为什么POS比POW更适合加密货币？

事实证明，比特币等加密货币背后的工作量证明算法效率低下且成本高昂。 因此，开发人员开始关注一种更快、更高效的算法：权益证明。

作者：卢卡斯·梅里安

编译：天空

区块链分布式账本通过连接一系列电子记录来工作，每条记录都与前一条记录紧密相连； 每一批新的条目（称为“块”）都必须通过共识过程。 , 标记时间戳并将其写入区块链。

在区块链上验证新记录和管理网络变化的两种最常见的机制或协议是：工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS)。

顾名思义，PoS 共识模型允许拥有最多数字货币（最大股份）的人控制一种加密货币或商业区块链分类账。 但到目前为止，市场上最常见的区块链加密货币（比特币、以太坊和莱特币）使用的共识机制是 PoW。

但这种情况不会持续太久。

工作证明协议

理由如下。 PoW 算法将强制计算机消耗 CPU 计算能力来求解复杂的加密方程，然后才能被授权将数据添加到区块链加密货币中； 而最快完成方程解的计算机节点将获得加密货币（如比特币）作为奖励。 通过 PoW 机制获得加密货币的过程称为“挖矿”。

问题：PoW 过程消耗大量电力，既要 24/7 全天候运行处理器，又要冷却服务器集群。 这些矿山消耗的电力如此之多，以至于许多城市（甚至国家）都对采矿业进行了打击。

此外，解决数学难题的冗长过程使得 PoW 协议效率极低； 因此，在商业分布式账本或加密货币网络（如比特币）中批准一个新条目通常需要 10 分钟或更长时间。

试想一下，一笔资金转账需要 10 分钟才能结算，效率是多么低下。

权益证明协议

相比之下，PoS 算法可以在几秒甚至更短的时间内写入新的区块链条目。

“权益证明算法绝对有可能取代工作量证明，”卡内基梅隆大学计算机科学系副教授 Vipur Goyal 说。 “但还有一些重大的研究挑战有待克服。”

例如，以太坊去年在名为“Casper”（《鬼马》中友好的小精灵）的测试网络上引入了 PoS。 这里的 PoS 共识机制创建了“保证验证者”，用户必须预先存入保证金才能成为区块链共识或投票社区的一部分。 只要担保验证者在区块链中诚实行事，他们就会留在共识社区中； 如果他们试图欺骗系统，他们就会失去他们的赌注（钱）。 以太坊的 Casper 权益证明系统允许共识机制在大约 4 秒内完成新的交易。

PoW 算法相对容易实现，而 PoS 协议目前面临着一系列微妙的挑战。 根据 Goyal 的说法，最困难的挑战之一被称为“后验腐败”。 这种腐败会损害区块链的真实性。

假设一组各方获得区块链的多数股权，然后出售该股权。 在 PoS 系统中，这些实体继续持有过去赋予他们管辖权的密钥，并可以使用该权限在当前区块链之外生成新的区块链（所谓的分叉）。 戈亚尔说，这样一来比特币采用了PoW共识算法，他们就可以继续持有过去的货币利益，就好像它们从未被出售过一样。

Goyal 说：“这个问题只出现在权益证明中，而且似乎很难解决。 因为这个问题，以太坊已经多次推迟转向权益证明，他们正在等待一个令人满意的解决方案。”

对 PoS 的另一个批评是，根据 Reed Smith LLP 律师事务所的一份研究论文，矿工 stake 的数量意味着权力很可能集中在少数节点，这增加了信息被篡改的机会。

区块链是如何治理的

Forrester Research 首席分析师 Martha Bennett 表示，找到正确的治理模型是任何企业区块链计划面临的最大挑战之一。 “我知道有一些项目中途停止，或者根本就没有开始，因为他们找不到一致的管理模式，”她说。

数字货币网络 Decred 的创始人 Jack Jacques-Pyatt 认为，最好的治理模型是 PoW 和 PoS 机制的混合。

Decred 使用随机“票务”系统，为在网络中拥有数字货币的经过加密验证的用户提供成为共识社区一部分的选择。

Jacquem-Pyat 说：“使用传统的权益证明……每隔一段时间，你就必须被邀请参与，而我们有一个选择加入系统，你可以在其中积极自愿地加入该系统。”

