什么是权益证明 (PoS) 及其工作原理？

与具有中央权限的标准数据库相比，区块链是点对点的分散式网络，任何人都可以参与其中。经典的区块链系统建立在密码学之上，是一个接一个写入的数据块的顺序链。它具有某些基本属性，具体取决于它们如何写入区块链。

为了使系统正常工作，并且考虑到区块链节点彼此独立，每个节点必须具有特定（但统一）的规则，根据这些规则验证区块链交易并将块写入链中。这套规则被称为区块链 共识算法。

在本文中，我们将了解股权证明 (PoS) 共识算法、其优点和缺点，以及它与另一种同样流行的工作量证明算法的区别。最后，您将了解一些基于 PoS 算法的区块链项目。

什么是权益证明 (PoS) 共识算法及其工作原理？

权益证明 (PoS) 是一种用于证明 数字货币所有权 在总池中的份额的算法。 PoS 共识算法是加密货币实施中第二流行的算法。作为一个想法，权益证明算法于 2011 年在 Bitcointalk 上提出 论坛和加密货币 PeerCoin 于 2012 年首次实施了该协议。该算法需要网络参与者 – 加密货币所有者。他们加入团体并将他们的代币开采权委托给一个参与者，该参与者为所有受托人形成一个参与者池。这样的网络节点称为节点。

权益证明系统是作为工作量证明的替代方案创建的，旨在克服其缺点，例如巨大的计算能力消耗。这种机制减少了验证交易和保护分布式账本的区块所需的计算工作。 PoS 方法基本上用质押代替处理能力，网络决定个人的挖矿能力。所有者提供他们的代币作为抵押品，以获得验证新区块并成为“验证者”的能力。验证者实现验证交易，验证区块中的交易是否正确的过程。如果操作正确，他们会将区块添加到区块链中，并因其贡献而获得奖励。但是，如果验证者提出添加一个故意错误的块，他们将失去一些堆叠资产作为惩罚。

在 PoS 算法中，可以预先生成全部货币，然后可以在网络成员之间发送这些货币。 PoS 区块链共识机制有多种实现方式，列举如下 PoS 系统：

委托权益证明 (DPoS)

该算法与经典分布式账本共识系统 PoS 的主要区别在于试图摆脱该算法的主要缺点，即中心化风险。在 DPoS 中，验证者批准加密货币交易的权利是代币持有者委托给他们，持有者投票选出特定的验证者。任何拥有一定数量加密货币的网络成员都可以成为一个验证器。尽管如此，在任何时候，对该验证者的投票都可以撤回以支持另一个验证者。反过来，DPoS 也有缺点。特别是，风险是网络参与者的活跃度低，然后 DPoS 变成 PoS，也不排除代表串通。

租赁权益证明 (LPoS)

这种类型的 PoS 涉及租用的所有权证明份额。它是一个拥有一些加密货币的网络参与者池，他们将这些参与者出租给拥有大量加密货币的参与者，形成一个节点。由于租赁的加密货币，网络参与者有机会从挖矿节点获得他们的加密货币份额，否则，由于网络参与者在给定加密货币的整个市场中的份额很小，因此获得奖励的机会很小.

基于PoS共识挖掘加密货币的过程称为锻造。它包括创建一个主节点 在通常始终连接到 Internet 的专用计算机上运行。专用计算机始终运行具有最少数量加密货币的加密货币钱包。只有使用价值微不足道的低流行加密货币进行操作，主节点的工作才能带来可观的利润。如果它们的价值增加，您可以成为大量的所有者并在您的 主节点。

权益证明算法的优缺点

随着加密技术的发展，出现了越来越多不同的共识算法，其中每一种新算法都必须比以前的算法更好，才能推动区块链网络的发展。权益证明作为当今最流行的共识机制之一，有其优点和缺点。

