(gè)區(qū)塊屬于最長(zhǎng)鏈，則以他為前區(qū)塊，轉(zhuǎn)回到最初的步驟，否則就做丟棄處理。不難發(fā)現(xiàn)，POA算法要求N個(gè)幸運(yùn)者全部在線，任意一個(gè)幸運(yùn)股權(quán)人不在線都將導(dǎo)致該區(qū)塊丟棄。

這也是活躍證明的由來(lái)，POA算法會(huì)周期性的統(tǒng)計(jì)被丟棄的區(qū)塊數(shù)量。并且按照這個(gè)來(lái)調(diào)整N的數(shù)值。如果丟棄的區(qū)塊數(shù)量比較多，那么就減少N，否則就增大N.

POA算法的區(qū)塊丟失是一種算力損失。POA算法中。區(qū)塊中的交易費(fèi)由區(qū)塊的發(fā)布者與n個(gè)幸運(yùn)股權(quán)人共享。

POA算法最重要的是它可以防止非厲害攻擊者。所謂的非厲害攻擊是指具有強(qiáng)大的算法，但是僅僅持有少量的股權(quán)的攻擊者。POA算法中POS部分使得非厲害者得到構(gòu)建區(qū)塊機(jī)會(huì)是非常少的。應(yīng)該我們無(wú)法有效的進(jìn)行攻擊。

POA算法中，幸運(yùn)股權(quán)人依靠資本獲利，這個(gè)想當(dāng)持有股篇而獲得股息，這種機(jī)制會(huì)估計(jì)持股人長(zhǎng)期持續(xù)這個(gè)股權(quán)有利于數(shù)字資產(chǎn)的保值以及減少波動(dòng)。

POAstay大眾的pow部分，通過(guò)哈希算法難度控制了新區(qū)塊頭生成的速度。起到穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，避免分叉的作用。

然而上述優(yōu)點(diǎn)的獲得也是有代價(jià)的，pow部分帶來(lái)的電力的損耗。而pos部分導(dǎo)致新區(qū)塊頭以及比較大的概率丟失，形成了算力的浪費(fèi)。

2、號(hào)稱“區(qū)塊鏈的靈魂”的共識(shí)機(jī)制是什么?

我們知道區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕植际接涃~技術(shù)，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)當(dāng)中，沒(méi)有一個(gè)像銀行一樣的中心化記賬機(jī)構(gòu)，如何保證每一筆交易在所有記賬節(jié)點(diǎn)上的一致性呢？共識(shí)機(jī)制解決的就是這個(gè)問(wèn)題，因此也可以說(shuō)共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈的靈魂。

目前比較常見(jiàn)的共識(shí)機(jī)制有：工作量證明 PoW（Proof of Work）、權(quán)益證明（Proof of Stake）以及委托權(quán)益證明（Delegated Proof of Stake）：

 01 

PoW（Proof-of-Work）

工作量證明機(jī)制

POW的全稱為Proof of Work,翻譯過(guò)來(lái)即“工作證明”或者“工作量證明”。挖礦獲得多少貨幣獎(jiǎng)勵(lì)，取決于挖礦貢獻(xiàn)的有效工作，也就是說(shuō)礦機(jī)的性能越好、挖礦的時(shí)間越長(zhǎng)，所獲得的貨幣獎(jiǎng)勵(lì)就越多。

BTC就是POW機(jī)制下最成功的加密貨幣。POW機(jī)制雖然已經(jīng)成功證明了其長(zhǎng)期穩(wěn)定和相對(duì)公平，但在現(xiàn)有框架下，采用POW的“挖礦”形式，將消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的運(yùn)算來(lái)保證工作量公平，并沒(méi)有其他的存在意義。而目前BTC所能達(dá)到的交易效率為約5TPS（5筆/秒），以太坊目前受到單區(qū)塊GAS總額的上限，所能達(dá)到的交易頻率大約是25TPS，與平均千次每秒、峰值能達(dá)到萬(wàn)次每秒處理效率的VISA和MASTERCARD相差甚遠(yuǎn)。

 02 

PoS（Proof-of-Stake）

權(quán)益證明機(jī)制

POS 即權(quán)益證明或者股權(quán)證明，全稱為 Proof of Stake。權(quán)益證明模式就是根據(jù)所持有貨幣的量和時(shí)間，來(lái)發(fā)利息的的一個(gè)模式。

POS機(jī)制，相比于POW，POS機(jī)制節(jié)省了能源，引入了“幣齡”這個(gè)概念來(lái)參與隨機(jī)運(yùn)算。POS機(jī)制能夠讓更多的持幣人參與到記賬這個(gè)工作中去，而不需要額外購(gòu)買(mǎi)設(shè)備（礦機(jī)、顯卡等）。每個(gè)單位代幣的運(yùn)算能力與其持有的時(shí)間長(zhǎng)成正相關(guān)，即持有人持有的代幣數(shù)量越多、時(shí)間越長(zhǎng)，其所能簽署、生產(chǎn)下一個(gè)區(qū)塊的概率越大。一旦其簽署了下一個(gè)區(qū)塊，持幣人持有的“幣齡”即清零，重新進(jìn)入新的循環(huán)。

