什么是权益证明 (Proof of Stake)?

介绍

在一个参与者匿名的区块链网络中,一个可靠的协调机制是必不可少的。”证明”作为确认一个参与者满足验证一个区块交易的要求的证明,表示他们的善意参与。一种用于生成新区块、分发新加密货币和验证交易的共识算法是权益证明(PoS)。

这种机制提供了一种替代原始共识方法工作量证明(PoW)的方法。与 PoW 需要的能源消耗不同,PoS 要求验证者或矿工从他们自己持有的区块链本地加密货币进行网络贡献,即他们的 “权益”。

为了避免失去他们的权益,验证者有激励诚实运作并就交易的顺序和有效性达成共识。PoS 矿工是根据他们在网络中持有的加密货币数量或 “权益” 来选择的;因此,验证者抵押的加密货币越多,他们被选中创建下一个区块的可能性就越大。

阅读更多 >> 权益证明技术指南

与工作量证明的比较

与权益证明不同,PoW 需要大量的计算资源和能源消耗来验证交易和创建新的区块。因此,人们认为权益证明比 PoW 更节能和资源密集。然而,我们将在本文后面了解到这是一个有些错误的假设。

这两种共识机制都旨在产生新的区块和验证交易。它们还必须以不同的方式维护区块链网络的安全性和完整性。

在 PoW 中,矿工竞争以更快的速度解决拜占庭将军问题,并就交易的有效性达成共识。完成目标哈希的最快矿工创建一个新区块并获得区块奖励,即网络的价值代币。通过选择工作量最大的链,网络克服了任何不明确性,并且由于要求至少占全球哈希算力的 51% 才能追赶双重花费区块,双重花费被阻止。

在以太坊的 PoS 中,通过比较,双重花费问题是通过在不同时间点使用 “检查点区块” 通过 “权益” 的三分之二多数投票来解决的,以 “保证” 网络中的每个人对系统的 “真实性”。

PoS 和 PoW 之间的另一个重要区别是激励和背后的道德。在 PoS 网络中,激励隐藏了一个负面(基于惩罚)的含义,因为验证者可能会失去他们的权益,如果他们表现恶意。这与 PoW 不同,PoW 中矿工只有通过一个正面(基于奖励)的激励体系才有动力行事诚实以获得加密货币奖励。

试图违反规则的比特币矿工,例如生成格式错误的区块或无效的交易,将发现他们的区块被全节点忽略。结果,他们将承担巨额的电费成本。此外,他们需要控制全球哈希算力的 51% 才能建立在旧区块之上;否则,这些链将滞后,导致更多昂贵的能源浪费。

共识机制中最激烈的争论之一是去中心化及其维持这种去中心化的能力。PoW 去中心化是由一个活跃的全节点网络以及矿工来保证的,这是 PoS 共识机制中没有反映出来的一个重要特征。节点在 PoW 中的重要性在 2017 年的区块大小战中得到了标记,当时小区块支持者通过发起用户激活软分叉(UASF)运动,并投票支持 BTC 链而不是比特币现金(BCH),赢得了这场战斗。这一历史性的比特币事件强调了节点如何能够击败大公司,以及矿工不控制网络,这与 PoS 验证者不同。

权益证明如何工作

在权益证明网络中,参与者可以是验证者或矿工,他们根据他们在网络中持有的区块链本地加密货币的数量来验证和认证交易,并创建新的区块。

根据他们的权益,验证者被随机选择来添加下一个区块;验证者抵押的加密货币越多,他们被选择验证交易和创建新区块的可能性就越大。

当一个验证者被选择创建一个新区块时,他们需要验证区块中的所有交易并将它们添加到区块链中。为了验证交易,验证者必须检查它们的有效性,确保没有 “双重花费”,并且发送方有足够的加密货币进行交易。

一旦区块中的所有交易都被验证,就会创建一个新区块并将其添加到区块链中。此时,成功的验证者将获得他们工作的本地代币作为奖励。

在权益证明网络中,当大部分验证者对区块链的状态达成一致时,就实现了共识。如果一个验证者创建的区块不被大多数验证者接受,那么该区块将被拒绝,验证者可能会失去他们抵押的加密货币。

权益证明的合理批评

尽管相比于工作量证明,权益证明通常被认为是更节能和资源要求更低的,但这些假设很容易被反驳,表明权益证明会损害去中心化和安全性,并且权益证明是当前货币系统的镜像,而已知货币系统尤其能源低效,也对大多数参与者不公平。