和传统的抽奖或者所有与机会相关的游戏一样，这里有一个随机的过程，可以在数千人中选出5个投票者来投票给前一个区块的工作量证明，让他们判断是真品还是假的-有意的。

“投票过程需要一台电脑在线投票，”雅克-派亚特说。 “投一票，您将获得奖励（数字货币）。”

无论 PoS 选民批准还是拒绝区块链上的 PoW 条目，Decred 系统都会尊重它。

Jacquem-Pyatt 说：“如果你是一个工作量证明的矿工，并且你通过耍花招导致我们的网络失败，网络上的利益相关者可以惩罚他们并拿走他们的奖励。” “您还可以对共识规则的更改进行投票。”

“这将成为加密货币的争端解决机制和重大事件的决策机制，”Jacquem-Pyat 说比特币采用了PoW共识算法，他指的是新软件发布等改变区块链的事件。

PoW 和 PoS 有什么区别

建立在 PoW 系统上的区块链分布式账本需要大量的算力来求解随机且相对困难的数学方程，以证明节点的合法性。 这有点像我们输入验证码的过程。

由此消耗的时间和算力，势必会让针对区块链的招数变得更值钱。

相比之下，股权证明协议（顾名思义）让拥有最多数字货币的人验证新的数据块。 这里的投票权来自于你手中的货币，而不是算力。

PoW和PoS也是区块链网络的管理模式。 区块链要实现任何改变，必须有超过半数的节点达成社区共识。 因此，区块链必须得到大多数节点的认可，才能实施软件升级； 这被称为共识机制或共识算法。

“这很像股东在企业中的投票方式：你拥有的股权越多，你的投票就越重要，”戈亚尔说。 “如果有人在系统中拥有超过一半的权益，那么他基本上对未来说了算。”

公共区块链 VS 私有区块链

但是，如果权力由单个节点甚至一小群节点持有，公共（或公共）区块链就会失去价值； 因此，加密货币区块链有利于确保控制权的公平分配。

或者，比特币、莱特币和以太坊等公共区块链网络依赖于由核心软件开发人员带头的“非正式”治理形式。 “随着平台的不断发展，这种治理形式如何跟上发展将是一个重大挑战，”贝内特说。

超级账本不同。 是基于Linux基金会开发的开源区块链平台。 它致力于为企业提供在分布式账本中交换数据的服务。 决定应该添加哪些功能、如何、何时等的批处理开发人员。

治理允许区块链暂时或永久地“分叉”以产生一批新的区块。 硬分叉是对之前区块链的永久背离； 软分叉是一种向后兼容的临时更改。 就像火车用开关换轨； 在区块链中，开关由大多数人管理，对铁路服务拥有权力。

不同的区块链和相关的加密货币可以使用不同的 PoW 或 PoS 协议：例如，比特币使用 Hashcash 工作量证明算法，莱特币使用 scrypt 算法。

根据 Goyal 的说法，市场上还有一些较小的基于 PoS 的加密货币，例如 peercoin，但没有一个能与比特币或以太坊的规模相媲美。

加密货币是每个人都可以参与的公共区块链； 没有中央权力机构或管理机构。 网络用户投票批准新区块或软件变更，从而决定网络治理的方向。

区块链也可以是私有的、“许可的”和集中管理的，并且只能被一组批准的用户授权使用。 企业将使用区块链在内部或在经过审计的业务合作伙伴之间共享数据。 这些是需要权限的分布式账本。

还有一些其他的共识算法，其中一些更有前途。 例如，空间证明，根据节点拥有多少数据存储空间来分配投票权。 “我知道一些正在开发的系统看起来很有前途，”戈亚尔说。

根据 Bennett 的说法，还有运行时间证明 (PoET) 和其他各种证明算法，但其中大部分尚未得到验证。

它还包括 Tendermint、Algorand 和一些包含不同拜占庭容错算法的共识模型，以及 Round Robein 和 Gossip 等协议。

“其中很多都不是新的，它们只是以新的方式被使用，”贝内特说。 “每一种共识算法都有利有弊；通常是在可扩展性和保密性方面。”

虽然 PoW 和 PoS 各有优势，但在目前所有的区块链中，两者之间的切换无疑会被视为硬分叉，这可能会对投资者产生重大影响。 但为了提高可扩展性、速度和效率，整个行业可能最终不得不认真考虑改变方向。

结尾

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