在POS機(jī)制下，因?yàn)閰^(qū)塊的簽署人由隨機(jī)產(chǎn)生，則一些持幣人會(huì)長(zhǎng)期、大額持有代幣以獲得更大概率地產(chǎn)生區(qū)塊，盡可能多的去清零他的“幣天”。因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的流通代幣會(huì)減少，從而不利于代幣在鏈上的流通，價(jià)格也更易受到波動(dòng)。由于可能會(huì)存在少量大戶持有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)代幣的情況，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有可能會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而越來(lái)越趨向于中心化。相對(duì)于PoW而言，PoS機(jī)制下作惡的成本很低，因此對(duì)于分叉或是雙重支付的攻擊，需要更多的機(jī)制來(lái)保證共識(shí)。穩(wěn)定情況下，每秒大約能產(chǎn)生12筆交易，但因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲及共識(shí)問(wèn)題，需要約60秒才能完整廣播共識(shí)區(qū)塊。長(zhǎng)期來(lái)看，生成區(qū)塊（即清零“幣齡”）的速度遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)傳播和廣播的速度，因此在PoS機(jī)制下需要對(duì)生成區(qū)塊進(jìn)行“限速”，來(lái)保證主網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

 03 

DPoS

委托權(quán)益證明機(jī)制

DPOS即授權(quán)股權(quán)證明（delegated proof of stake）。

DPoS機(jī)制要求在產(chǎn)生下一個(gè)區(qū)塊之前，必須驗(yàn)證上一個(gè)區(qū)塊已經(jīng)被受信任節(jié)點(diǎn)所簽署。相比于PoS的“全民挖礦”，DPoS則是利用類(lèi)似“代表大會(huì)”的制度來(lái)直接選取可信任節(jié)點(diǎn)，由這些可信任節(jié)點(diǎn)（即見(jiàn)證人）來(lái)代替其他持幣人行使權(quán)力，見(jiàn)證人節(jié)點(diǎn)要求長(zhǎng)期在線，從而解決了因?yàn)镻oS簽署區(qū)塊人不是經(jīng)常在線而可能導(dǎo)致的產(chǎn)塊延誤等一系列問(wèn)題。DPoS機(jī)制通常能達(dá)到萬(wàn)次每秒的交易速度，在網(wǎng)絡(luò)延遲低的情況下可以達(dá)到十萬(wàn)秒級(jí)別，非常適合企業(yè)級(jí)的應(yīng)用。

 04  其他共識(shí)機(jī)制

區(qū)塊鏈系統(tǒng)中還有其它共識(shí)機(jī)制比如聯(lián)盟鏈常用的PBFT，新經(jīng)幣（NEM）用的POI等。這些共識(shí)機(jī)制是為了解決現(xiàn)有共識(shí)機(jī)制的一些缺點(diǎn)而被提出的。但目前使用的系統(tǒng)不如POW，POS和DPOS多。

共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的核心，它決定了一個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的去中心化程度，性能和安全性。因此公鏈的開(kāi)發(fā)中，共識(shí)機(jī)制的設(shè)計(jì)是核心和關(guān)鍵。

3、什么是POW和POS,二者區(qū)別聯(lián)系

為了深入理解 Staking 和 PoS（權(quán)益證明），本文中我們將把它與當(dāng)前最主流的共識(shí)機(jī)制——PoW（工作量證明）進(jìn)行比較。目前大多數(shù)公鏈采用的都是 PoW ，但隨著 PoS 日益受到關(guān)注，可以預(yù)期在不久的將來(lái)，PoS 的比例將會(huì)超過(guò) PoW。

現(xiàn)在幾乎所有新推出的公鏈都是基于 PoS，甚至連第二大公鏈以太坊也將在下一次重大升級(jí)中轉(zhuǎn)向 PoS。這是為什么呢？PoS 真的比 PoW 好嗎？

PoS 的確在一些方面優(yōu)于 PoW，在下文中我們將從幾個(gè)維度對(duì)二者進(jìn)行比較分析。

一、PoS 的定義

首先，讓我們來(lái)解釋一下基本概念。

| PoW 和 PoS 是兩種不同的算法，它們決定分布式網(wǎng)絡(luò)中的共識(shí)，以及如何獎(jiǎng)勵(lì)共識(shí)維護(hù)者。

換句話說(shuō)，PoW 和 PoS 闡述了如何發(fā)行新幣為網(wǎng)絡(luò)提供激勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)那些提供資源的共識(shí)維護(hù)者。這些幣的價(jià)值背后都有資源支撐（礦機(jī)、ASIC 芯片或者一定數(shù)量的幣等），而且拿到獎(jiǎng)勵(lì)的前提是你必須付出誠(chéng)實(shí)的行動(dòng)。不管是BTC、ETH，還是XTZ，皆是如此。

你也許會(huì)說(shuō)：在網(wǎng)絡(luò)中提供或鎖定某些資源，同時(shí)承擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)，這聽(tīng)起來(lái)很像 Staking 。沒(méi)錯(cuò)，的確是這樣！

PoW 其實(shí)可以用 PoS 的邏輯來(lái)理解，花錢(qián)買(mǎi)礦機(jī)設(shè)備和電力就相當(dāng)于 Staking 的一種形式。我們可以進(jìn)一步總結(jié)為，Staking 是一種傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)形式——投入資本以獲取回報(bào)。

盡管這樣理解在某些情況下也不算錯(cuò)，但我們還是回到二者的定義和它們的核心區(qū)別上來(lái)。

PoW 網(wǎng)絡(luò)的安全性來(lái)自于哈希算力，理論上算力越大收益越高，具體可參考比特幣的礦工和礦池。

PoS 的安全性來(lái)自于抵押經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，理論上 Staking 的數(shù)量越高收益越高。（之所以說(shuō)“理論上“，是因?yàn)?Validator 的選擇是隨機(jī)的，這樣可以避免過(guò)于中心化。）