对于权益证明所认为的优势,一个关键的论点是这可能导致财富和权力的集中。在权益证明系统中,拥有更多股份(或财富)的验证者被选中验证交易并创建新的区块的概率更高。这导致了富者愈富的情况,最富有的验证者获得了对网络的更多控制和影响力。下面的表格来自Nansen Research,清晰地展示了以太坊权益证明系统的抵押景观。

这种权力集中违背了去中心化的原则,因为少数验证者有可能主导决策过程。与工作量证明不同,矿工必须投入计算能力,权益证明允许验证者通过他们的初始股份而不是对系统的持续贡献来积累财富和控制网络。

权益证明的另一个合理批评是许多加密货币,包括以太坊(ETH),基于预挖配置。在公开发布之前挖掘代币意味着创始人、利益相关者和开发人员可能获得大量财富,并且比任何其他投资者或后来加入网络的验证者具有明显的优势。虽然这种设计也可以应用于工作量证明的区块链,但它更常用于权益证明生态系统,因为在这种系统中,由于节点的缺失,有可能拥有更大的验证过程份额。

对PoS共识机制的常见批评:

  • 缺乏去中心化:持有大量加密货币的验证者被选中创建新的区块、获得奖励,并对网络具有更多影响力的几率更高,导致权力集中在少数验证者手中。这可能导致少数验证者控制网络及其规则的情况,可能损害其安全性和去中心化,并加强现有财富不平等。
  • 验证过程可能被操控:由于网络可能被拥有流通中51%的代币的人操控,与控制工作量证明网络51%的当前计算能力相比,影响交易验证的可能性更大。
  • 安全性:在权益证明中,网络的安全性取决于验证者持有的加密货币数量,如果大量验证者串通起来,网络将更容易受到攻击。
  • 复杂性:权益证明有各种类型,如委托权益证明(DPOS),租用权益证明(LPOS),纯权益证明(PPOS)和其他混合类型。这些都是过度设计的系统变体,很难让任何人真正解释和理解。系统越复杂,越容易失败。
  • 环境影响:权益证明(PoS)经常因其环境影响而受到批评,这反映了与现有货币系统相关的担忧。与激励能源消耗的工作量证明(PoW)不同,权益证明系统被认为能源消耗较低。然而,依赖低效权益证明机制的区块链的增多,共同加剧了它们的环境足迹。
  • 无所谓风险问题:无所谓风险问题是权益证明的一个理论上的弱点,在权益证明网络中,验证者通过创建多个版本的区块链几乎没有损失。在权益证明网络中,验证者可以创建多个版本的区块链,希望其中一个版本成为“正确”的版本。这可能导致网络无法达成共识,危及其安全性。
  • 确定正确的抵押金额的难度:在权益证明网络中确定最佳的加密货币抵押金额是具有挑战性的。验证者必须在追求更高回报的愿望与失去抵押份额的风险之间取得平衡。

比特币会转向权益证明吗?

以太坊于2022年9月从PoW转向PoS,引发了企业化环境界对比特币应该采取相同措施的想法,从而放弃其共识机制所需的“极端能源消耗”。

将以太坊改为PoS系统并没有将能源消耗减少99.95%,因为它未考虑到昂贵的企业农场和公司使用大量能源来补贴完成全球PoS交易所需的工作。

由Ripple Labs资助的Greenpeace“改变代码”运动旨在贬低比特币工作证明系统的能源使用是企业世界不鼓励变革、而是促进一个完全在以太坊共识机制中得到充分体现的精英主义系统的典型例子。

除了提出一种新的革命性和公平的货币系统,PoW促进可再生能源创新和利用滞留和浪费能源,这将比所谓能源高效的PoS系统在长期内对环境更有益。权益证明只是更善于隐藏企业进行的能源购买,以支持其验证机制。

值得庆幸的是,比特币的代码对于这些攻击是高度抵抗的,而且是有意开发成这样。提议修改代码的想法甚至不太可能在开发者的任何初步考虑阶段通过,更别提社区了。

结论

在自由市场中,允许工作证明(PoW)和权益证明(PoS)机制共存并以盈利和对各自支持者有益的方式发展是很重要的。作为一种创新的货币系统,比特币不仅带来技术进步,还努力对环境产生积极影响。教育个人了解PoW在这一转型过程中的重要性是比特币爱好者所理解和接受的责任。

如果您关注财富保护、金融包容和为地球上所有生命创造更好环境,理想的选择是一种无边界、无需权限并体现纯净硬通货和自由技术的货币。

这种类型的货币对审查是无懈可击的,不会被没收,凸显了工作证明相对于权益证明的优越性。未来几年,比特币很可能成为唯一的价值代币,并且支持工作证明的决策将在事后被视为显而易见的。

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