1、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(chēng)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(lài)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(lài)和傳統(tǒng)工廠依賴(lài)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)。”  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(chēng)Proof of Work，工作量證明。

POS：全稱(chēng)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(chēng)Proof of Work，即工作量證明；POS全稱(chēng)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)。

2、區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制?

PoW：工作量證明 (Proof of Work，簡(jiǎn)稱(chēng) PoW ) ，簡(jiǎn)單的解釋就是一份證明，用來(lái)確認(rèn)你做過(guò)一定量的工作。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)工作的整個(gè)過(guò)程通常是極為低效的，而通過(guò)對(duì)工作的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證來(lái)證明完成了相應(yīng)的工作量，則是一種非常高效的方式。比如現(xiàn)實(shí)生活中的畢業(yè)證、駕駛證等等，都是通過(guò)檢驗(yàn)結(jié)果的方式所取得的證明。這就是說(shuō)，你獲得多少幣，取決于你對(duì)挖礦貢獻(xiàn)的有效工作。簡(jiǎn)單的理解，你電腦性能越好，你獲得的收益就會(huì)越多，這就是根據(jù)你的工作量來(lái)執(zhí)行幣的分配。大部分的數(shù)字貨幣，比如比特幣、萊特幣等等，都是基于 PoW 模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時(shí)間越長(zhǎng)，你獲得的幣就越多)。
PoS：PoS 是一種在公鏈中的共識(shí)算法，可作為 PoW 算法的一種替換。PoW是保證比特幣、當(dāng)前以太坊和許多其它區(qū)塊鏈安全的一種機(jī)制，但是 PoW 算法在挖礦過(guò)程中因破壞環(huán)境和浪費(fèi)電力而受到指責(zé)。PoS 試圖通過(guò)以一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問(wèn)題。
PoS 機(jī)制可以被描述成一種虛擬挖礦。PoS 主要依賴(lài)于區(qū)塊鏈自身里的代幣。在PoW 中，一個(gè)用戶可能拿 1000 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)。而在 PoS 中，用戶可以拿 1000 美元購(gòu)買(mǎi)等價(jià)值的代幣，把這些代幣當(dāng)作押金放入 PoS 機(jī)制中，這樣用戶就有機(jī)會(huì)產(chǎn)生新塊而得到獎(jiǎng)勵(lì)。在 PoW 中，如果用戶花費(fèi) 2000 美元購(gòu)買(mǎi)硬件設(shè)備，當(dāng)然會(huì)獲得兩倍算力來(lái)挖礦，從而獲得兩倍獎(jiǎng)勵(lì)。同樣，在 PoS 機(jī)制中投入兩倍的代幣作為押金，就有兩倍大的機(jī)會(huì)獲得產(chǎn)生新區(qū)塊的權(quán)利。

3、【Discover ETH】什么是權(quán)益證明PoS

本篇作為Discover系列文章的開(kāi)篇，結(jié)合ETH2.0的目標(biāo)，來(lái)談?wù)剻?quán)益證明PoS是什么。

在談PoS之前，我們先來(lái)了解一下共識(shí)。共識(shí)，即達(dá)成了普遍協(xié)議。區(qū)塊鏈實(shí)質(zhì)上是一個(gè)全球性的狀態(tài)機(jī)，達(dá)成共識(shí)意味著網(wǎng)絡(luò)上至少有超過(guò)一半（51%）的節(jié)點(diǎn)同意網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)全球狀態(tài)。
共識(shí)機(jī)制 （也稱(chēng)為共識(shí)協(xié)議或共識(shí)算法）允許分布式系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）協(xié)同工作并保持安全。當(dāng)前主流的共識(shí)機(jī)制有兩種，分別是 工作量證明 (Proof of Work，PoW)和 權(quán)益證明 (Proof of Stake，PoS)。以太坊在設(shè)計(jì)之初就希望最終以太坊的共識(shí)機(jī)制能轉(zhuǎn)變?yōu)镻oS，而PoW只作為一個(gè)過(guò)渡階段。但無(wú)論是PoW還是PoS，最終的目的都是相同的，即實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算機(jī)的共識(shí)機(jī)制。下面先簡(jiǎn)單了解工作量證明（PoW）的工作機(jī)制。