盡管每個(gè)共識(shí)協(xié)議都不盡相同，但仍有一些基本原則可供我們來(lái)比較。

接下來(lái)，我們將通過(guò)發(fā)展趨勢(shì)、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)安全、去中心化、成本、治理、社區(qū)參與、冷啟動(dòng)、環(huán)保多方面對(duì) PoW 和 PoS 進(jìn)行比較。

二、發(fā)展趨勢(shì)

盡管 PoS 比 PoW 的歷史短，在整體市場(chǎng)中份額也小，但它正在飛速地發(fā)展。

實(shí)際上，按市值計(jì)算的前三十名加密貨幣中有十三個(gè)已經(jīng)使用了 PoS 或類(lèi) PoS，包括 EOS、Stellar、Tron、Dash、Neo、Binance Chain、Ontology、Tezos、NEM、VeChain、Waves、Qtum、Decred、Lisk，另外還有三個(gè)（ETH、Cardano 和 OmiseGO）正在轉(zhuǎn)向 PoS。

這也意味著市場(chǎng)前三十的幣種中有超過(guò)一半在使用 PoS。另外，幾乎所有的第 二層解決方案都在使用 Staking 機(jī)制。甚至連比特幣的閃電網(wǎng)絡(luò)也可以被認(rèn)為是 PoS 的某種形式：一些中繼節(jié)點(diǎn)把比特幣 stake 起來(lái)，幫助用戶通過(guò)通道進(jìn)行交易，并從中賺取一些手續(xù)費(fèi)。

· 總 Staking 市值：》 160 億美元

· Staking 中鎖定的總價(jià)值：》 50 億美元。

· PoS 市值占比：9.80％

· 除 BTC 和 ETH 外，PoS 市值占比：26.6％

PoS權(quán)益證明與PoW工作量證明的比較

這些數(shù)字還在持續(xù)增長(zhǎng)，而且許多人預(yù)計(jì) PoS 鏈的總價(jià)值將在今年年底達(dá)到 500 億美金。隨著 Binance Chain、Cosmos 和 Polkadot 將各種項(xiàng)目轉(zhuǎn)移到 PoS 區(qū)塊鏈協(xié)議，以及 ETH 2.0的推出，PoS 鏈的總價(jià)值可能會(huì)超過(guò)這一規(guī)模。

權(quán)益證明（PoS）似乎正慢慢占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)。

三、可擴(kuò)展性

談及可擴(kuò)展性時(shí)，必須要考慮到交易吞吐量和交易確認(rèn)時(shí)間。

交易吞吐量：出塊時(shí)間和區(qū)塊大小限制了網(wǎng)絡(luò)的交易吞吐量。采用 PoW 機(jī)制的比特幣出塊時(shí)間大概是十分鐘，其它幣種短一些，以太坊可以減少到十五秒，交易吞吐量也會(huì)隨著出塊時(shí)間的減少相應(yīng)略有增加。

在 PoS 共識(shí)維護(hù)者（比如 Validator、區(qū)塊生產(chǎn)者）的共同努力下，由于出塊時(shí)間短了很多，交易吞吐量平均要比 PoW 高出很多。

舉個(gè)例子，Tezos 已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)每秒 40 筆交易（40 TPS）。DPoS（委托權(quán)益證明）中的EOS、TRON甚至已經(jīng)可以處理超過(guò) 1000 TPS 的交易。

PoS權(quán)益證明與PoW工作量證明的比較

交易確認(rèn)時(shí)間：交易確認(rèn)時(shí)間也是區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性一個(gè)重要的衡量因素，尤其是在商業(yè)環(huán)境中。在 PoS 共識(shí)機(jī)制中，交易速度更快，甚至在某些場(chǎng)景下的幾乎能實(shí)時(shí)確認(rèn)。

四、網(wǎng)絡(luò)安全

眾所周知，早在 2009 年比特幣作為 PoW 的先驅(qū)就已啟動(dòng)，并穩(wěn)定運(yùn)行了十多年，后來(lái)的很多其它數(shù)字貨幣也都采用了 PoW 共識(shí)機(jī)制。十年來(lái)，PoW 已成為一個(gè)公鏈設(shè)計(jì)模版，歷經(jīng)多次攻擊，可靠性和安全性久經(jīng)考驗(yàn)。

短期內(nèi) PoW 可能受到挖礦壟斷的威脅，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)外部設(shè)備提升算力，發(fā)起 51% 攻擊。但對(duì)于比特幣來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)哈希算力來(lái)實(shí)現(xiàn)此類(lèi)攻擊幾乎是不可能的，但對(duì)于一些小規(guī)模的 PoW 鏈，像 Verge、ETC 則是可行的。

如果要估算對(duì)比特幣實(shí)施 51% 攻擊的成本，我們首先要考慮硬件和電力成本。

· 總哈希算力： 50，000，000 TH/s

· 螞蟻礦機(jī) S9 當(dāng)前價(jià)格： $300

· 螞蟻礦機(jī) S9 哈希算力： 13 TH/s

· 51% 攻擊的硬件成本： $1，153，846，153 USD （約占網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的 1.11%）

