1、科普Pos共識機(jī)制

 

今天給大家科普下夸克區(qū)塊鏈中的POS共識機(jī)制到底是什么？PoS共識機(jī)制，中文翻譯就是權(quán)益證明。與它其名的還有另一種共識機(jī)制:pow機(jī)制。

經(jīng)過歷史發(fā)展的證明，PoW機(jī)制存在一些缺陷，如在挖掘過程中浪費(fèi)大量的資源，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的處理效率很低等。早在2011年，就有人曾提出：“是否可以在 PoW的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)一種機(jī)制？”可以保留 PoW的優(yōu)點(diǎn)，也可以解決它的問題"。因此 PoS的共識機(jī)制就誕生了，因此， PoS機(jī)制在共識層次上借鑒了許多 PoW機(jī)制的設(shè)計(jì)，比如區(qū)塊設(shè)計(jì)、礦工選擇、分叉處理、交易驗(yàn)證等。

PoS機(jī)制采用權(quán)益法核算，解決了網(wǎng)絡(luò)效率低下、資源浪費(fèi)以及節(jié)點(diǎn)間一致性等問題，簡單地說，就是誰擁有更多的權(quán)益誰來說話。其原則如下：

說到PoW機(jī)制為何存在諸多問題，最大的原因在于其規(guī)則下造成礦工準(zhǔn)入門檻低，每個(gè)人都可以成為一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以為獲得下個(gè)區(qū)塊的記賬權(quán)進(jìn)行競爭，一個(gè)數(shù)據(jù)包要有那么多人來處理，必然會造成資源的浪費(fèi)和低效。

而PoS機(jī)制就可以有效解決這個(gè)問題，這是因?yàn)樵赑OS機(jī)制的規(guī)則下，提高了每個(gè)人成為節(jié)點(diǎn)的門檻，比如：雖然每個(gè)人都可以成為節(jié)點(diǎn)，但如果想成為出塊節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)，就必須滿足pos機(jī)制的一些規(guī)則，如質(zhì)押一定數(shù)量的代幣，或者持有一定數(shù)量的代幣，才可以成為出塊節(jié)點(diǎn)的候選人。

在滿足這些條件之后，系統(tǒng)進(jìn)行算法選擇，選中其中一部分人成為有效的礦工，然后每隔一個(gè)周期，進(jìn)行重新分配，并且這個(gè)過程不受人為控制，一切由系統(tǒng)算法決定，保證公平公開不被篡改，這樣就可以避免了整個(gè)鏈被某個(gè)節(jié)點(diǎn)控制。

總結(jié)一句話就是PoW機(jī)制是每個(gè)人都可以成為礦工，而 PoS機(jī)制必須通過一系列的篩選后成為礦工。

poS機(jī)制的競爭原則在于，誰擁有更多的代幣，誰就能更容易的獲得記賬權(quán)。獲得記賬權(quán)的礦工將他打包好的區(qū)塊經(jīng)過其他礦工驗(yàn)證，通過全網(wǎng)廣播，確認(rèn)沒有問題后，這個(gè)區(qū)塊才會被連接到鏈上，與全網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)的小賬本同步，同時(shí)他還能得到相應(yīng)的代幣獎(jiǎng)勵(lì)。

簡言之，整個(gè)過程就是：持幣者以代幣作抵押，得到記賬權(quán)力，然后PoS共識會通過選擇算法，按持幣者的數(shù)量，從中選出出塊礦工。采礦者在指定的高度上完成打包交易，生成新的區(qū)塊，并廣播它，然后由驗(yàn)證者對所廣播的區(qū)塊進(jìn)行交易驗(yàn)證，通過驗(yàn)證后，區(qū)塊得到確認(rèn)。這就是 PoS共識機(jī)制完整的一輪過程。

PoS機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是有效地解決 PoW協(xié)議中存在的資源浪費(fèi)和低效問題。但它也還是存在一些缺點(diǎn)。舉例來說， PoS機(jī)制中的初始代幣分配是非常模糊的，如果初始代幣分配失敗，將很難形成后續(xù)的股權(quán)證明。比如，在系統(tǒng)進(jìn)行算法選擇時(shí)如果被黑客攻擊，如果成功，選舉結(jié)果就可能被操作。除開這個(gè)問題，pos機(jī)制還存在一個(gè)問題就是，可能會造成兩極分化嚴(yán)重，持有代幣多的人會更多的獲得記賬權(quán)，繼而獲得代幣獎(jiǎng)勵(lì)，擁有代幣少的人，很難去爭奪記賬權(quán)，造成強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面。