工作量證明通過(guò)礦工們完成，礦工們需要競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)建最新區(qū)塊以處理和完成交易。 獲勝者將與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)分享最新區(qū)塊，并且獲得最新的特定代幣區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)（如以太坊的以太幣）。由于用戶需要擁有超過(guò)網(wǎng)絡(luò)中 51% 的算力才能夠欺騙整條鏈，因此網(wǎng)絡(luò)安全得以保證。 這將需要巨大的設(shè)備和能源投入，所需的開(kāi)支甚至可能超過(guò)收益。
工作量證明是08年在中本聰所創(chuàng)造的比特幣中提出的，至今已經(jīng)經(jīng)過(guò)了充分的考驗(yàn)和測(cè)試，但隨著越來(lái)越多的礦工和礦池的加入，挖掘新的區(qū)塊的難度指數(shù)爆發(fā)式上升，也面臨的如下的問(wèn)題：

PoS作為ETH2.0關(guān)鍵的建設(shè)目標(biāo)，其作用不僅僅只是因?yàn)镻oW帶來(lái)的環(huán)境不友好的能源消耗，還有PoS的建設(shè)能更有力支持 分片鏈 （以太坊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的關(guān)鍵升級(jí)），更強(qiáng)的去中心化特性等等。下面從幾個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)單談?wù)剻?quán)益證明PoS的工作過(guò)程。

在以太坊中，工作量證明的過(guò)程參與的角色是礦工/礦池。其目的是通過(guò)算力試錯(cuò)來(lái)反復(fù)計(jì)算，以此生成一個(gè)低于目標(biāo)隨機(jī)數(shù)的混合哈希。這個(gè)計(jì)算難度依賴(lài)于區(qū)塊所聲明的 難度 ，難度越小，有效的哈希值的集合就越小。而在權(quán)益證明中，則沒(méi)有礦工這一角色，與之對(duì)應(yīng)的是稱(chēng)之為 驗(yàn)證者 的角色。
在ETH2.0中，用戶需要質(zhì)押 32ETH 來(lái)獲得作為驗(yàn)證者的資格。驗(yàn)證者被 信標(biāo)鏈 隨機(jī)選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負(fù)責(zé)檢查和確認(rèn)那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。他們不需要開(kāi)采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時(shí)候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒(méi)有被選中的時(shí)候驗(yàn)證他人提交的區(qū)塊。此驗(yàn)證被稱(chēng)為證明。
驗(yàn)證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于一些惡意驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)，也會(huì)有相應(yīng)的懲罰機(jī)制使之失去質(zhì)押。驗(yàn)證者質(zhì)押的ETH越多，獲得的獎(jiǎng)勵(lì)也越多?？梢赃@樣說(shuō)，權(quán)益證明是一種用于激勵(lì)驗(yàn)證者接受更多質(zhì)押的機(jī)制。

前面提到了 分片鏈 這個(gè)名詞， 分片 就是將區(qū)塊鏈分成多條鏈。驗(yàn)證者將會(huì)在不同的分片上處理它們的分片數(shù)據(jù)，以此來(lái)提高區(qū)塊鏈的工作效率。ETH2.0預(yù)計(jì)會(huì)有64個(gè)分片鏈。
驗(yàn)證者會(huì)被隨機(jī)洗牌到不同的分片中，以防止驗(yàn)證者惡意操縱節(jié)點(diǎn)并提高鏈的安全性。處理不同分片之間的數(shù)據(jù)的關(guān)鍵角色就是 信標(biāo)鏈 （Beacon Chain）。
信標(biāo)鏈 是協(xié)調(diào)分片信息、管理驗(yàn)證者的連接不同分片的橋梁。
當(dāng)用戶在分片上提交交易時(shí)， 驗(yàn)證者 將負(fù)責(zé)將用戶的交易添加到分片區(qū)塊中。 信標(biāo)鏈 通過(guò)算法選擇驗(yàn)證器以提出新的塊。如果一個(gè)驗(yàn)證者沒(méi)有被選中提出一個(gè)新的分塊，它們將會(huì)證明另一個(gè)驗(yàn)證者的提議，并確認(rèn)一切都正常。
至少需要 128 個(gè)被稱(chēng)為 委員會(huì) （ committee ）的驗(yàn)證者來(lái)證明每個(gè)分片塊。委員會(huì)有一個(gè)提出和驗(yàn)證分片區(qū)塊的時(shí)限，這個(gè)時(shí)限被稱(chēng)為 插槽 （ Slot ），大約為12秒。 每個(gè)插槽只能創(chuàng)建一個(gè)有效區(qū)塊，一個(gè) 周期 （ Epoch ，大約6.4分鐘）有 32 個(gè)插槽。
每個(gè)周期過(guò)后，委員會(huì)都由不同的、隨機(jī)的參與者解散與重組，重組過(guò)程由一個(gè)半隨機(jī)算法 RANDAO 來(lái)選擇，以此避免惡意節(jié)點(diǎn)的操縱。