PoS 和 Staking 還是新鮮事物，雖然像 PeerCoin、Ardor 這些幣已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但是第一個(gè)主流 PoS 鏈 Tezos 直到 2018 年夏才上線。

PoS 幣還沒(méi)有做過(guò)嚴(yán)格的壓力測(cè)試，所以我們也不知道可能將面臨什么樣的問(wèn)題。

以下列舉一部分 PoS 可能面臨的攻擊：

長(zhǎng)程攻擊Long Range Attack

長(zhǎng)程攻擊就是攻擊者創(chuàng)建了一條從創(chuàng)世區(qū)塊開(kāi)始的長(zhǎng)區(qū)塊鏈分支，并試圖替換掉當(dāng)前的合法主鏈。該分支上可能存有和主鏈不同的交易和區(qū)塊，所以這種攻擊又被稱為替換歷史攻擊或歷史覆寫(xiě)攻擊。

無(wú)利害攻擊Nothing at Stake Attack

PoS 網(wǎng)絡(luò)還存在無(wú)利害攻擊。不像 PoW，PoS 運(yùn)行多條鏈的成本很低，Validator 可以向多個(gè)鏈投票而不會(huì)遭受任何損失，這就違反了共識(shí)協(xié)議。

51% 攻擊 （51% Attack）

你可能以為發(fā)起 51% 攻擊需要持有總幣量的 51%，但是在一些 PoS 網(wǎng)絡(luò)中，只需要最少 33% 的 stake 資金就能發(fā)起這樣一場(chǎng)攻擊。

而且如果能吸收他人投票，攻擊者甚至都不需要用自己的幣去發(fā)起攻擊，他們甚至還可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)或賄賂的方式來(lái)獲取投票。

還有一點(diǎn)就是，我說(shuō)的這 33% 不是該 PoS 幣總供給量的 33%，而是 Staking 資金池的 33%。這樣來(lái)算的話，發(fā)起 51% 攻擊所需要的幣量會(huì)更少。

低 Staking 參與率 Low Staking ParticipaTIon

如上所說(shuō)，在一些 PoS 網(wǎng)絡(luò)中，只需要質(zhì)押活躍在資金池中 33% 的幣量就能發(fā)起一場(chǎng) 51% 攻擊。比如，stake 率為 25%，33%* 25%=1/12，即發(fā)起一次攻擊只需要該 PoS 幣總供給量的 1/12。

私鑰攻擊 Private Key Attack

私鑰聯(lián)網(wǎng)后一旦被獲取，攻擊人就會(huì)獲得 Staking 資金的所有權(quán)和簽署交易的權(quán)利。即使私鑰不直接控制所有 Staking 資金，獲得了私鑰就獲得 ValidaTIon 和 Staking 的權(quán)力，方便發(fā)起攻擊。

所以說(shuō)，PoS 網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)很大的安全風(fēng)險(xiǎn)存在于把網(wǎng)絡(luò)價(jià)值（stake）轉(zhuǎn)移到 Validator 的過(guò)程中，這期間可能導(dǎo)致的高度中心化和網(wǎng)絡(luò)攻擊。只要擁有大量資源，就可能通過(guò)購(gòu)買(mǎi)選票或 Validator 的壟斷組織來(lái)發(fā)起一場(chǎng)攻擊。

LISK 就在發(fā)生類(lèi)似的情況，Validator 成立了幾個(gè)組織來(lái)操控激勵(lì)份額。EOS 的 Validator 還制定了 EOS 憲法，規(guī)定投票者不能獲得任何的獎(jiǎng)勵(lì)。

大家請(qǐng)留意以上提及的幾種攻擊，部分 PoS 在設(shè)計(jì)之初可能針對(duì)這些攻擊有所預(yù)防，但目前 PoS 仍然沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)實(shí)際的壓力測(cè)試。

像 DCR、DASH 這樣的混合共識(shí)機(jī)制也已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，出于安全考慮，它在挖礦中使用比特幣作為母鏈，同時(shí)又有著類(lèi)似 EOS 的 DPoS 共識(shí)算法。這樣的混合共識(shí)機(jī)制也值得探索。

五、去中心化

PoW

PoW 挖礦依賴機(jī)器設(shè)備，這些設(shè)備有較高的門(mén)檻，并且技術(shù)被少數(shù)公司壟斷。

挖礦也是一項(xiàng)艱巨的工程，因?yàn)橘?gòu)買(mǎi) ASIC 芯片屬于長(zhǎng)期投資，不像 PoS 資金那樣具有流動(dòng)性。

而且現(xiàn)在挖礦的利潤(rùn)又很低，只有那些擁有硬件技術(shù)和廉價(jià)電力的大型企業(yè)才能有利可圖。

PoS

與 PoW 不同，PoS 共識(shí)機(jī)制的核心是網(wǎng)絡(luò)中的幣，這些幣可以在交易所甚至 OTC 市場(chǎng)大量購(gòu)買(mǎi)，不需要通過(guò)挖礦獲取，所以參與 Staking 幾乎沒(méi)有門(mén)檻。在 PoS 共識(shí)機(jī)制中，超級(jí)節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)運(yùn)行和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)獲得獎(jiǎng)勵(lì)，所以運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的動(dòng)機(jī)是很高的。

雖然不是所有人都愿意或有能力去運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，但是 Staking 機(jī)制對(duì)于去中心化是很重要的，因?yàn)?PoS 允許所有持幣人在沒(méi)有運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的情況下投票并參與共識(shí)。

