不懂区块链技术没关系,但你一定要搞懂POW和POS!_链圈子

大家可能已经阅读了之前的内容,比特币数字货币用大量的算力来保护网络的安全性,但是为什么要这样呢?还有什么其他选择吗?

什么是POW?

PoW算法的演算方法挖矿,需要消耗大量的算力,1993年由Cynthia Dwork和Moni Naor提出,被用于阻断拒绝服务攻击(DDOS)、反垃圾邮件等一些服务滥用的经济对策,之后在1997年被正式命名为Proof of work(工作证明)

直到2009年中本聪创立了比特币之后,这种技术才被大规模使用,他意识到这种机制可以被用来创造多个节点网络环境中的共识,并且使用这种机制来保护比特币的安全

但是,PoW算法需要所有的节点大量运算解决一个密码学的问题,这些密码学问题的运算者我们称为矿工,第一个算出正确解的矿工就可以得到矿工奖励,由于这些奖励导致人们建造越来越大的矿场

根据Digiconomist的报导,比特币矿场的耗电功率高达54TWh,这些电力足以为500万美国居民提供生活用电,更相当于新西兰一个国家的耗电量,或是一整个匈牙利,还不仅仅这样,PoW算法的存在造成算力设备性能越好的人,可以获得的奖励就越多
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算力速率越高,获得记帐下一个区块的概率与奖励就越大

为了提高挖矿的成功率,矿工们把算力都集中在一起,形成矿池(Mining pool),矿池会根据各个矿工的算力比例分配并获得奖励,简单来说,PoW导致矿工在挖矿上需耗费大量的电力,而且激励大家在矿池中挖矿,反而导致区块链的算力越来越集中,违反了区块链去中心化的原则

什么是POS?

为了解决这个问题,在2011年,一个比特币论坛的用户QuantumMechanic,提出了一个“ Proof of Stake(产权证明)”的新技术,他认为让大家为了挖矿互相竞争是一种很浪费的行为,PoS机制使用一种选举机制,这种机制会在网络中随机选取某一个节点,节点将会负责验证下一个区块

PoS算法中,不存在矿工,取而代之的是验证者,而且这种算法并不允许大家”挖矿”,而是”创造”区块,成为验证者的条件是,一个节点必须先抵押一定数量的Token作为“Stake(产权)”,你可以把这个抵押金想像成押金,抵押金的数量多寡,影响你下一次投票时被选为验证者的机率

假设小明抵押了100美金,小华抵押了1000美金,那么小华被选取作为下一个区块的创建者的概率就是小明的10倍,虽然这个看起来是偏袒富人,也就是持币量大的人,但其实这种算法更加公平!

POW跟POS差异在哪?

如果采取PoW算法,富人可以拥有大量的成本优势,因为大矿主在矿机和电价上都能尽可能的压低成本,意思是他们买的越多,单价就会越便宜!

但是回到了PoS算法,如果一个节点被选为验证者,它必须验证下个节点中的所有交易都是有效的,如果所有检查都能通过,这个节点就会为新区块签署签名并将这个区块加入链里,然后获得新区块中所有转帐的手续费作为回报
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如何信任被选举中的验证者?

还记得刚提到POS机制必须先抵押一定数量的Token作为产权吗?这时候Stake(产权)就派上用场了

  • 如果验证者让非法的交易被写入区块中,那么他就会损失一部分押金,只要押金比获得的交易手续费高,我们就能安全的信任他们
  • 如果恶意窜改帐本就会遭受损失,只要押金比手续费金额还要大,验证者损失的金额就会更多,当然不符合现实中经济效应

当一个节点不再是验证者时,之前付出的押金和记帐获得的所有手续费,就会全部返还

所以,PoW和PoS公式机制是非常不同的两种机制,PoS并不允许所有人都参与记账过程,也就消耗更少的能量,同时更加去中心化

在PoW机制中,存在着“矿池”的概念,矿池的参与者通过矿池组队挖矿来获得收益,但这些矿池控制着比特币很大比例的算力,也让区块链挖矿过程更加中心化、更加危险,如果全世界最大的几个矿池合并起来,他们就会拥有大部分(超过50%)的算力,这时他们就可以伪造交易

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PoS另一个优势

  • 在于设立节点的成本,PoS节点相比PoW节点要便宜的多,因为你并不需要昂贵的矿机,
  • 也可鼓励更多人参与设立节点,从而让区块链网络更加的去中心化

那如果我拥有超过51%的代币,我就能伪造交易来操纵区块链网络了吗?

是的

51%攻击

在PoW算法中,如果一组矿工拥有了超过51%的算力,这组矿工就能控制这条区块链,但以加密货币目前的市值,PoS让这种51%攻击在现实面上变得非常困难,如果要通过51%方式去攻击比特币,按照现在的比特币币价,至少需要750亿美元的成本,而且还不一定会成功

这种针对PoS机制的发生攻击的可能性远比PoW更小,但也不是完全没有风险,因为PoS机制有抵押金多寡的因素,让挑选过程非完全随机,而富人能获得更多记账机会,进一步增加了他们被选为验证者的可能性,所以必须更仔细挑选下一个验证者

所以有数个针对该问题的议题进行研究,例如基于代币年龄的选择法,当网络选择了一个节点作为验证者时,拒绝作为验证者,我们可以在选取验证者的同时,备用选取其他的验证者

结论

PoS机制相比于PoW机制而言多了更多的风险,还需要做很多研究,有一些项目已经开始使用PoS机制,如Cardano尝试建立一个安全性可证明的PoS算法,叫做Ouroboros

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