什麼是POW和POS共識機制，它們有何不同？

POW通過能源密集型採礦來確保Bitcoin，而以太坊2.0中使用的POS依靠驗證者的固定硬幣來安全。

2025/04/14 03:14

工作證明（POW）和股份證明（POS）是區塊鍊網絡中使用的兩種最突出的共識機制，以達成關於分類帳狀態的一致性。這些機制對於維持分散系統的完整性和安全性至關重要。在本文中，我們將深入研究POW和POS的細節，並解釋其在加密貨幣生態系統中的功能，差異和含義。

了解工作證明（POW）

工作證明（POW）是Bitcoin和許多其他加密貨幣使用的原始共識機制。它旨在通過稱為採礦的過程來保護網絡並驗證交易。

在POW中，礦工競爭解決複雜的數學難題。第一個解決難題的礦工有權在區塊鏈上添加新的交易塊，並獲得新鑄造的加密貨幣和交易費用的獎勵。這個被稱為採礦的過程需要顯著的計算能力和能量。

POW的安全性依賴於這些難題的難度，這些難題會定期調整以保持一致的塊時間。這個想法是，惡意演員控製網絡計算能力的一半以上，這種情況被稱為51％的攻擊，這將是非常昂貴的。

了解股份證明（POS）

股份證明（POS）是一種替代共識機制，旨在解決POW的某些局限性，尤其是其高能消耗。在POS中，選擇驗證者根據其持有的硬幣數量並願意將其作為抵押品創建新塊。

POS系統中的驗證器沒有解決難題，而是根據其股份制定新塊。這個過程通常稱為鑄造或鍛造。選擇創建新塊的可能性與賭注的大小成正比。

POS的安全是通過經濟激勵措施維持的。驗證者在維持網絡的完整性方面具有財務利益，因為如果他們採取惡意行動，他們可能會失去股份。該機制旨在通過使單個實體控制大多數股權的經濟上的不可行，以防止51％的攻擊。

POW和POS之間的關鍵差異

能源消耗： POW和POS之間最大的差異之一是它們的能耗。 POW需要實質性的計算能力，從而導致高能源使用。相比之下，POS不依賴於解決複雜的難題，因此POS效率要高得多。

安全模型： POW的安全是基於解決數學難題的困難，而POS依賴於驗證者的經濟激勵措施。兩種模型旨在防止惡意參與者控製網絡，但他們通過不同的方式實現了這一目標。

權力下放：由於採礦成本高昂而導致集中化通常受到批評，這可能導致一些大型採礦池在網絡中占主導地位。另一方面，POS可能會更加分散，因為它不需要專門的硬件，從而使更多的參與者成為驗證者。

獎勵機制：在POW中，礦工獲得了解決難題的新硬幣和交易費用。在POS中，根據POS系統的特定實施，驗證者會獲得交易費用，有時還會獲得少量新硬幣。

實施示例

Bitcoin和POW： Bitcoin是POW的最著名的實現。礦工使用強大的計算機來解決SHA-256難題，而第一個解決難題的拼圖為區塊鏈增加了一個新的塊。這個過程導致了被稱為ASIC（應用程序特定集成電路）的專業硬件的開發。

以太坊和向POS的過渡：最初使用POW的以太坊正在與POS過渡到其以太坊2.0升級。在以太坊的POS系統中，驗證者必須鎖定32 ETH才能參與驗證過程。該過渡旨在降低能耗並提高可擴展性。

戰俘的優勢和缺點

戰俘的優勢：

• 經過驗證的安全性：十多年來，POW已成功地保護Bitcoin和其他網絡。
• 分散的採礦：儘管對集中化有擔憂，但POW允許擁有必要硬件的任何人參與採礦。

戰俘的缺點：

• 高能消耗：採礦所需的能源是一個重大的環境問題。
• 集中化風險：採礦成本的高成本可能會導致控制大部分網絡哈希功率的大型採礦池。

POS的優勢和缺點

POS的優勢：

• 能源效率： POS比POW的能源效率要高得多，使其更加環保。
• 較低的入口障礙： POS允許更多的參與者成為驗證者，而無需昂貴的硬件。

POS的缺點：

• 沒有問題問題：在某些POS系統中，可能會激勵驗證器支持多個區塊鏈叉，這可能導致網絡不穩定性。
• 財富集中： POS可以導致財富集中度，因為那些硬幣更多的人有更高的機會被選為驗證塊。

常見問題

問：區塊鏈可以從POW轉換為POS嗎？
答：是的，區塊鏈可以從POW過渡到POS。以太坊是一個很好的例子，因為它目前正在與以太坊2.0升級過渡到POS。這種過渡涉及一系列步驟，包括啟動信標鏈以及現有以太坊網絡與新POS系統的最終合併。

問：POS如何解決51％的攻擊問題？
答：POS通過經濟激勵措施解決了51％的攻擊問題。在POS系統中，驗證者必須將自己的硬幣列入參與。如果他們嘗試攻擊51％的攻擊，他們可能會失去全部股份，從而使經濟上的攻擊變得不可行。這與POW形成鮮明對比的是，攻擊者需要控製網絡計算能力的一半以上。

問：除了POW和POS，還有其他共識機制嗎？
答：是的，區塊鍊網絡中還有其他幾種共識機制。一些例子包括授權證明（DPO），權威證明（POA）和容量證明（POC）。這些機制中的每一個都有自己獨特的方法來達成共識並確保網絡。

問：共識機制的選擇如何影響區塊鏈的可擴展性？
答：共識機制的選擇可以顯著影響區塊鏈的可擴展性。由於其高計算要求，POW的可擴展性不如POS。 POS不需要能源密集型採礦，可以每秒處理更多的交易，並更有效地進行擴展。但是，實際的可擴展性還取決於其他因素，例如網絡的體系結構和實現細節。