ETH2.0使用 Cassper 終局協(xié)議來(lái)確認(rèn)一個(gè)新的區(qū)塊是否得到足夠的證明，即只要2/3的插槽同意（即當(dāng)前參與計(jì)算的2/3的驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)），該區(qū)塊就會(huì)被最終確定。而推薦此區(qū)塊的驗(yàn)證者將獲得獎(jiǎng)勵(lì)。因此，在權(quán)益證明的機(jī)制下，每過(guò)6.4分鐘就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的區(qū)塊。關(guān)于Cassper協(xié)議的詳細(xì)說(shuō)明后續(xù)再進(jìn)行探索。

權(quán)益證明的建設(shè)以太坊在15年就已經(jīng)提出，截止至今也才完成了Phase 0信標(biāo)鏈的建設(shè)。而下一階段的與主網(wǎng)合并，再下一階段的分片鏈建設(shè)也一再推遲。雖然PoS的建設(shè)非常緩慢，但無(wú)論如何，權(quán)益證明作為主流的共識(shí)機(jī)制算法之一，也是值得我們探討其設(shè)計(jì)原理。
后續(xù)將會(huì)針對(duì)信標(biāo)鏈的詳細(xì)設(shè)計(jì)、分片等ETH2.0內(nèi)容進(jìn)行探索。

4、什么是區(qū)塊鏈?

【定義】

區(qū)塊鏈（Blockchain）是指通過(guò)去中心化和去信任的方式集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)方案。該技術(shù)方案讓參與系統(tǒng)中的任意多個(gè)節(jié)點(diǎn)，把一段時(shí)間系統(tǒng)內(nèi)全部信息交流的數(shù)據(jù)，通過(guò)密碼學(xué)算法計(jì)算和記錄到一個(gè)數(shù)據(jù)塊（block），并且生成該數(shù)據(jù)塊的指紋用于鏈接（chain）下個(gè)數(shù)據(jù)塊和校驗(yàn)，系統(tǒng)所有參與節(jié)點(diǎn)來(lái)共同認(rèn)定記錄是否為真。

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N類(lèi)似于NoSQL（非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)）這樣的技術(shù)解決方案統(tǒng)稱(chēng)，并不是某種特定技術(shù)，能夠通過(guò)很多編程語(yǔ)言和架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)。并且實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的方式種類(lèi)也有很多，目前常見(jiàn)的包括POW（Proof of Work，工作量證明），POS（Proof of Stake，權(quán)益證明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份授權(quán)證明機(jī)制）等。

　　區(qū)塊鏈的概念首次在論文《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)（Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System）》中提出，作者為自稱(chēng)中本聰（Satoshi Nakamoto）的個(gè)人（或團(tuán)體）。因此可以把比特幣看成區(qū)塊鏈的首個(gè)在金融支付領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　【通俗解釋】

　　無(wú)論多大的系統(tǒng)或者多小的網(wǎng)站，一般在它背后都有數(shù)據(jù)庫(kù)。那么這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)由誰(shuí)來(lái)維護(hù)？在一般情況下，誰(shuí)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)或者系統(tǒng)，那么就由誰(shuí)來(lái)進(jìn)行維護(hù)。如果是微信數(shù)據(jù)庫(kù)肯定是騰訊團(tuán)隊(duì)維護(hù)，淘寶的數(shù)據(jù)庫(kù)就是阿里的團(tuán)隊(duì)在維護(hù)。大家一定認(rèn)為這種方式是天經(jīng)地義的，但是區(qū)塊鏈技術(shù)卻不是這樣。

