什么是共识机制：权益证明与工作量证明

比特币的出现催生了一种名为区块链的新范式，它无需中央机构监管和保障系统安全性和完整性，即可提供广泛的服务。共识协议确保了每笔交易的安全性和有效性，它是任何区块链网络的重要组成部分。加密货币领域最知名的两种共识机制是工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）。

共识算法是区块链网络有效运行的必要条件，因为它们会检查每一笔安全交易。本文将探讨权益证明（PoS）和工作量证明（PoW）的各个方面及其区别。但首先，让我们了解一下共识机制的含义。

共识机制

任何加密货币的核心都是一个计算机网络，它确保区块链中每笔交易的安全性和有效性，并帮助分布式操作或多代理系统（例如加密货币）就单一数据值或单一网络状态达成必要的共识。这个网络被称为共识机制。

谈到区块链技术和加密货币，最主要的两种共识机制是：

• 工作证明
• 股权证明

它们发挥什么作用？

简单来说，它们都规定了如何在无需第三方参与的情况下验证用户之间的交易并将其记录到区块链的公共账本上。

既然我们已经了解了共识机制是什么以及它是如何运作的，现在是时候深入研究两种最重要的机制了：权益证明与工作量证明。

工作证明

20 世纪 90 年代，工作量证明 (PoW) 被创造出来，作为打击垃圾邮件的一种方法。

工作证明 工作量证明（PoW）是比特币（BTC）和莱特币（LTC）等加密货币网络中广泛使用的一种共识机制。它要求参与节点证明其已完成并提交的工作使其有资格将新的交易添加到区块链中。 

该网络需要大量的计算能力，因此被称为“工作量证明”。来自世界各地的虚拟矿工竞相解决数学难题，以保护和验证工作量证明区块链。获胜者将获得一定数量的加密货币，作为更新区块链上最新确认交易的回报。

工作证明的优势

工作量证明机制有很多好处，尤其对于像比特币这样简单但价值极高的加密货币来说更是如此。

• 保障去中心化区块链的安全。
• 加密货币价值的不断上涨吸引更多矿工加入网络，这反过来又提高了系统的算力和安全性。
• 由于所需的计算能力巨大，任何个人或组织都无法篡改有价值加密货币的区块链。

工作量证明的缺点

• 消耗大量能源。
• 这是一个耗时的过程，可能难以扩展以处理大量交易。

股权证明

权益证明（PoS）的开发是为了克服工作量证明（PoW）对区块链排序所需能源的过度依赖。

证明利害关系 权益证明（PoS）是一种流行的共识机制，它最初是作为工作量证明（PoW）机制的一种低成本、低能耗替代方案而提出的。以太坊 2.0、Algorand、Cardano、Tezos 以及其他（通常是较新的）加密货币都采用权益证明机制。

这意味着将公共账本的维护工作委托给参与节点，委托比例与其拥有的虚拟货币代币数量成正比。然而，这种做法的缺点在于会鼓励囤积而非消费加密货币。

权益证明的优势

• 一种比权益证明更节能的替代方案
• 交易速度快。
• 低成本交易。
• 参与本次活动无需使用任何特定的软件或硬件设备。

权益证明的缺点

• 不如PoW安全可靠。
• 某些 PoS 加密货币要求质押资金必须持有特定时间。

权益证明与工作量证明：比较

了解权益证明和工作量证明之间的区别，有助于您更好地评估适合您投资组合的加密货币。 

工作量证明与权益证明：区块链秩序

区块链是一个由区块序列（交易组）组成的系统，所有区块都按照交易顺序按时间顺序排列。

创世区块或区块链的第一个区块也称为区块 0。这是 PoW 区块链中的第一个区块，它被硬编码到程序中，与之前的区块没有任何关联。PoW 区块链中后续上传的区块始终会引用之前的区块，并包含整个更新账本的副本。

与 PoW 区块链类似，PoS 区块链也是由一系列区块组成的系统，这些区块根据其包含的交易按时间顺序排列。PoW 和 PoS 的区块链排序过程类似，但值得注意的是，在 PoS 加密货币中，没有人竞争贡献区块的权利。因此，区块不是通过“挖矿”产生的，而是通常被称为“锻造”或“铸造”。

工作量证明与权益证明：能源消耗

工作量证明（PoW）矿工通过求解复杂的数学方程式（称为哈希运算）来获得创建新区块并将其添加到区块链的权限，同时生成一个随机数（nonce）。这一过程需要使用专用的ASIC硬件设备，并且极其耗能，因为矿工需要数十万个这样的设备才能赢得每个区块的争夺。

PoS加密货币区块链比PoW加密货币区块链消耗的能源少得多，因此运行成本更低。然而，对于资金池运营者和验证者来说，PoS仍然有利可图，因为其交易吞吐量显著更高，即使交易价格降低，网络管理者也能获得相当可观的报酬。 

工作量证明与权益证明：参与者

PoW 系统结合了处理能力和加密技术，以建立共识并确保区块链上记录的交易的合法性。

为了生成新的区块，矿工们竞相在哈希运算过程中找出数学问题的正确答案。他们通过尝试猜测哈希值来实现这一点，哈希值是一串随机生成的整数。当这个哈希值与区块中的数据结合，并通过哈希函数计算机进行处理时，输出结果必须符合协议规定的标准。

在权益证明（PoS）系统中，所有持有特定代币的用户都可以参与共识机制。任何人都可以成为网络中的验证者或区块创建者，参与门槛降低。

在权益证明（PoS）网络中，加入质押池或成为验证者的准入条件是用户必须持有一定数量的代币，并将其锁定一段时间作为质押。当验证者使用诸如双重签名或协同攻击等恶意手段攻击网络时，他们将面临损失质押代币的风险。

工作量证明与权益证明：奖励

区块奖励是区块链向矿工颁发的一种新币，奖励给每个有效且已批准的区块。

在某些加密货币（例如比特币）中，当挖出特定数量的区块后，区块奖励会降低。然而，一旦挖出的区块数量达到一定值，该奖励值每四年减半一次，这个过程被称为“减半”，比特币协议的源代码中有相关文档。

在权益证明（PoS）网络中，向区块链提交合法区块的用户会获得奖励。奖励金额因区块链而异。有些区块链仅提供交易手续费，而有些区块链则会在网络运行初期（几年内）提供专项高额预算，直到网络稳定运行，交易量足以支撑验证者的成本。

附加题：POS 会取代 PoW 吗？

工作量证明（PoW）机制的出现是为了填补缺乏中央权威机构留下的空白。随着比特币市场的扩张，人们提出了不同的共识模型来解决最初概念中的一些问题。其中一些模型被设计为PoW的替代方案，并承诺不会危及系统的安全性和完整性。权益证明（PoS）是其中最知名的替代方案之一，它旨在满足社区的需求，同时解决PoW存在的问题。

底线

总体而言，权益证明与工作量证明之间的冲突正逐渐成为一个热门话题，尤其是在以太坊向权益证明过渡的过程中。 以太坊2.0. 

工作量证明（PoW）或许可以在区块链初期用于向社区分配资金，之后再切换到权益证明（PoS）。然而，实际上，权益证明似乎正在成为区块链技术的实际标准，而工作量证明作为每个新区块链的默认共识模型的地位正在逐渐丧失。

无论如何，一个成功的区块链网络的最终目标应该是解决所谓的区块链安全、去中心化和可扩展性问题。

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权益证明与工作量证明常见问题解答