工作证明与股份证明

了解区块链中的共识机制

在区块链技术的世界中，共识机制在确保分散网络的完整性和安全性方面起着至关重要的作用。当今使用的两种最突出的共识算法是工作证明（POW）和股份证明（POS） 。这些协议决定了如何验证交易，如何将新区块添加到区块链以及网络参与者如何奖励。了解这些系统之间的差异对于任何参与加密货币的人，无论是作为开发人员，投资者还是用户。

什么是工作证明（POW）？

工作证明（POW）是Bitcoin引入的原始共识机制。在POW系统中，矿工竞争使用计算能力来解决复杂的数学难题。第一个解决难题的矿工有权将下一个区块添加到区块链中，并获得新铸造的硬币和交易费用。

• 矿工使用ASIC或GPU（例如ASICS或GPU）执行散列操作的专业硬件。
• 解决难题需要大量的能量和时间，这使网络可以避免攻击。
• 难题的难度会根据总网络哈希速率自动调整。

此方法可有效防止垃圾邮件和双人付费攻击，因为它使过去的交易在计算上改变了交易。

股份证明（POS）如何工作？

股份证明（POS）是一种替代性共识机制，旨在解决POW的某些效率低下。在POS系统中，选择验证者根据“股份”作为抵押品的硬币数量创建新块。这意味着验证器固定和锁定的硬币越多，他们被选中验证下一个块的机会就越高。

• 验证者必须在钱包中锁定一定数量的加密货币。
• 选择过程还可以考虑其他因素，例如将硬币固定的时间长度。
• 验证者以交易费用或新铸造的硬币的形式获得奖励。

POS旨在通过消除对密集计算工作的需求来降低能耗并提高可伸缩性。

能源消耗和环境影响

最重要的工作证明批评之一是其高能消耗。 Bitcoin例如，采矿每年使用的电力比某些国家使用更多。这引起了环境问题的关注，并促使人们讨论了基于战俘网络的可持续性。

• POW依靠能源密集型采矿业务。
• 大型采矿农场消耗大量电力。
• 评论家认为，POW有助于碳排放和全球变暖。

相比之下，危险证明被认为是更节能的，因为它不需要矿工执行资源较高的计算。取而代之的是，通过算法选择验证器，从而大大降低了维护网络所需的功率。

POW和POS的安全考虑

工作证明和股份证明都有自己的安全模型和潜在的漏洞。

在工作证明中，网络的安全性与确保其确保的总计算能力成正比。在理论上，一个单一实体控制网络哈希速率的一半以上是一个超过一半的攻击，但在大型网络中是非常昂贵且不可能的。

• 攻击者需要控制大多数采矿能力。
• 获取和操作此类硬件的成本非常高。
• 即使攻击成功，当地加密货币的价值也可能会暴跌，从而损害攻击者自己的投资。

为了证明股份，通过经济激励措施维持安全。如果验证者的行为不诚实，他们可能会通过称为Slashing的过程失去固定硬币。

• 验证者有诚实采取行动的经济动力。
• 削减机制会惩罚恶意行为。
• 但是，POS系统可能更容易受到“危险中的任何事情”的攻击，在这种攻击中，验证者没有验证多个区块链叉的缺点。

权力下放和网络参与

权力下放是区块链技术的核心原则，工作证明与股份证明之间的选择可以显着影响网络分散的方式。

在工作证明中，拥有正确硬件的任何人都可以参加采矿。但是，随着时间的流逝，由于大型采矿池和专业硬件的兴起，采矿已成为集中化。

• 由于硬件和电力成本，高入门障碍。
• 集中式采矿池可以主导网络。
• 采矿作业的地理浓度（例如，廉价电力地区）。

为了证明股份，参与是基于硬币所有权而不是计算能力。尽管这降低了能源成本，但它可以导致大型利益相关者的财富集中和权力集中。

• 较富裕的参与者对障碍验证有更大的影响。
• 较小的利益相关者可能会依靠可以集中控制的库存池。
• 一些POS系统实施随机技术来减轻集中化风险。

交易速度和可扩展性

可扩展性是区块链网络的主要问题，尤其是随着采用的增长。工作系统的证明通常会在高峰使用期间的交易速度和较高的费用而困难。

• Bitcoin每秒处理约7个交易。
• 以太坊也是一个POW网络（以太坊2.0之前），每秒处理约15-30次交易。
• 高需求会导致交通拥堵并增加交易费用。

股权网络证明通常提供更好的可伸缩性解决方案。许多基于POS的区块链实施碎片或其他第2层技术以改善吞吐量。

• 以太坊向POS（以太坊2.0）的过渡旨在提高可扩展性。
• 碎片允许网络同时处理多项交易。
• 降低能源消耗可以更快地共识和减少费用。

常见问题：有关POW和POS的常见问题

工作证明与股份证明之间的主要区别是什么？主要区别在于选择验证器的方式以及如何创建新块。工作证明依赖于解决难题的计算能力，而股权证明是根据其持有的加密货币量和愿意利用的验证器选择验证器。

哪些共识机制更安全？两种机制都有其优势。工作证明经过战斗测试，并且随着时间的流逝而证明安全性，尤其是在Bitcoin等大型网络中。股份证明对恶意行为施加了经济处罚，使攻击成本高昂，但它相对较新且仍在不断发展。

区块链可以从POW转换为POS吗？是的，几个区块链已经成功地从工作证明过渡到了股份证明。以太坊是最值得注意的例子，它以其以太坊2.0升级的POS模型，以提高可扩展性和能源效率。

股份证明有富人吗？批评家认为，股份证明为拥有较大持股的人提供了更大的权力，这可能导致集中化。但是，许多POS系统实施机制来随机验证器选择并鼓励更广泛的参与。