　　如果我們把數(shù)據(jù)庫(kù)想象成是一個(gè)賬本：比如支付寶就是很典型的賬本，任何數(shù)據(jù)的改變就是記賬型的。數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)我們可以認(rèn)為是很簡(jiǎn)單的記賬方式。在區(qū)塊鏈的世界也是這樣，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的每一個(gè)人都有機(jī)會(huì)參與記賬。系統(tǒng)會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)，可能選擇十秒鐘內(nèi)，也可能十分鐘，選出這段時(shí)間記賬最快最好的人，由這個(gè)人來(lái)記賬，他會(huì)把這段時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)的變化和賬本的變化記在一個(gè)區(qū)塊（block）中，我們可以把這個(gè)區(qū)塊想象成一頁(yè)紙上，系統(tǒng)在確認(rèn)記錄正確后，會(huì)把過(guò)去賬本的數(shù)據(jù)指紋鏈接（chain）這張紙上，然后把這張紙發(fā)給整個(gè)系統(tǒng)里面其他的所有人。然后周而復(fù)始，系統(tǒng)會(huì)尋找下一個(gè)記賬又快又好的人，而系統(tǒng)中的其他所有人都會(huì)獲得整個(gè)賬本的副本。這也就意味著這個(gè)系統(tǒng)每一個(gè)人都有一模一樣的賬本，這種技術(shù)，我們就稱(chēng)之為區(qū)塊鏈技術(shù)（Blockchain），也稱(chēng)為分布式賬本技術(shù)。

　　由于每個(gè)人（計(jì)算機(jī)）都有一模一樣的賬本，并且每個(gè)人（計(jì)算機(jī)）都有著完全相等的權(quán)利，因此不會(huì)由于單個(gè)人（計(jì)算機(jī)）失去聯(lián)系或宕機(jī)，而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。既然有一模一樣的賬本，就意味著所有的數(shù)據(jù)都是公開(kāi)透明的，每一個(gè)人可以看到每一個(gè)賬戶上到底有什么數(shù)字變化。它非常有趣的特性就是，其中的數(shù)據(jù)無(wú)法篡改。因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)比較，會(huì)認(rèn)為相同數(shù)量最多的賬本是真的賬本，少部分和別人數(shù)量不一樣的賬本是虛假的賬本。在這種情況下，任何人篡改自己的賬本是沒(méi)有任何意義的，因?yàn)槌悄隳軌虼鄹恼麄€(gè)系統(tǒng)里面大部分節(jié)點(diǎn)。如果整個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)只有五個(gè)、十個(gè)節(jié)點(diǎn)也許還容易做到，但是如果有上萬(wàn)個(gè)甚至上十萬(wàn)個(gè)，并且還分布在互聯(lián)網(wǎng)上的任何角落，除非某個(gè)人能控制世界上大多數(shù)的電腦，否則不太可能篡改這樣大型的區(qū)塊鏈。

【要素】

　　結(jié)合區(qū)塊鏈的定義，我們認(rèn)為必須具有如下四點(diǎn)要素才能被稱(chēng)為公開(kāi)區(qū)塊鏈技術(shù)，如果只具有前3點(diǎn)要素，我們將認(rèn)為其為私有區(qū)塊鏈技術(shù)（私有鏈）。

　　1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（權(quán)力對(duì)等、物理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接）

　　2、可驗(yàn)證的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（可驗(yàn)證的PKC體系，不可篡改數(shù)據(jù)庫(kù)）

　　3、分布式的共識(shí)機(jī)制（解決拜占庭將軍問(wèn)題，解決雙重支付）

　　4、納什均衡的博弈設(shè)計(jì)（合作是演化穩(wěn)定的策略）

　　【特性】

　　結(jié)合定義區(qū)塊鏈的定義，區(qū)塊鏈會(huì)現(xiàn)實(shí)出四個(gè)主要的特性：去中心化（Decentralized）、去信任（Trustless）、集體維護(hù)（Collectively maintain）、可靠數(shù)據(jù)庫(kù)（Reliable Database）。并且由四個(gè)特性會(huì)引申出另外2個(gè)特性：開(kāi)源（Open Source）、隱私保護(hù)（Anonymity）。如果一個(gè)系統(tǒng)不具備這些特征，將不能視其為基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用。