权益证明算法的优势

这种共识算法拥有许多令人印象深刻的优势。

1. Eco-Friendliness

加密技术的可持续性是一个尖锐的问题，因为挖掘新货币和维护区块链系统的其他重要过程（包括各种共识算法，其中之一是 PoS）的功耗都很高。与其他类型的算法不同，PoS 是一种节能算法，由于该共识机制运行所依据的数学模型的优化，因此不需要高消耗。这使得减少能源消耗成为可能，并多次降低采矿过程中对环境的危害程度。

2. High Security Level

51% 攻击是区块链网络攻击。它由一个人、团体或组织获得大部分哈希率（哈希能力）的控制权。在这种情况下，黑客将有权使攻击者重新排序或删除交易。例如，删除交易使黑客能够多次使用加密货币（双重交易）。黑客可以阻止交易确认或其他矿工的挖矿，这可能会引发网络故障。

以PoS算法为例，要进行“51%攻击”，就需要占有整个加密货币网络的一半以上，这是一笔巨额资金，即使攻击者收集到这些一定数量，攻击将在经济上变得不合理。

3. Low Commissions

通常，佣金数额成为矿工的绊脚石。在某种程度上，使用 PoS 系统挖矿是许多在分布式账本网络中挖掘新区块的专家的最佳选择。系统验证交易的速度快，佣金低，工作方便，可以在区块链网络中挖掘新区块时取得很高的成果。与工作量证明 (PoW) 共识系统相比，PoS 为挖掘新区块提供了非常低的费用，这仍然依赖于区块链网络。

权益证明算法的缺点

现在让我们谈谈这种共识算法的缺点。

1. High Level of Centralization

这些钱通常由少数人持有。例如，一开始，很难为 ICO 选择一个价格，既能吸引最大数量的买家，又能保证大量资金不落入一个人手中。当货币积累时，节点在网络上获得大量处理能力。大所有者可以投票决定网络的进一步发展（在 NEO 等中）。这对许多矿工的这种共识机制的可信度产生了负面影响。

2. The “Nothing at Stake” Problem

参与者的真实工作证明受到物理定律的保证。如果有罪，他们不能“拆毁”设备并取回电力。这是一种实质性的惩罚——他们浪费了电力，没有赚到钱。在股权证明中，惩罚只存在于系统内：不道德的玩家将失去他被冻结的存款。用户一旦提现，就刀枪不入。这就是无利害关系 – 攻击者通过移除他的资金来创建货币分叉的威胁。

3. Limitation

要作为验证者参与网络，您必须购买一种加密货币，为此，您必须花费法定货币——也就是说，您必须以某种方式投资于这项业务。有时，网络的要求可能很高，不是每个人都能负担得起。另一方面，验证者的比率越高，它被选中来验证一个交易块的机会就越大。但是在任何情况下都有机会：有些区块不是由一个人检查的，而是例如由一组人同时检查的。顶级验证者有目的地购买代币并将它们集中在一起以赚取尽可能多的钱。

权益证明与工作量证明有何不同？

工作量证明是一种共识，需要解决复杂的数学问题。因此，矿工被迫使用非常强大的高功耗设备。股权证明的工作方式不同。挖矿是通过将钱包中的一些货币作为抵押品来进行的。他们越多，您成为交易验证者、将区块加入网络并获得奖励的机会就越大。但两者之间还有其他区别 两种共识机制。

PoW 共识的特点

矿工的主要任务是解决复杂的数学问题，从而为要连接的区块生成新的哈希值。它们是根据前一个块的哈希值形成的，从而验证了整个链。谁更快地解决了问题，谁就会获得加密货币形式的奖励。

基于此共识的区块链存在严重的漏洞。如果哈希率大于网络总算力 50% 的矿工出现在分布式账本中，它就可以控制区块链。这就是上面讨论的 51% 攻击。

当使用共识“工作证明”时，矿工从加入新区块中获得收入。他们还支付用户在平台内进行交易时收取的一部分佣金。

PoS 共识的特点

当使用“所有权证明”时，网络节点充当验证器。他们账户中的钱是验证者在网络中的存在及其节点正确性的质押和保证。

首先，拥有更多货币的节点可以附加一个区块并验证交易。在区块之间达成共识之前，用户钱包上的货币会被冻结。整个过程是自动的。验证者为此活动付费。

其次，在 PoS 共识下，“51% 攻击”的风险依然存在。但为此，“流氓”节点必须至少拥有所有流通币的 51%。也就是说，这样做没有意义。如果有人想买那么多代币，它会提高利率。如果重置金额，它将崩溃。

