以太坊為什么用pos機(jī)

1、以太坊轉(zhuǎn)pos后速度多快

以太坊轉(zhuǎn)pos后速度12秒一個區(qū)塊。以太坊出塊的速度是13-14秒一個區(qū)塊，采用POS機(jī)制之后，可以達(dá)到12秒一個區(qū)塊。以太坊合并就是從POW機(jī)制轉(zhuǎn)為POS機(jī)制，自此之后以太坊的能耗降低99%以上，運(yùn)行速率和轉(zhuǎn)賬費(fèi)率也會得到優(yōu)化，使用體驗(yàn)也會提升，為以太坊2.0這一終極目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

2、什么是POW和POS,二者區(qū)別聯(lián)系

為了深入理解 Staking 和 PoS（權(quán)益證明），本文中我們將把它與當(dāng)前最主流的共識機(jī)制——PoW（工作量證明）進(jìn)行比較。目前大多數(shù)公鏈采用的都是 PoW ，但隨著 PoS 日益受到關(guān)注，可以預(yù)期在不久的將來，PoS 的比例將會超過 PoW。

現(xiàn)在幾乎所有新推出的公鏈都是基于 PoS，甚至連第二大公鏈以太坊也將在下一次重大升級中轉(zhuǎn)向 PoS。這是為什么呢？PoS 真的比 PoW 好嗎？

PoS 的確在一些方面優(yōu)于 PoW，在下文中我們將從幾個維度對二者進(jìn)行比較分析。

一、PoS 的定義

首先，讓我們來解釋一下基本概念。

| PoW 和 PoS 是兩種不同的算法，它們決定分布式網(wǎng)絡(luò)中的共識，以及如何獎勵共識維護(hù)者。

換句話說，PoW 和 PoS 闡述了如何發(fā)行新幣為網(wǎng)絡(luò)提供激勵，獎勵那些提供資源的共識維護(hù)者。這些幣的價(jià)值背后都有資源支撐（礦機(jī)、ASIC 芯片或者一定數(shù)量的幣等），而且拿到獎勵的前提是你必須付出誠實(shí)的行動。不管是BTC、ETH，還是XTZ，皆是如此。

你也許會說：在網(wǎng)絡(luò)中提供或鎖定某些資源，同時承擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)，這聽起來很像 Staking 。沒錯，的確是這樣！

PoW 其實(shí)可以用 PoS 的邏輯來理解，花錢買礦機(jī)設(shè)備和電力就相當(dāng)于 Staking 的一種形式。我們可以進(jìn)一步總結(jié)為，Staking 是一種傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)形式——投入資本以獲取回報(bào)。

盡管這樣理解在某些情況下也不算錯，但我們還是回到二者的定義和它們的核心區(qū)別上來。

PoW 網(wǎng)絡(luò)的安全性來自于哈希算力，理論上算力越大收益越高，具體可參考比特幣的礦工和礦池。

PoS 的安全性來自于抵押經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，理論上 Staking 的數(shù)量越高收益越高。（之所以說“理論上“，是因?yàn)?Validator 的選擇是隨機(jī)的，這樣可以避免過于中心化。）

盡管每個共識協(xié)議都不盡相同，但仍有一些基本原則可供我們來比較。

接下來，我們將通過發(fā)展趨勢、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)安全、去中心化、成本、治理、社區(qū)參與、冷啟動、環(huán)保多方面對 PoW 和 PoS 進(jìn)行比較。

二、發(fā)展趨勢

盡管 PoS 比 PoW 的歷史短，在整體市場中份額也小，但它正在飛速地發(fā)展。

實(shí)際上，按市值計(jì)算的前三十名加密貨幣中有十三個已經(jīng)使用了 PoS 或類 PoS，包括 EOS、Stellar、Tron、Dash、Neo、Binance Chain、Ontology、Tezos、NEM、VeChain、Waves、Qtum、Decred、Lisk，另外還有三個（ETH、Cardano 和 OmiseGO）正在轉(zhuǎn)向 PoS。