　　去中心化（Decentralized）：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有中心化的硬件或者管理機(jī)構(gòu)，任意節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，且任一節(jié)點(diǎn)的損壞或者失去都會(huì)不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。因此也可以認(rèn)為區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有極好的健壯性。

　　去信任（Trustless）：參與整個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換是無(wú)需互相信任的，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)則是公開(kāi)透明的，所有的數(shù)據(jù)內(nèi)容也是公開(kāi)的，因此在系統(tǒng)指定的規(guī)則范圍和時(shí)間范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間是不能也無(wú)法欺騙其它節(jié)點(diǎn)。

　　集體維護(hù)（Collectively maintain）：系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個(gè)系統(tǒng)中所有具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)來(lái)共同維護(hù)的，而這些具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)是任何人都可以參與的。

可靠數(shù)據(jù)庫(kù)（Reliable Database）：整個(gè)系統(tǒng)將通過(guò)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的形式，讓每個(gè)參與節(jié)點(diǎn)都能獲得一份完整數(shù)據(jù)庫(kù)的拷貝。除非能夠同時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)中超過(guò)51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改是無(wú)效的，也無(wú)法影響其他節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)內(nèi)容。因此參與系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)越多和計(jì)算能力越強(qiáng)，該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全性越高。

　　開(kāi)源（Open Source）：由于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作規(guī)則必須是公開(kāi)透明的，所以對(duì)于程序而言，整個(gè)系統(tǒng)必定會(huì)是開(kāi)源的。

　　隱私保護(hù)（Anonymity）：由于節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間是無(wú)需互相信任的，因此節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間無(wú)需公開(kāi)身份，在系統(tǒng)中的每個(gè)參與的節(jié)點(diǎn)的隱私都是受到保護(hù)的。

區(qū)塊鏈有兩個(gè)含義：

1、區(qū)塊鏈(Blockchain)是分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。所謂共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任、獲取權(quán)益的數(shù)學(xué)算法。

2、區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，像一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)賬本，記載所有的交易記錄。這項(xiàng)技術(shù)也因其安全、便捷的特性逐漸得到了銀行與金融業(yè)的關(guān)注。

狹義來(lái)講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

廣義來(lái)講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算方式。

5、區(qū)塊鏈1.0時(shí)代有哪些實(shí)際應(yīng)用?

最近區(qū)塊鏈（blockchain）非?；穑侣劽襟w大量報(bào)道，國(guó)內(nèi)眾多巨頭公司紛紛入場(chǎng)布局區(qū)塊鏈，把區(qū)塊鏈當(dāng)做互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的偉大顛覆性創(chuàng)新，都想在區(qū)塊鏈上搶占自己的市場(chǎng)商機(jī)。那么區(qū)塊鏈究竟是什么呢？