第三，PoS 共识的系统内奖励是为网络中经过验证的交易支付的。验证速度更快，网络比其一致的“工作证明”对应网络更有效地工作。

以太坊的股权证明 transition 来自工作量证明算法已成为近年来加密世界中最重要的事件之一。

使用权益证明共识机制的已知区块链

大多数后以太坊区块链都使用权益证明共识机制。通常，每种机制都会根据网络的需要进行修改。我们将在下面更详细地研究它们。以太坊本身现在已经通过以太坊 2.0 更新过渡到权益证明共识机制。

1. Ethereum

以太坊是一个通用的智能合约平台，可用于运行去中心化应用程序。它的主要价值不是它的原生以太币 (ETH)，而是 EVM 虚拟机提供的机会。

以太币过去运行的 PoW 算法需要不断解决复杂的数学问题。为此，矿工们用强大的计算机设备创建了巨大的农场，这些设备消耗了千兆瓦的电力。切换到 PoS 后，只需在连接到互联网的以太坊钱包中存钱即可验证交易。无需使用矿场，节省了整个国家消耗的能源。

2. Polkadot

Polkadot 是一种基于 PoS 共识算法的网络协议，允许在区块链之间传输任何数据（不仅仅是代币）。这意味着该网络是一个真正的多链应用环境，其中诸如链间注册和链间计算之类的事情是可能的。让我们让它更简单一点：在以太坊网络中，注册分配只发生在给定网络（链）内的用户之间。相比之下，在 Polkadot 中，信息存储在运行在集成到该协议中的所有网络上的设备上。

3. Avalanche

Avalanche (AVAX) 是由 Ava Labs 创建的创新一级智能合约平台。它是一种通用区块链，优先考虑去中心化、安全性和可扩展性，同时降低成本并提供高速交易。

Avalanche 网络由三个独立的区块链组成：X 链、C 链和 P 链。每条链都有一个单独的目标，这与比特币 (BTC) 和以太坊 (ETH) 使用的方法截然不同，在这些方法中，所有节点都会检查所有交易。这种计算任务的分离在不牺牲分散性的情况下为 Avalanche 提供了更高的吞吐量。

4. Solana

Solana 是一种创新的加密系统，旨在支持可扩展的去中心化应用程序 (DApp)。 Solana 的一个关键区别特征是其权益证明 (PoS) 共识系统，该系统由 Tower Consensus 支持。它是实用拜占庭容错 (PBFT) 系统的变体，它允许分布式网络在受到恶意节点攻击的情况下达成共识。

Tower Consensus 使用这个同步时钟来减少验证交易所需的处理能力，因为它不再需要计算以前交易的时间戳。这有助于 Solana 实现优于大多数竞争对手的吞吐量。

5. Cardano

Cardano 是一个基于权益证明的去中心化且可扩展的开源分布式账本平台。我们这个时代最稳定、可靠和经过数学验证的区块链之一——运行超过五年没有中断。 Cardano 的创建是为了执行类似的任务——例如启动智能合约和创建 DApp。特别是权益证明 (PoS) 协议的开发和使用将 Cardano 智能合约提升到一个新的水平，提供高吞吐量和交易速度并使 DApps 可供所有参与者使用，并解决了与 Cardano 的互操作性问题。区块链的其余部分。

结论

分布式账本技术的发展创造了一个由相互关联的加密趋势组成的整个生态系统，每一个趋势都在以惊人的速度发展。 PoS 和 PoW 共识算法是当今最流行的一些算法，有助于采矿过程的系统化发展，并且肯定会在未来为创造和开发新的、更先进的共识系统做出重大贡献，这将带来数字技术达到一个全新的水平。