不過(guò)你會(huì)不會(huì)認(rèn)為在 PoS 共識(shí)機(jī)制下富者恒富呢？和 PoW 相比，其實(shí)不然。在 PoW 共識(shí)機(jī)制中，“富者恒富”的法則更明顯，有錢(qián)的礦工可以買(mǎi)很多 ASIC 礦機(jī)，他們有資源優(yōu)勢(shì)并享受高回報(bào)。PoW 的大礦工享受規(guī)模經(jīng)濟(jì)下的回報(bào)；但對(duì)于 PoS Staker 而言，只有線性收益。

六、成本

討論成本，我們得從三個(gè)方面來(lái)考慮：

1. 鏈上交易成本

2. 維護(hù)區(qū)塊鏈所需要的資金成本

3. 補(bǔ)償 Validator 或礦工所需要的通脹成本

鏈上交易成本

在公鏈上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是極其昂貴的，每個(gè)字節(jié)都需要傳送到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)里的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，并被這些節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存。

在 PoW 共識(shí)里，比特幣交易的成本大約為 1.91 美元每筆，以太坊的交易成本約為 0.1 美元每筆，交易成本會(huì)隨著幣價(jià)的漲跌變動(dòng)。牛市高點(diǎn)的某些時(shí)候，比特幣和以太坊交易費(fèi)用分別可高達(dá) 54.9 美元和 5.5 美元。

在 PoS 共識(shí)里，交易費(fèi)用就低很多。拿 Tezos 舉例，每筆交易費(fèi)用只有 0.01 美元左右，其它像 Cosmos 的 PoS 幣也差不多。

現(xiàn)在，我們?cè)賮?lái)看看維護(hù)區(qū)塊鏈所需要的成本。

維護(hù)一個(gè)區(qū)塊鏈所需要的成本

PoW 需要高昂的硬件和電力成本，而在 PoS 里，成為一個(gè) Validator 就只需要一臺(tái)安全&良好運(yùn)行的設(shè)備，和很少的電力成本就可以了。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)里，每年所需的硬件維護(hù)成本大概是 20億 美元（這些硬件的壽命大概是 18 個(gè)月），電力成本約為 40億 美元（電力按 0.08 美元每千瓦算）。

這就是說(shuō)，為了 PoW 網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，需要投入網(wǎng)絡(luò)總價(jià)值的 6.5%。而在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，維護(hù)成本僅占網(wǎng)絡(luò)總價(jià)值的 0.1%。

通脹成本

在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，通脹率約為 6%，而 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，這一比例約為 4%（只是預(yù)估）。

區(qū)塊鏈的激勵(lì)設(shè)計(jì)會(huì)隨著時(shí)間的推進(jìn)而降低通脹，PoW 比 PoS 存在的時(shí)間更久，因此我們可以說(shuō)二者的通脹水平是差不多的，未來(lái) PoS 的通脹率也會(huì)變得越來(lái)越低。

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，那些不是礦工的投資者并沒(méi)有一個(gè)好的抵御通脹的方法，而在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，持幣者卻可以通過(guò)幣生幣獲得一定收益。

七、治理

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，協(xié)議治理可分成幾方：

1. 礦工：決定交易信息是否被確認(rèn)以及該挖哪條鏈

2. 用戶：決定該接受哪個(gè)協(xié)議，以及使用哪個(gè)生態(tài)

3. 基金會(huì)：決定如何在不同的開(kāi)發(fā)組織間分配資金

4. 節(jié)點(diǎn)：決定運(yùn)行哪個(gè)軟件并通過(guò) API 向用戶提供服務(wù)

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)，很難說(shuō)到底誰(shuí)持有最大的投票權(quán)，因?yàn)?PoW 里的投票權(quán)很難量化。然而，為了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)以及管理巨大的資源和網(wǎng)絡(luò)，在各方之間依然需要有一個(gè)共識(shí)。PoW 網(wǎng)絡(luò)中治理的透明度匱乏使得協(xié)議的設(shè)計(jì)和升級(jí)進(jìn)程緩慢。

PoS 治理也是分布在以上提到的幾個(gè)群體，但是治理機(jī)制更加系統(tǒng)，我們可以遵守一條簡(jiǎn)單的規(guī)則—— 1:1 投票。

而且，在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，我們可以實(shí)施鏈上治理 （實(shí)際上，PoW 網(wǎng)絡(luò)也可以實(shí)現(xiàn)，但目前沒(méi)有嘗試）。鏈上治理允許我們創(chuàng)建協(xié)議或?qū)f(xié)議提出改進(jìn)的建議，還可以在鏈上進(jìn)行投票?；阪溕贤镀钡慕Y(jié)果，協(xié)議可自動(dòng)執(zhí)行。目前 Tezos 就是采用的這種鏈上治理機(jī)制。

其它治理投票的 PoS 例子還有：

· EOS

· Decred

· Dash

· Cosmos

PoS 治理中清晰透明的投票設(shè)計(jì)有利于協(xié)議變動(dòng)可以被快速執(zhí)行。

八、社區(qū)參與

PoW 礦工有著傳統(tǒng)的商業(yè)思維，他們更愿意投資一種自己熟悉的傳統(tǒng)商業(yè)模式。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，挖礦類(lèi)似于工廠制造業(yè)。挖礦設(shè)備就是生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)越高級(jí)，效率就越高。廉價(jià)的電力對(duì)于挖礦業(yè)來(lái)說(shuō)是必要的資源，這些商業(yè)模式對(duì)于市場(chǎng)價(jià)格的依賴和傳統(tǒng)工廠依賴鋼鐵價(jià)格一個(gè)道理。

