什麼是共識機制：權益證明與工作量證明

比特幣的出現催生了一種名為區塊鏈的新範式，它無需中央機構監管和保障系統安全性和完整性，即可提供廣泛的服務。共識協議確保了每筆交易的安全性和有效性，它是任何區塊鏈網路的重要組成部分。加密貨幣領域最知名的兩種共識機制是工作量證明（PoW）和權益證明（PoS）。

共識演算法是區塊鏈網路有效運作的必要條件，因為它們會檢查每一筆安全交易。本文將探討權益證明（PoS）和工作量證明（PoW）的各個面向及其差異。但首先，讓我們先了解共識機制的意義。

共識機制

任何加密貨幣的核心都是一個電腦網絡，它確保區塊鏈中每筆交易的安全性和有效性，並幫助分散式操作或多代理系統（例如加密貨幣）就單一資料值或單一網絡狀態達成必要的共識。這個網路被稱為共識機制。

談到區塊鏈技術和加密貨幣，最主要的兩個共識機制是：

• 工作證明
• 權益證明

它們發揮什麼作用？

簡單來說，它們都規定瞭如何在無需第三方參與的情況下驗證用戶之間的交易並將其記錄到區塊鏈的公共帳本上。

既然我們已經了解了共識機制是什麼以及它是如何運作的，現在是時候深入研究兩個最重要的機制了：權益證明與工作量證明。

工作證明

20 世紀 90 年代，工作量證明 (PoW) 被創造出來，作為打擊垃圾郵件的一種方法。

工作證明 工作量證明（PoW）是比特幣（BTC）和萊特幣（LTC）等加密貨幣網路中廣泛使用的共識機制。它要求參與節點證明其已完成並提交的工作使其有資格將新的交易添加到區塊鏈中。 

該網路需要大量的運算能力，因此被稱為「工作量證明」。來自世界各地的虛擬礦工競相解決數學難題，以保護和驗證工作量證明區塊鏈。獲勝者將獲得一定數量的加密貨幣，作為更新區塊鏈上最新確認交易的回報。

工作證明的優勢

工作量證明機制有許多好處，尤其是像比特幣這樣簡單但價值極高的加密貨幣更是如此。

• 保障去中心化區塊鏈的安全。
• 加密貨幣價值的不斷上漲吸引更多礦工加入網絡，這反過來又提高了系統的算力和安全性。
• 由於所需的運算能力龐大，任何個人或組織都無法竄改有價值加密貨幣的區塊鏈。

工作量證明的缺點

• 消耗大量能源。
• 這是一個耗時的過程，可能難以擴展以處理大量交易。

權益證明

權益證明（PoS）的發展是為了克服工作量證明（PoW）對區塊鏈排序所需能源的過度依賴。

權益證明 權益證明（PoS）是一種流行的共識機制，它最初是作為工作量證明（PoW）機制的一種低成本、低能耗替代方案而提出的。以太坊 2.0、Algorand、Cardano、Tezos 以及其他（通常是較新的）加密貨幣都採用權益證明機制。

這意味著將公共帳本的維護工作委託給參與節點，委託比例與其擁有的虛擬貨幣代幣數量成正比。然而，這種做法的缺點在於會鼓勵囤積而非消費加密貨幣。

權益證明的優勢

• 比權益證明更節能的替代方案
• 交易速度快。
• 低成本交易。
• 參與本次活動無需使用任何特定的軟體或硬體設備。

權益證明的缺點

• 不如PoW安全可靠。
• 某些 PoS 加密貨幣要求質押資金必須持有特定時間。

權益證明與工作量證明：比較

了解權益證明和工作量證明之間的區別，有助於您更好地評估適合您投資組合的加密貨幣。 

工作量證明與權益證明：區塊鏈秩序

區塊鏈是一個由區塊序列（交易組）組成的系統，所有區塊都按照交易順序按時間順序排列。

創世區塊或區塊鏈的第一個區塊也稱為區塊 0。這是 PoW 區塊鏈中的第一個區塊，它被硬編碼到程式中，與先前的區塊沒有任何關聯。 PoW 區塊鏈中後續上傳的區塊始終會引用先前的區塊，並包含整個更新帳本的副本。