總的來說，PoW機(jī)制和 PoS機(jī)制都是區(qū)塊鏈上引用的主流機(jī)制，它們會攜手帶領(lǐng)區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，雖然兩者存在自身的一定局限性，但未來某一天，這些技術(shù)在不斷變革創(chuàng)新的同時(shí)，必定鑄造區(qū)塊鏈行業(yè)的輝煌。

2、pos機(jī)制解決了pow的問題

pos機(jī)制解決了pow的問題：

基于權(quán)益證明（PoS），通常將金錢作為股權(quán)使用。

POA指的是身份的使用。這背后的想法是，人們會注意自己的名聲，因此會被勸阻不要惡意行事。

POW 工作量證明支持不可信的分布式共識，這對于加密貨幣等行業(yè)非常重要。它涉及挖掘過程，最好描述為執(zhí)行計(jì)算以驗(yàn)證交易的合法性和創(chuàng)建新貨幣。

第一個(gè)完成計(jì)算的礦工將獲得一枚新代幣，并將區(qū)塊添加到鏈中。POS 權(quán)益證明的定義是在決定誰將創(chuàng)建新塊時(shí)使用權(quán)益關(guān)系。這個(gè)權(quán)益的取決于每個(gè)人持有的代幣數(shù)量。

持有更多代幣的人更有可能被選為下一個(gè)塊的驗(yàn)證器。獎(jiǎng)勵(lì)來自交易費(fèi)用，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中不會產(chǎn)生新的代幣。

pos是公鏈中的共識算法，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試圖通過一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

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，來防止女巫攻擊。在pow中，一個(gè)用戶有可能用一千美元來買計(jì)算機(jī)，加入網(wǎng)絡(luò)來挖礦，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。

3、區(qū)塊鏈共識機(jī)制之POS和DPOS

工作量證明算法作為區(qū)塊鏈第一個(gè)也是目前經(jīng)受住足夠?qū)嵺`檢驗(yàn)的一個(gè)共識機(jī)制，解決的是分布式系統(tǒng)交易信息一致性的問題，在一個(gè)去中心化的網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了彼此不信任節(jié)點(diǎn)的信任機(jī)制，也是比特幣成功應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

經(jīng)過幾年的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，這一算法的弊端也顯露出來，比特幣網(wǎng)絡(luò)每秒完成600萬億次SHA256運(yùn)算，消耗了大量的電力資源，而最終這些計(jì)算沒有任何實(shí)際或科學(xué)價(jià)值。這些運(yùn)算存在的唯一目的是用來解決工作量證明問題，另外一個(gè)現(xiàn)實(shí)的威脅便是算力集中，工作量證明本質(zhì)上是利用窮舉法找出符合規(guī)定條件的哈希值的過程，算力越強(qiáng)，獲得記賬權(quán)(即挖到礦)的可能性便越高，一開始是最早利用顯卡挖礦的人，后來是利用FPGA礦機(jī)的人，再后來是利用ASIC專用芯片挖礦的人，現(xiàn)在就是不斷制造出更好的ASIC的人，另外還有“礦工”節(jié)點(diǎn)聯(lián)合起來組成礦池，如Ghash，Ghash 2014年曾經(jīng)發(fā)表聲明，將在今后確保不超過40%的全網(wǎng)算力，這類自律聲明是對比特幣去信任機(jī)制的莫大諷刺。

比特幣自誕生以來，人們便開始嘗試其他除了工作量證明算法之外的其他共識機(jī)制，如具有代表性的權(quán)益證明POS、委托權(quán)益證明DPOS、拜占庭容錯(cuò)機(jī)制（BFT）及實(shí)用拜占庭容錯(cuò)機(jī)制（PBFT）等，下面將主要介紹POS和DPOS，BFT和PBFT留待下一篇。

權(quán)益證明POS

POS是一類共識算法，或者說是一類共識算法的設(shè)計(jì)思想，而不是一個(gè)，最早采用POS的是Peercoin。Peercoin是2012年8月，一個(gè)化名Sunny King的極客推出的一類加密貨幣，采用工作量證明機(jī)制+權(quán)益證明機(jī)制，首次將權(quán)益證明機(jī)制引入了加密貨幣。Peercoin引入了“幣齡”的概念，每個(gè)幣每天產(chǎn)生1幣齡，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。當(dāng)一個(gè)新的區(qū)塊產(chǎn)生時(shí)，其他想獲得記賬權(quán)的節(jié)點(diǎn)同比特幣也需要計(jì)算哈希值，得出滿足條件哈希值的難易與難度值有關(guān)，這個(gè)難度值這里與幣齡成反比，即你的幣齡越大，得出符合條件的哈希值的概率就越大，同時(shí)你的幣齡被清空，記賬后系統(tǒng)會給予你相應(yīng)“利息”，你每被清空365幣齡，獲得利息為：3000 * 利率 / 365，Peercoin的利率為1%，即0.08個(gè)幣。

