股權證明( PoS )vs. 工作證明 ( PoW ):一文看懂以太坊合併
- 股權證明 (PoS) 和工作證明 (PoW) 是區塊鏈用來驗證每個新區塊的兩種共識機制( consensus mechanism )
- PoW 是驗證區塊鏈上交易的最古老和最受考驗的方式,也是最大的加密貨幣比特幣使用的公司機制
- PoW 需要大量的計算資源來解決複雜的數學問題
- PoS 是一種競爭性驗證方法,於 2012 年首次出現,這種機制運作所需的能量比 PoW 少得多,因此受到許多新區塊鏈的青睞
- 現時第二大區塊鏈以太坊預計將於 2022 年 9 月 15 日左右從 PoW 過渡到 PoS,預計將減少 99.95% 的能源消耗
- 然而,PoW 機制運作歷史比較久遠且通過更多測試,因此喝多人都認為它比 PoS 更安全
- 在本文中,我們將提供股權證明和工作證明之間的完整比較
即將到來的以太坊合併再次引起了大眾對區塊鏈世界中使用最廣泛的兩種共識機制的關注:股權證明(PoS) 與工作證明 (PoW)。
以太坊合併 — — 今年加密生態系統中最受期待的事件 — — 將見證世界第二大加密貨幣從工作證明到股權證明的轉變。
讓我們來看看這兩種共識機制之間的主要區別,各自的優缺點,和以太坊區塊鏈轉向權益證明 (PoS) 機制的原因。
什麼是共識機制?
區塊鏈使用共識機制來驗證交易,將它們添加到區塊鏈並創建新的區塊或代幣。
在本質上這是一個可以驗證在區塊鏈上發生的交易是否合法的機制。與傳統金融系統相反,而整個操作完全無需第三方公正人介入的情況下完成。
什麼是工作證明機制(PoW)?
工作證明網絡以一個名為挖掘的過程操作,礦工利用計算能力來解決密碼難題。
礦工一旦解決了這個難題,他隨即會把結果分發到區塊鏈上的其他節點以進行驗證,然後再將新區塊添加到鏈中。該礦工將獲得區塊獎勵作為報酬。
PoW 是歷史最悠久的的共識機制,它的歷史可以追溯到 1990 年代,當時被用於控制垃圾郵件。
當時,計算機必須執行少量「工作」才能發送電子郵件。這項工作對於那些發送合法電子郵件的人來說是微不足道的,但對於那些希望發送大量郵件的人來說構成一定負擔,從而有助於防止垃圾郵件。
工作證明區塊鏈
最為人熟悉的工作量明區塊鏈當然是比特幣網絡。作為第一個區塊鏈網絡,比特幣雲用加密挖掘來生成新區塊。
然而,隨著新區塊鏈的出現和加密貨幣生態系統的發展,共識機制出現了其他模型 — — 其中最主要的就是股權證明模型。
股權證明機制有不少優點,所以得到不少後來出現的區塊鏈採用,其中相對工作證明機制大幅減少的計算能力這個優點使得股權證明機制被廣為採納。
幾年前,以太坊宣布了將其區塊鏈從工作證明機制轉變為權益證明機制的計劃。這次大眾期待已久的合併預計將於2022 年 9 月 15 日左右進行。
什麼是股權證明(PoS)?
與工作量證明相比,股權證明系統的運作模式大為不同。在這類型的區塊鏈中,網絡參與者鎖定(質押)他們的代幣以驗證交易。
以太坊 2.0 PoS 機制要求驗證者質押 32 ETH,網絡中每個驗證者必須質押該數量的以太幣,這意味著質押超過 32 ETH 沒有任何優勢。
機制以演算法決定每個交易驗證的參與者,被選中的參與者稱為驗證者節點。一旦機制決定了節點,驗證者需要負責驗證區塊中交易的有效性,並向其他驗證者提出區塊以進行進一步驗證,最後多個節點驗證 PoS 區塊鏈上的交易。
因為這個過程不需要工作證明所需的大量計算能力,所以的股權證明機制的能源效率遠高於工作證明機制。
股權證明區塊鏈
早在 2012 年,Peercoin (PPC) 就率先採用了股權證明網絡。Peercoin 網絡專注於可持續發展,旨在創建一個能耗低於比特幣的加密貨幣網絡,這就是 PoS 發展的起源。
如今,越來越多的區塊鏈使用股權證明 (PoS) 機制。許多較新的區塊鏈都是使用這種方法構建的。一些最大和最知名的 PoS 區塊鏈包括:
- BNB
- Cardano
- 波卡(Polkadot)
- 雪崩(Avalanche)
- 宇宙 (Cosmos)
工作證明與權益證明
雖然乍一看,由於其較低的耗能,權益證明機制好像遠優於工作量證明,但在比較這兩種共識機制時,除了耗能外,還有幾個因素值得考慮。讓我們來看看工作證明與權益證明兩者各自的優點和缺點。