今天小編簡(jiǎn)單介紹下區(qū)塊鏈教程。畢竟它也不是很難的東西，核心概念非常簡(jiǎn)單，幾句話就能說(shuō)清楚。希望大家看了后可以理解區(qū)塊鏈，還會(huì)明白什么是挖礦，為什么挖礦越來(lái)越難等問(wèn)題。
區(qū)塊鏈，Blockchain，用英文解釋起來(lái)比較順，是基于互聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)含量有限，架構(gòu)精美。它是互聯(lián)網(wǎng)貨幣王者「比特幣」的技術(shù)基礎(chǔ)。今天，區(qū)塊鏈從幕后走向前臺(tái)，這是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步，雖然它還不成熟。區(qū)塊鏈的主要作用是儲(chǔ)存信息。任何需要保存的信息，都可以寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈，也可以從里面讀取，所以它是數(shù)據(jù)庫(kù)。
一、區(qū)塊鏈特征
區(qū)塊鏈?zhǔn)且淮褂妹艽a學(xué)方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含了一次比特幣網(wǎng)絡(luò)交易的信息，用于驗(yàn)證其信息的有效性(防偽)和生成下一個(gè)區(qū)塊。其主要含有以下特征：
去中心化
由于使用分布式核算和存儲(chǔ)，不存在中心化的硬件或管理機(jī)構(gòu)，任意節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個(gè)系統(tǒng)中具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)來(lái)共同維護(hù)。
開(kāi)放性
系統(tǒng)是開(kāi)放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對(duì)所有人公開(kāi)，任何人都可以通過(guò)公開(kāi)的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明。
自治性
區(qū)塊鏈采用基于協(xié)商一致的規(guī)范和協(xié)議(比如一套公開(kāi)透明的算法)使得整個(gè)系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠在去信任的環(huán)境自由安全的交換數(shù)據(jù)，使得對(duì)“人”的信任改成了對(duì)機(jī)器的信任，任何人為的干預(yù)不起作用。
信息不可篡改
一旦信息經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并添加至區(qū)塊鏈，就會(huì)永久的存儲(chǔ)起來(lái)，除非能夠同時(shí)控制住系統(tǒng)中超過(guò)51%的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改是無(wú)效的，因此區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性極高。
匿名性
由于節(jié)點(diǎn)之間的交換遵循固定的算法，其數(shù)據(jù)交互是無(wú)需信任的(區(qū)塊鏈中的程序規(guī)則會(huì)自行判斷活動(dòng)是否有效)，因此交易對(duì)手無(wú)須通過(guò)公開(kāi)身份的方式讓對(duì)方自己產(chǎn)生信任，對(duì)信用的累積非常有幫助。
二、區(qū)塊鏈項(xiàng)目都需要挖礦嗎
并非所有的區(qū)塊鏈項(xiàng)目都會(huì)采用類(lèi)似于比特幣這樣的“工作量證明”方式，這更多出現(xiàn)在早期的區(qū)塊鏈項(xiàng)目中。如果采取其他的證明機(jī)制，如“權(quán)益證明（Proof of Stake，PoS）”、“股份授權(quán)證明機(jī)制（Delegate Proof of Stake）”都是不需要采取這樣的挖礦方式。
區(qū)塊鏈有哪些種類(lèi)
目前區(qū)塊鏈有三種：
1、公有鏈
任何節(jié)點(diǎn)都是向任何人開(kāi)放的，每個(gè)人都可以參與到這個(gè)區(qū)塊鏈中進(jìn)行計(jì)算，而且任何人都可以下載獲得完整區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)（全部賬本）。比特幣就是最典型的公有鏈。
2、私有鏈
有些區(qū)塊鏈的應(yīng)用場(chǎng)景下，并不希望這個(gè)系統(tǒng)任何人都可以參與，任何人都可以查看所有數(shù)據(jù)，只有被許可的節(jié)點(diǎn)才可以參與并且查看所有數(shù)據(jù)，這種區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)我們稱(chēng)為私有鏈。
3、聯(lián)盟鏈
聯(lián)盟鏈?zhǔn)侵赣腥舾蓹C(jī)構(gòu)或組織共同參與管理的區(qū)塊鏈，他們各自運(yùn)行著一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，之中的數(shù)據(jù)只允許系統(tǒng)內(nèi)不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行讀取和發(fā)送交易，并且共同記錄交易數(shù)據(jù)。R3組成的銀行區(qū)塊鏈聯(lián)盟要構(gòu)建的就是典型的聯(lián)盟鏈。
區(qū)塊鏈項(xiàng)目中一定需要出現(xiàn)某種幣嗎
不一定。
比特幣本身是作為一種支付系統(tǒng)，所以需要有一個(gè)價(jià)值度量的工具，必須要有bitcoin出現(xiàn)。此外，為鼓勵(lì)更多人貢獻(xiàn)自己的計(jì)算機(jī)來(lái)為系統(tǒng)提供計(jì)算，也需要有bitcoin來(lái)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。
而在一些私有鏈的系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的資產(chǎn)進(jìn)行交易，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須參與計(jì)算，這是每個(gè)節(jié)點(diǎn)責(zé)任也是權(quán)利，也不用考慮通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)的方式來(lái)鼓勵(lì)他們參與。在這樣的系統(tǒng)里面，就可能不再需要設(shè)計(jì)某種幣的存在。
三、區(qū)塊鏈可以應(yīng)用在哪些行業(yè)
區(qū)塊鏈主要的優(yōu)勢(shì)是無(wú)需中介參與、過(guò)程高效透明且成本很低、數(shù)據(jù)高度安全。所以，在這三個(gè)方面有任意一個(gè)需求的行業(yè)都有機(jī)會(huì)使用區(qū)塊鏈技術(shù)。
四、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈有什么聯(lián)系
在大數(shù)據(jù)中使用區(qū)塊鏈技術(shù)，大數(shù)據(jù)的技術(shù)生態(tài)百花齊放，沒(méi)有哪個(gè)軟件能解決所有的問(wèn)題，能解決問(wèn)題也是在一個(gè)范圍內(nèi)，即使是Spark、Flink等。在強(qiáng)調(diào)透明性、安全性的場(chǎng)景下，區(qū)塊鏈有其用武之地。在大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)上使用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以使得數(shù)據(jù)不能被隨意添加、修改和刪除，當(dāng)然其時(shí)間和數(shù)據(jù)量級(jí)是有限度的。以時(shí)間、數(shù)據(jù)量為坐標(biāo)軸，列出了目前大數(shù)據(jù)引擎大致擅長(zhǎng)處理數(shù)據(jù)的范圍，區(qū)塊鏈可在其中成為一種很好的補(bǔ)充比如，對(duì)于存檔的歷史數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼈兪遣荒鼙恍薷牡?，我們可以?duì)大數(shù)據(jù)作Hash處理，并加上時(shí)間戳，存在區(qū)塊鏈之上。在未來(lái)的某一時(shí)刻，當(dāng)我們需要驗(yàn)證原始數(shù)據(jù)地真實(shí)性時(shí)，可以對(duì)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)做同樣的Hash處理，如果得出的答案是相同的，則說(shuō)明數(shù)據(jù)是沒(méi)有被篡改過(guò)的。或者，只對(duì)匯總數(shù)據(jù)和結(jié)果做處理，這樣，只需要處理增量數(shù)據(jù)處理，那么應(yīng)對(duì)的數(shù)據(jù)量級(jí)和吞吐量級(jí)可能是今天的區(qū)塊鏈或改善過(guò)的系統(tǒng)可以處理的。通過(guò)把大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈相結(jié)合，能讓區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)更有價(jià)值，也能讓大數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)分析落實(shí)為行動(dòng)，它們都將是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的基石。