這其中當(dāng)然是有風(fēng)險(xiǎn)的：如果數(shù)字貨幣價(jià)格下跌，挖礦可能會(huì)變得無(wú)利可圖。但在大多數(shù)情況下，市價(jià)拋售所有幣也是能賺到錢(qián)的。

今天的礦工大多數(shù)都是礦機(jī)設(shè)備和電力有一定資源的人，他們很少有動(dòng)力參與到社區(qū)中來(lái)。如果他們真的相信幣的價(jià)值，直接投資即可回報(bào)不菲。直接投資比特幣現(xiàn)在的回報(bào)已經(jīng)超過(guò)挖礦，我們認(rèn)為長(zhǎng)期這一趨勢(shì)不會(huì)改變。

相比之下，PoS 里的 Validator 更像是投資人，他們需要對(duì)所持?jǐn)?shù)字貨幣背后的技術(shù)有很深的理解，同時(shí)對(duì)協(xié)議的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。大型PoS 幣種一般都有獨(dú)立的研究團(tuán)隊(duì)。

為了獲得更多的投票，這些 Validator 一般需要持有大量的幣。通過(guò) Staking 或者提供 Staking 服務(wù)，這些資金會(huì)被鎖定一定時(shí)間，如果想動(dòng)用部分資金，那他們可能不能繼續(xù)為所有的客戶提供服務(wù)。

這樣 Validator 就成為了長(zhǎng)期投資者，他們更有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)和價(jià)值。激勵(lì)越高，投入越多。

這就好比早期階段的創(chuàng)業(yè)投資，VC 為他們投資的公司提供支持。這一比喻形象地概括了挖礦投資理論，在 Coinfund 使用后廣為傳播。

九、冷啟動(dòng)

發(fā)行一條公鏈最好的辦法是什么？鑒于代幣在公鏈采用和融資中起到的作用，我們必須考慮到公眾通過(guò)什么方式獲得代幣。

發(fā)行一條 PoW 鏈?zhǔn)鞘趾?jiǎn)單的。最初 PoW 的發(fā)行量為 0，每個(gè)人通過(guò)挖礦獲得平等的參與權(quán)。這個(gè)過(guò)程看起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單、平等、透明。

為了給持續(xù)的協(xié)議研究和發(fā)展提供支持，還可以像 Zcash 一樣成立一個(gè)發(fā)展基金， 有一小部分的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)直接授予開(kāi)發(fā)者。

PoS 網(wǎng)絡(luò)的冷啟動(dòng)（Bootstrapping）要更復(fù)雜，從一開(kāi)始，就需要多方都持有一部分權(quán)益，ICO 比例在發(fā)行前就被決定了。

最普遍的方法是代幣發(fā)行（ICO 也好，IEO 也好，或者其它的形式），原始代幣供應(yīng)被賣(mài)或發(fā)給投資者、開(kāi)發(fā)者團(tuán)隊(duì)、基金會(huì)、理事會(huì)等等。

因?yàn)閰⑴c原始權(quán)益分配的大型投資者準(zhǔn)入門(mén)檻高、同時(shí)也可以拿到豐厚回報(bào)，這種代幣發(fā)行一般不太公平，對(duì)于社區(qū)的普通投資者來(lái)說(shuō)有較多的限制。

代幣的授予期通常不透明，而且時(shí)常變來(lái)變?nèi)?。這也意味著投資者的權(quán)益可能被稀釋了，但仍被蒙在鼓里。

另一種發(fā)行代幣的方法是空投，人們不需要直接投資即可收到一定數(shù)量的代幣。這種代幣空投通常在接收者不知情的情況下發(fā)生，而且數(shù)量極其少，相比于總量來(lái)說(shuō)幾乎可以忽略。由于透明度的缺失，這似乎也不是最好的方法。

除此之外，也有其它一些冷啟動(dòng)方式出現(xiàn)，但依然出于早期階段，現(xiàn)在很難下結(jié)論。其中一個(gè)是 Cosmos 引入的類(lèi)似于“跨鏈空投”的概念，它是通過(guò)硬分區(qū)（hard spoon）實(shí)現(xiàn)——通過(guò)復(fù)制一條 PoW 或 PoS 鏈上的數(shù)字貨幣帳戶余額到一條新的 PoS 鏈上，這條鏈上的新數(shù)字貨幣具有互用性，并可以拿來(lái)做 Staking。

“Hard Spoon：基于一個(gè)現(xiàn)有的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)形成一條新鏈；該新鏈不是和原有鏈進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，而是提供了更為廣泛的訪問(wèn)?！?#8202; Tendermint 創(chuàng)始人 Jae KwonJae Kwon

十、環(huán)保

如果我們看保護(hù)一條公鏈的成本，PoW 比 PoS 貴太多了，畢竟設(shè)備和電力成本很高。從這個(gè)角度來(lái)看，PoW 對(duì)環(huán)境顯然不友好。