股權證明與工作證明共識機制的比較
工作證明共識機制的優點
- 工作證明區塊鏈面世已久,經過多年的實際操作和測試,相對其他共識機制安全(儘管加密貨幣交易仍然存在某程度上的風險)。
- 攻擊類似比特幣這樣的工作證明區塊鏈所需的計算能力龐大,這樣的攻擊似乎非常困難而且實質操作起來太昂貴。
- 因為運作耗能極高,礦工不得不分佈在世界不同角落以尋找廉價能源建立起挖礦作業 — — 比特幣採礦作業正正就是一個非常明顯的例子。而且事實更表明了,礦工所使用的可再生能源實為無法用作其他用途的剩餘能源。
工作證明共識機制的缺點
- 工作證明的最大問題在其能源密集的操作需求。世界各國都非常重視減緩氣候變化以及全球政治和經濟議程積極尋求方案達到淨零碳排放,高耗能的共識機制在現時的增進大環境下當然不受歡迎。
- 也有一種觀點認為,以小規模營運模式運作的個體戶礦工難以難升級其軟件以在加密貨幣挖礦中有效競爭,這意味著 PoW 區塊鏈最終會趨向中心化,挖礦業務將集中在權力龐大的大公司手中。
股權證明共識機制的優點
- 股權證明模型的最大優勢在於其低耗能,在減緩氣候變化角度是一大優勢。
- 因為不需要大量的計算能力來驗證區塊,PoS 驗證者不需要不斷升級他們的硬件。
- PoS 區塊鏈的作業效率比 PoW 高,因為以演算法決定每一交易的驗證者所需的時間比PoW的機制快得多。
- 因為不需要昂貴的設備、倉儲或能源合同,PoS 區塊鏈的進入門檻較低。驗證者參與所需要的只是區塊鏈要求他們質押以成為驗證者的資產級別。
股權證明公司機制的缺點
- 股權證明機制不像 PoW 模型那樣經過廣泛的採用和測試,因此它可能會受到安全漏洞和黑天鵝事件的影響。
- 惡意驗證者可以選擇驗證錯誤的交易,儘管許多協議已經引入了激勵措施來阻止這種情況的發生。例如,惡意以太坊驗證者會受到懲罰,他們的部分或全部質押 ETH 將被削減(移除)以提議或確認欺詐性區塊。
- 一些 PoS 協議要求驗證者投入大量初始金額。例如,那些希望參與以太坊 2.0 質押系統的人必須至少質押 32 ETH,在撰寫本文時(2022 年 9 月 2 日)約為 50,000 美元。
為什麼以太坊要過渡到股權證明共識機制?
以太坊預計將於 2022 年 9 月 15 日左右過渡到 PoS 機制。這一期待已久的合併將使整個網絡的能源消耗減少多達 99.95%。
過渡到股權證明共識機制後,世界第二大區塊鏈將變得更環保,並可能吸引過往因環境原因而迴避以太坊的懷疑論者。
合併還可能令 ETH 代幣隨著時間的推移變得通貨緊縮,因為預計會減少發行量。有關這將如何工作的詳細信息,請訪問我們的詳細信息 關於以太坊合併的博客。
此外,如上所述,PoS 不像 PoW 那樣需要高端硬件,這將降低網絡營運的成本,以及成為驗證者的准入門檻。
最後,雖然合併本身不會降低整個以太坊區塊鏈的費用或擴大它的延展性,但它為未來的重大更新作更佳準備,包括旨在提高以太坊延展性和容量的 Surge。
其他共識機制
PoS 和 PoW 並不是驗證數字資產世界中交易的唯一機制。除了它們,現行科技中還有許多其他算法用於確認交易和創建有效區塊。
其中包括委託權益證明 (DPoS),它與 PoS 非常相似,但基於由投票者和代表組成的投票系統。選民只需質押代幣,而代表由選民選舉產生以驗證交易。
用於創建新的有效塊的另一種算法稱為權威證明(PoA)。這往往更多地用於私有區塊鏈網絡,並依賴於一種機制,在這種機制中,驗證者用自己的身份和聲譽代替硬幣或代幣。
最近出現了一種稱為歷史證明 (PoH) 的機制,這使得為驗證交易附加通用時間戳成為可能。這種機制被 Solana 網絡使用。隨著加密貨幣生態系統的發展,新的機制不斷湧現。
關鍵要點
儘管加密貨幣行業不斷創新,但工作證明和股權證明仍然是使用最廣泛的兩種機制。了解它們的功能對於深入了解區塊鏈的功能非常重要。
雖然 PoS 機制比 PoW 更節能,但重要的是要記住還有其他因素需要考慮,包括區塊鏈本身的安全性。而擁有最長歷史和最受廣泛測試的驗證機制,PoW 被認為更安全。
隨著加密貨幣生態系統的發展和成熟,那些能夠實現高安全性和能源效率的區塊鏈將發現自己處於成功的位置。