可以看出，在POS機(jī)制下，持有幣越多，越容易獲得記賬權(quán)，接近于贏家通吃的感覺，但持有的幣越多，越接近于一個(gè)誠實(shí)的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槠茐恼麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來的損失也越大。Peercoin的POS機(jī)制有一個(gè)漏洞，對于不持有幣的人而言，他們本來就沒什么收益，所以一些惡意攻擊對于他們則是無損失的，這就是Nothing-at-stake attack（無利益攻擊）。后續(xù)的比較成功的POS都引入了對付這種攻擊的機(jī)制。

以太坊系統(tǒng)的目標(biāo)是在今年引入權(quán)益證明，即Casper。在權(quán)益證明共識機(jī)制之下，用戶將能夠在以太坊網(wǎng)絡(luò)擁有“幣權(quán)”。用戶如果誠實(shí)行事并確認(rèn)了合法交易，將獲得與其股權(quán)成比的利息；如果惡意行事并試圖網(wǎng)絡(luò)中作弊，就會失去其權(quán)益。

委托權(quán)益證明DPOS

委托權(quán)益證明DPOS是POS的變種，運(yùn)用DPOS的典型如比特股等，其基本原理在于全網(wǎng)投票選出101個(gè)節(jié)點(diǎn)代行記賬權(quán)限，這些代表節(jié)點(diǎn)的權(quán)限完全一致。代表節(jié)點(diǎn)輪流記賬，可以選擇創(chuàng)造區(qū)塊或不創(chuàng)造區(qū)塊。但他們無法改變交易的詳情，惡意或者遲到的代表節(jié)點(diǎn)的行為也會被公之于眾，那么網(wǎng)絡(luò)可能將他們簡單快速地投票驅(qū)逐出去。被驅(qū)逐出去的代表節(jié)點(diǎn)將會失去他們記賬權(quán)限，以及對應(yīng)的收入。

DPOS作為是一種弱中心化的共識機(jī)制，保留了一些中心化系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)勢，如交易速度等(每個(gè)塊的時(shí)間為10秒，一筆交易在得到6-10個(gè)確認(rèn)后大概1分鐘，一個(gè)完整的101個(gè)塊的周期大概僅僅需要16分鐘)，但每個(gè)持幣者都有能力決定哪些節(jié)點(diǎn)可以被信任，并且事實(shí)上，代表節(jié)點(diǎn)會主動降低自己的收入來贏得更多投票，剩下的收入會作為股息，支付給所有的比特股持有人。DPOS有點(diǎn)類似于代議制民主及股份公司董事會制度，都是一種精英制度，但其身份受制于下面的民眾，在DPOS中，幣的持有者至少有權(quán)決定代表節(jié)點(diǎn)—或者說礦工的身份。

4、什么是權(quán)益證明機(jī)制(PoS)?

權(quán)益證明機(jī)制（Proof of Stake），簡稱POS，也稱股權(quán)證明機(jī)制，類似于把資產(chǎn)存在銀行里，銀行會通過你持有數(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。第一，PoS不會造成過多的電力浪費(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。 權(quán)益證明機(jī)制（POS）將工作量證明機(jī)制中的算力改成了系統(tǒng)權(quán)益，擁有權(quán)益越大則稱為下一個(gè)記賬人的概率越大。這種機(jī)制不像工作量證明機(jī)制那么費(fèi)電。
權(quán)益證明系統(tǒng)試圖先保留工作量證明的好處，同時(shí)消除一些潛在的安全問題（如51%攻擊）。目前有多個(gè)項(xiàng)目正在這個(gè)方向上進(jìn)行不同程度的研究。在PoS中各個(gè)節(jié)點(diǎn)仍然協(xié)助創(chuàng)建和驗(yàn)證新的區(qū)塊。獎(jiǎng)勵(lì)與暫時(shí)放置在網(wǎng)絡(luò)中的資金量（權(quán)益）成正比。惡意欺騙行為將會受到嚴(yán)格的控制。例如，如果某一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在多個(gè)主鏈上進(jìn)行權(quán)益證明工作，系統(tǒng)會沒收其鏈上的資金。幣匯，數(shù)字貨幣交易平臺。