盡管如此，我們認(rèn)為消耗的電力與我們所得到的價(jià)值相比還是微不足道的。我們得到的是一個(gè)去信任化、全球化、不可篡改、安全度極高的賬本。和黃金開(kāi)采、以及現(xiàn)有金融體系消耗的成本相比，PoW 的成本并沒(méi)有那么高。如果只看對(duì)環(huán)境的影響，我們承認(rèn) PoS 更優(yōu)，因?yàn)樗h(huán)保。

結(jié)論

在本文中，我們從幾個(gè)維度把 PoW 和 PoS 進(jìn)行了對(duì)比。兩者都不完美，未來(lái)不會(huì)出現(xiàn)一種共識(shí)機(jī)制統(tǒng)一天下的情況。

我們強(qiáng)烈地相信，最終至少有一條 PoW 鏈會(huì)存在，它很可能是比特幣。 PoW 鏈提供了無(wú)可比擬的安全性和不可撤銷(xiāo)性，而且可以作為全球結(jié)算層以及真實(shí)數(shù)據(jù)的一個(gè)來(lái)源。圍繞比特幣，人們寄托了很多愿景，同時(shí)也存有諸多爭(zhēng)議。

越來(lái)越多新的區(qū)塊鏈協(xié)議開(kāi)始采用 PoS 的安全模型，而且隨著以太坊逐漸從 PoW 轉(zhuǎn)移到 PoS，PoS 所占的比例也將大幅增加。

大多數(shù)的第二層解決方案也采用 PoS，帶動(dòng) Staking 的話題在區(qū)塊鏈的世界里變得火熱起來(lái)。

如果我們來(lái)看看像 Cosmos 和 Polkadot 這些互動(dòng)型和應(yīng)用型的 PoS 鏈，我們會(huì)發(fā)現(xiàn) PoS 甚至?xí)鸵恍┫癖忍貛?、門(mén)羅幣、大零幣這樣的 PoW 鏈產(chǎn)生聯(lián)系。這些 PoW 鏈需要擁有自己的分區(qū)（Zone）、平行鏈（Parachains）和網(wǎng)橋（Bridges）或者與它們進(jìn)行聯(lián)通，間接地成為 Staking 經(jīng)濟(jì)中的一份子。

總結(jié)一下，PoS 日漸崛起的原因有：

1. 可以賺取 Staking 收益，不被通脹稀釋

2. 參與共識(shí)的低門(mén)檻準(zhǔn)入

3. 可擴(kuò)展性更強(qiáng)

4. 沒(méi)有規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，更去中心化

5. 維護(hù)區(qū)塊鏈成本更低

6. 1:1 投票，治理更透明

7. 對(duì)共識(shí)維護(hù)者（比如 Validator）和社區(qū)有更高的激勵(lì)

8. 更環(huán)保

值得一提的是，以上提到的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)是有一定代價(jià)和成本的。PoS 目前還沒(méi)有像 PoW 那樣可追溯的歷史數(shù)據(jù)。未來(lái)，隨著整體市場(chǎng)的成熟，我們將會(huì)看到PoW 和 PoS 的發(fā)展軌跡越來(lái)越完整，也更便于我們學(xué)習(xí)。當(dāng)然不會(huì)出現(xiàn)一鏈統(tǒng)天下的狀況，就像不會(huì)只存在一種算法。像 Decred 這種 PoS+PoW 混合體系可能會(huì)越來(lái)越受歡迎，但這又是另一個(gè)話題了。

POW：全稱Proof of Work，工作量證明。

POS：全稱Proof of Stake，權(quán)益證明。

這兩者都區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制，是數(shù)字貨幣的記賬方法。

區(qū)別是：

1、POW機(jī)制：工作量證明機(jī)制即對(duì)于工作量的證明，是生成要加入到區(qū)塊鏈中的一筆新的交易信息(即新區(qū)塊)時(shí)必須滿足的要求。在基于工作量證明機(jī)制構(gòu)建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)計(jì)算隨機(jī)哈希散列的數(shù)值解爭(zhēng)奪記賬權(quán)，求得正確的數(shù)值解以生成區(qū)塊的能力是節(jié)點(diǎn)算力的具體表現(xiàn)。

2、POS機(jī)制：權(quán)益證明要求證明人提供一定數(shù)量加密貨幣的所有權(quán)即可。權(quán)益證明機(jī)制的運(yùn)作方式是，當(dāng)創(chuàng)造一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，礦工需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“幣權(quán)”交易，交易會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的比例把一些幣發(fā)送給礦工本身。權(quán)益證明機(jī)制根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有代幣的比例和時(shí)間，依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點(diǎn)的挖礦難度，從而加快了尋找隨機(jī)數(shù)的速度。

擴(kuò)展資料：

比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰在2009年提出，根據(jù)中本聰?shù)乃悸吩O(shè)計(jì)發(fā)布的開(kāi)源軟件以及建構(gòu)其上的P2P網(wǎng)絡(luò)。比特幣是一種P2P形式的數(shù)字貨幣。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸意味著一個(gè)去中心化的支付系統(tǒng)。 

與大多數(shù)貨幣不同，比特幣不依靠特定貨幣機(jī)構(gòu)發(fā)行，它依據(jù)特定算法，通過(guò)大量的計(jì)算產(chǎn)生，比特幣經(jīng)濟(jì)使用整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中眾多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確認(rèn)并記錄所有的交易行為，并使用密碼學(xué)的設(shè)計(jì)來(lái)確保貨幣流通各個(gè)環(huán)節(jié)安全性。P2P的去中心化特性與算法本身可以確保無(wú)法通過(guò)大量制造比特幣來(lái)人為操控幣值。