區(qū)塊鏈1.0的發(fā)展與數(shù)字貨幣密切相關(guān)，應(yīng)用普遍集中在貨幣轉(zhuǎn)移、兌換和支付等方面。從某種意義上講，這個(gè)時(shí)期的區(qū)塊鏈技術(shù)找到了一個(gè)解決貨幣和支付去中心化的方案。

貨幣和支付構(gòu)成了區(qū)塊鏈1.0時(shí)代最顯著的應(yīng)用，出現(xiàn)了以比特幣為代表的一系列虛擬貨幣，如萊特幣、狗幣、瑞波幣、未來(lái)幣、點(diǎn)點(diǎn)幣等，全世界前后產(chǎn)生過(guò)數(shù)千種數(shù)字貨幣，到現(xiàn)在還在運(yùn)行的大概有700多種。這些“另類(lèi)貨幣”充當(dāng)著互聯(lián)網(wǎng)上的“現(xiàn)金”，開(kāi)啟了金融領(lǐng)域的另一片天地在虛擬貨幣的應(yīng)用場(chǎng)景下，個(gè)人可以用一種去中心化、分布式且全球化的方式，在個(gè)人之間分配和交易各種資源。

這個(gè)時(shí)期的區(qū)塊鏈在金融領(lǐng)域掀起了一股巨浪。在轉(zhuǎn)賬、匯款和數(shù)字化支付相關(guān)領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)備受關(guān)注。在這些領(lǐng)域，傳統(tǒng)方式要通過(guò)銀行等中心機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)戶行、對(duì)手行、清算組織、境外銀行（代理行或境外分支機(jī)構(gòu)）等煩瑣的處理過(guò)程，時(shí)間長(zhǎng)，成本髙。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)后，支付可以實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的交易，去掉了繁冗的中間機(jī)構(gòu)處理環(huán)節(jié)，不僅快捷，而且交易成本非常低廉。尤其在跨境支付方面，基于區(qū)塊鏈的支付 系統(tǒng)可為用戶提供全球范圍的跨境、任意幣種的實(shí)時(shí)支付清算服務(wù)，跨境支付將以低成本方式瞬間完成。

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