5、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，PoS 的比例將會超過 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)維度對二者進(jìn)行比較分析。

一、PoS 的定義

首先，讓我們來解釋一下基本概念。

| 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，以及如何獎(jiǎng)勵(lì)共識維護(hù)者。

換句話說，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實(shí)的行動。不管是BTC、ETH，還是XTZ，皆是如此。

你也許會說：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)，這聽起來很像 Staking 。沒錯(cuò)，的確是這樣！

PoW 其實(shí)可以用 PoS 的邏輯來理解，花錢買礦機(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。

PoW 網(wǎng)絡(luò)的安全性來自于哈希算力，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“理論上“，是因?yàn)?Validator 的選擇是隨機(jī)的，這樣可以避免過于中心化。）

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

接下來，我們將通過發(fā)展趨勢、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、環(huán)保多方面對 PoW 和 PoS 進(jìn)行比較。

二、發(fā)展趨勢

盡管 PoS 比 PoW 的歷史短，在整體市場中份額也小，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 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。

這也意味著市場前三十的幣種中有超過一半在使用 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，幫助用戶通過通道進(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，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)值可能會超過這一規(guī)模。

權(quán)益證明（PoS）似乎正慢慢占據(jù)整個(gè)市場。

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，交易吞吐量也會隨著出塊時(shí)間的減少相應(yīng)略有增加。

在 PoS 共識維護(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 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 共識機(jī)制中，交易速度更快，甚至在某些場景下的幾乎能實(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，并穩(wěn)定運(yùn)行了十多年，后來的很多其它數(shù)字貨幣也都采用了 PoW 共識機(jī)制。十年來，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，通過購買外部設(shè)備提升算力，發(fā)起 51% 攻擊。但對于比特幣來說，購買哈希算力來實(shí)現(xiàn)此類攻擊幾乎是不可能的，但對于一些小規(guī)模的 PoW 鏈，像 Verge、ETC 則是可行的。

如果要估算對比特幣實(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 幣還沒有做過嚴(yán)格的壓力測試，所以我們也不知道可能將面臨什么樣的問題。

以下列舉一部分 PoS 可能面臨的攻擊：

長程攻擊Long Range Attack

長程攻擊就是攻擊者創(chuàng)建了一條從創(chuàng)世區(qū)塊開始的長區(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攻擊。

無利害攻擊Nothing at Stake Attack

PoS 網(wǎng)絡(luò)還存在無利害攻擊。不像 PoW，PoS 運(yùn)行多條鏈的成本很低，Validator 可以向多個(gè)鏈投票而不會遭受任何損失，這就違反了共識協(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購買或賄賂的方式來獲取投票。

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

低 Staking 參與率 Low Staking ParticipaTIon

如上所說，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 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，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，就可能通過購買選票或 Validator 的壟斷組織來發(fā)起一場攻擊。

LISK 就在發(fā)生類似的情況，Validator 成立了幾個(gè)組織來操控激勵(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)之初可能針對這些攻擊有所預(yù)防，但目前 PoS 仍然沒有經(jīng)歷過實(shí)際的壓力測試。

像 DCR、DASH 這樣的混合共識機(jī)制也已經(jīng)開始出現(xiàn)，出于安全考慮，它在挖礦中使用比特幣作為母鏈，同時(shí)又有著類似 EOS 的 DPoS 共識算法。這樣的混合共識機(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)橘徺I ASIC 芯片屬于長期投資，不像 PoS 資金那樣具有流動性。

而且現(xiàn)在挖礦的利潤又很低，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 市場大量購買，不需要通過挖礦獲取，所以參與 Staking 幾乎沒有門檻。在 PoS 共識機(jī)制中，超級節(jié)點(diǎn)可以通過運(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)制對于去中心化是很重要的，因?yàn)?PoS 允許所有持幣人在沒有運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的情況下投票并參與共識。

不過你會不會認(rèn)為在 PoS 共識機(jī)制下富者恒富呢？和 PoW 相比，其實(shí)不然。在 PoW 共識機(jī)制中，“富者恒富”的法則更明顯，有錢的礦工可以買很多 ASIC 礦機(jī)，他們有資源優(yōu)勢并享受高回報(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)儲存。

在 PoW 共識里，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，交易成本會隨著幣價(jià)的漲跌變動。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，我們再來看看維護(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，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，因此我們可以說二者的通脹水平是差不多的，未來 PoS 的通脹率也會變得越來越低。