參考資料：百度百科-共識(shí)機(jī)制

POW全稱Proof of Work，即工作量證明；POS全稱Proof of Stake，權(quán)益證明。Pow和pos都屬于區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制。

PoW和PoS的全面比較可參考：知乎：PoW和PoS的全面比較

https://v.vzuu.com/video/1129824006290935808

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和演變，包含了：POW、POS、DPOS、Pool驗(yàn)證池、DBFT、POC、POR等共識(shí)算法機(jī)制。今天，貝數(shù)區(qū)塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個(gè)主流共識(shí)機(jī)制的相關(guān)知識(shí)。關(guān)注貝數(shù)區(qū)塊鏈、從小白變大神！

我們來(lái)說(shuō)點(diǎn)簡(jiǎn)單易懂的。
POW是工作量證明，典型的代表就是比特幣，比特幣礦機(jī)通過(guò)計(jì)算哈希值，來(lái)確定新的區(qū)塊由誰(shuí)來(lái)主導(dǎo)，這個(gè)時(shí)候就要由工作量證明來(lái)體現(xiàn)區(qū)別，比特幣的哈希值，是每個(gè)機(jī)器都能一次算出來(lái)一個(gè)值，但是不一定這個(gè)值就是最符合標(biāo)準(zhǔn)的，所以單位時(shí)間內(nèi)誰(shuí)算的次數(shù)最多誰(shuí)的機(jī)會(huì)就越大，所以就有了大家瘋狂買(mǎi)礦機(jī)，并且必須要加入礦池才能挖礦的原因。

POS是權(quán)益證明，這個(gè)就像是存證，如果你想要挖礦的話，POW加入的是礦池，POS就要加入節(jié)點(diǎn)，你持有的幣越多，那么后續(xù)你記錄，挖礦的機(jī)會(huì)就越大，整體感覺(jué)就有點(diǎn)像是存款，你存的越多，你獲得的利息就越高，當(dāng)然銀行的利率是不會(huì)變的，但是節(jié)點(diǎn)的挖礦幾率是有變化的。Hubox研究院——給你帶來(lái)最簡(jiǎn)單的區(qū)塊鏈知識(shí)。

4、什么是pos算法和pos機(jī)制

pos是公鏈中的共識(shí)算法，作為pow的一種替換。pow是保證比特幣，當(dāng)前以太坊和許多區(qū)塊鏈安全的一種機(jī)制，但是pow算法在挖礦過(guò)程中，因?yàn)槠茐沫h(huán)境和浪費(fèi)電而受到指責(zé)，pos試圖通過(guò)一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問(wèn)題。

ps機(jī)制可以被描述成一種虛擬挖礦，鑒于pow主要依賴于計(jì)算硬件的稀缺性，來(lái)防止女巫攻擊。在pow中，一個(gè)用戶有可能用一千美元來(lái)買(mǎi)計(jì)算機(jī)，加入網(wǎng)絡(luò)來(lái)挖礦，產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎(jiǎng)勵(lì)。在pos中，用戶可以拿到一千美元，買(mǎi)到等值的代幣，把這些代幣當(dāng)做押金放在pos機(jī)制之中，只要用戶就有機(jī)會(huì)產(chǎn)生，這樣用戶可以得到獎(jiǎng)勵(lì)。

pos算法如下，存在一個(gè)持幣人的集合，他們把手中的代幣放入pos機(jī)制中，這樣他們就變成驗(yàn)證者。

5、區(qū)塊鏈中的權(quán)益證明機(jī)制(PoS)是什么?

老楊說(shuō)鏈：區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制權(quán)益證明POS

比特幣挖礦采用工作量證明機(jī)制，是什么意思呢？
權(quán)益證明機(jī)制（Proof of Stake），簡(jiǎn)稱POS，也稱股權(quán)證明機(jī)制，類(lèi)似于把資產(chǎn)存在銀行里，銀行會(huì)通過(guò)你持有數(shù)字資產(chǎn)的數(shù)量和時(shí)間給你分配相應(yīng)的收益。
同理，采用PoS的數(shù)字資產(chǎn)，系統(tǒng)根據(jù)你的幣齡給你分配相應(yīng)的權(quán)益，幣齡是你持幣數(shù)量和時(shí)間的乘積。比如你持有100個(gè)幣，總共持有了30天，那么，此時(shí)你的幣齡就為3000。
相較PoW（工作量證明機(jī)制），PoS存在2個(gè)優(yōu)勢(shì)。第一，PoS不會(huì)造成過(guò)多的電力浪費(fèi)，因?yàn)镻oS不需要靠比拼算力挖礦。第二，POS更難進(jìn)行51%攻擊。擁有51%幣才能發(fā)起攻擊，網(wǎng)絡(luò)受到攻擊卻會(huì)造成自己利益受損，顯然很不劃算。
相較PoW（工作量證明機(jī)制），PoS存在2個(gè)優(yōu)勢(shì)。第一，PoS不會(huì)造成過(guò)多的電力浪費(fèi)，因?yàn)镻oS不需要靠比拼算力挖礦。第二，POS更難進(jìn)行51%攻擊。擁有51%幣才能發(fā)起攻擊，網(wǎng)絡(luò)受到攻擊卻會(huì)造成自己利益受損，顯然很不劃算。
目前，有很多數(shù)字資產(chǎn)用PoW發(fā)行新幣，用PoS維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全。

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