與 PoW 區塊鏈類似，PoS 區塊鏈也是由一系列區塊組成的系統，這些區塊根據其包含的交易按時間順序排列。 PoW 和 PoS 的區塊鏈排序過程類似，但值得注意的是，在 PoS 加密貨幣中，沒有人競爭貢獻區塊的權利。因此，區塊不是透過「挖礦」產生的，而是通常被稱為「鍛造」或「鑄造」。

工作量證明與權益證明：能源消耗

工作量證明（PoW）礦工透過求解複雜的數學方程式（稱為哈希運算）來獲得創建新區塊並將其添加到區塊鏈的權限，同時產生一個隨機數（nonce）。這個過程需要使用專用的ASIC硬體設備，並且極其耗能，因為礦工需要數十萬個這樣的設備才能贏得每個區塊的競爭。

PoS加密貨幣區塊鏈比PoW加密貨幣區塊鏈消耗的能源少得多，因此運行成本更低。然而，對於資金池經營者和驗證者來說，PoS仍然有利可圖，因為其交易吞吐量顯著更高，即使交易價格降低，網路管理者也能獲得相當可觀的報酬。 

工作量證明與權益證明：參與者

PoW 系統結合了處理能力和加密技術，以建立共識並確保區塊鏈上記錄的交易的合法性。

為了產生新的區塊，礦工們競相在哈希過程中找出數學問題的正確答案。他們透過嘗試猜測雜湊值來實現這一點，哈希值是一串隨機生成的整數。當這個哈希值與區塊中的資料結合，並透過雜湊函數計算機進行處理時，輸出結果必須符合協議規定的標準。

在權益證明（PoS）系統中，所有持有特定代幣的使用者都可以參與共識機制。任何人都可以成為網路中的驗證者或區塊創建者，參與門檻降低。

在權益證明（PoS）網路中，加入質押池或成為驗證者的准入條件是使用者必須持有一定數量的代幣，並將其鎖定一段時間作為質押。當驗證者使用諸如雙重簽名或協同攻擊等惡意手段攻擊網路時，他們將面臨損失質押代幣的風險。

工作量證明與權益證明：獎勵

區塊獎勵是區塊鏈向礦工頒發的一種新幣，獎勵給每個有效且已批准的區塊。

在某些加密貨幣（例如比特幣）中，當挖出特定數量的區塊後，區塊獎勵會降低。然而，一旦挖出的區塊數量達到一定值，該獎勵值每四年減半一次，這個過程被稱為“減半”，比特幣協議的源代碼中有相關文件。

在權益證明（PoS）網路中，向區塊鏈提交合法區塊的用戶會獲得獎勵。獎勵金額因區塊鏈而異。有些區塊鏈僅提供交易手續費，而有些區塊鏈則會在網路運行初期（幾年內）提供專案高額預算，直到網路穩定運行，交易量足以支撐驗證者的成本。

附加問題：POS 會取代 PoW 嗎？

工作量證明（PoW）機制的出現是為了填補缺乏中央權威機構留下的空缺。隨著比特幣市場的擴張，人們提出了不同的共識模型來解決最初概念中的一些問題。其中一些模型被設計為PoW的替代方案，並承諾不會危及系統的安全性和完整性。權益證明（PoS）是其中最知名的替代方案之一，它旨在滿足社區的需求，同時解決PoW存在的問題。

底線

整體而言，權益證明與工作量證明之間的衝突正逐漸成為一個熱門話題，尤其是在以太坊向權益證明過渡的過程中。 以太坊2.0. 

工作量證明（PoW）或許可以在區塊鏈初期用於向社區分配資金，之後再切換到權益證明（PoS）。然而，實際上，權益證明似乎正在成為區塊鏈技術的實際標準，而工作量證明作為每個新區塊鏈的預設共識模型的地位正在逐漸喪失。

無論如何，成功的區塊鏈網路的最終目標應該是解決所謂的區塊鏈安全、去中心化和可擴展性問題。

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權益證明與工作量證明常見問題解答