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，那些不是礦工的投資者并沒有一個(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：決定如何在不同的開發(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 API 向用戶提供服務(wù)

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)，很難說到底誰持有最大的投票權(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。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。基于鏈上投票的結(jié)果，協(xié)議可自動執(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。對于他們來說，挖礦類似于工廠制造業(yè)。挖礦設(shè)備就是生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)越高級，效率就越高。廉價(jià)的電力對于挖礦業(yè)來說是必要的資源，這些商業(yè)模式對于市場價(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，挖礦可能會變得無利可圖。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，他們很少有動力參與到社區(qū)中來。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)超過挖礦，我們認(rèn)為長期這一趨勢不會改變。

相比之下，PoS 里的 Validator 更像是投資人，他們需要對所持?jǐn)?shù)字貨幣背后的技術(shù)有很深的理解，同時(shí)對協(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 Staking 或者提供 Staking 服務(wù)，這些資金會被鎖定一定時(shí)間，如果想動用部分資金，那他們可能不能繼續(xù)為所有的客戶提供服務(wù)。

這樣 Validator 就成為了長期投資者，他們更有動力驅(qū)動技術(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

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什么方式獲得代幣。

發(fā)行一條 PoW 鏈?zhǔn)鞘趾唵蔚?。最?PoW 的發(fā)行量為 0，每個(gè)人通過挖礦獲得平等的參與權(quán)。這個(gè)過程看起來相對簡單、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)直接授予開發(fā)者。

PoS 網(wǎng)絡(luò)的冷啟動（Bootstrapping）要更復(fù)雜，從一開始，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)被賣或發(fā)給投資者、開發(fā)者團(tuán)隊(duì)、基金會、理事會等等。

因?yàn)閰⑴c原始權(quán)益分配的大型投資者準(zhǔn)入門檻高、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，對于社區(qū)的普通投資者來說有較多的限制。

代幣的授予期通常不透明，而且時(shí)常變來變?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，相比于總量來說幾乎可以忽略。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 引入的類似于“跨鏈空投”的概念，它是通過硬分區(qū)（hard spoon）實(shí)現(xiàn)——通過復(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)行競爭，而是提供了更為廣泛的訪問?！?#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)角度來看，PoW 對環(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。和黃金開采、以及現(xiàn)有金融體系消耗的成本相比，PoW 的成本并沒有那么高。如果只看對環(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)行了對比。兩者都不完美，未來不會出現(xiàn)一種共識機(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 鏈會存在，它很可能是比特幣。 PoW 鏈提供了無可比擬的安全性和不可撤銷性，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)來源。圍繞比特幣，人們寄托了很多愿景，同時(shí)也存有諸多爭議。

越來越多新的區(qū)塊鏈協(xié)議開始采用 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 Staking 的話題在區(qū)塊鏈的世界里變得火熱起來。

如果我們來看看像 Cosmos 和 Polkadot 這些互動型和應(yīng)用型的 PoS 鏈，我們會發(fā)現(xiàn) PoS 甚至?xí)鸵恍┫癖忍貛?、門羅幣、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. 參與共識的低門檻準(zhǔn)入

3. 可擴(kuò)展性更強(qiáng)

4. 沒有規(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. 對共識維護(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)勢是有一定代價(jià)和成本的。PoS 目前還沒有像 PoW 那樣可追溯的歷史數(shù)據(jù)。未來，隨著整體市場的成熟，我們將會看到PoW 和 PoS 的發(fā)展軌跡越來越完整，也更便于我們學(xué)習(xí)。當(dāng)然不會出現(xiàn)一鏈統(tǒng)天下的狀況，就像不會只存在一種算法。像 Decred 這種 PoS+PoW 混合體系可能會越來越受歡迎，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)通過計(jì)算隨機(jī)哈希散列的數(shù)值解爭奪記賬權(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)庫來確認(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法通過大量制造比特幣來人為操控幣值。

參考資料：百度百科-共識機(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)主流共識機(jī)制的相關(guān)知識。關(guān)注貝數(shù)區(qū)塊鏈、從小白變大神！

我們來說點(diǎn)簡單易懂的。
POW是工作量證明，典型的代表就是比特幣，比特幣礦機(jī)通過計(jì)算哈希值，來確定新的區(qū)塊由誰來主導(dǎo)，這個(gè)時(shí)候就要由工作量證明來體現(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)誰算的次數(shù)最多誰的機(jī)會就越大，所以就有了大家瘋狂買礦機(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)會就越大，整體感覺就有點(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——給你帶來最簡單的區(qū)塊鏈知識。

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