這也意味著市場前三十的幣種中有超過一半在使用 PoS。另外，幾乎所有的第 二層解決方案都在使用 Staking 機(jī)制。甚至連比特幣的閃電網(wǎng)絡(luò)也可以被認(rèn)為是 PoS 的某種形式：一些中繼節(jié)點(diǎn)把比特幣 stake 起來，幫助用戶通過通道進(jìn)行交易，并從中賺取一些手續(xù)費(fèi)。

· 總 Staking 市值：》 160 億美元

· Staking 中鎖定的總價(jià)值：》 50 億美元。

· PoS 市值占比：9.80％

· 除 BTC 和 ETH 外，PoS 市值占比：26.6％

PoS權(quán)益證明與PoW工作量證明的比較

這些數(shù)字還在持續(xù)增長，而且許多人預(yù)計(jì) PoS 鏈的總價(jià)值將在今年年底達(dá)到 500 億美金。隨著 Binance Chain、Cosmos 和 Polkadot 將各種項(xiàng)目轉(zhuǎn)移到 PoS 區(qū)塊鏈協(xié)議，以及 ETH 2.0的推出，PoS 鏈的總價(jià)值可能會超過這一規(guī)模。

權(quán)益證明（PoS）似乎正慢慢占據(jù)整個市場。

三、可擴(kuò)展性

談及可擴(kuò)展性時，必須要考慮到交易吞吐量和交易確認(rèn)時間。

交易吞吐量：出塊時間和區(qū)塊大小限制了網(wǎng)絡(luò)的交易吞吐量。采用 PoW 機(jī)制的比特幣出塊時間大概是十分鐘，其它幣種短一些，以太坊可以減少到十五秒，交易吞吐量也會隨著出塊時間的減少相應(yīng)略有增加。

在 PoS 共識維護(hù)者（比如 Validator、區(qū)塊生產(chǎn)者）的共同努力下，由于出塊時間短了很多，交易吞吐量平均要比 PoW 高出很多。

舉個例子，Tezos 已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)每秒 40 筆交易（40 TPS）。DPoS（委托權(quán)益證明）中的EOS、TRON甚至已經(jīng)可以處理超過 1000 TPS 的交易。

PoS權(quán)益證明與PoW工作量證明的比較

交易確認(rèn)時間：交易確認(rèn)時間也是區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性一個重要的衡量因素，尤其是在商業(yè)環(huán)境中。在 PoS 共識機(jī)制中，交易速度更快，甚至在某些場景下的幾乎能實(shí)時確認(rèn)。

四、網(wǎng)絡(luò)安全

眾所周知，早在 2009 年比特幣作為 PoW 的先驅(qū)就已啟動，并穩(wěn)定運(yùn)行了十多年，后來的很多其它數(shù)字貨幣也都采用了 PoW 共識機(jī)制。十年來，PoW 已成為一個公鏈設(shè)計(jì)模版，歷經(jīng)多次攻擊，可靠性和安全性久經(jīng)考驗(yàn)。

短期內(nèi) PoW 可能受到挖礦壟斷的威脅，通過購買外部設(shè)備提升算力，發(fā)起 51% 攻擊。但對于比特幣來說，購買哈希算力來實(shí)現(xiàn)此類攻擊幾乎是不可能的，但對于一些小規(guī)模的 PoW 鏈，像 Verge、ETC 則是可行的。

如果要估算對比特幣實(shí)施 51% 攻擊的成本，我們首先要考慮硬件和電力成本。

· 總哈希算力： 50，000，000 TH/s

· 螞蟻礦機(jī) S9 當(dāng)前價(jià)格： $300

· 螞蟻礦機(jī) S9 哈希算力： 13 TH/s

· 51% 攻擊的硬件成本： $1，153，846，153 USD （約占網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的 1.11%）

PoS 和 Staking 還是新鮮事物，雖然像 PeerCoin、Ardor 這些幣已經(jīng)存在了很長時間，但是第一個主流 PoS 鏈 Tezos 直到 2018 年夏才上線。

PoS 幣還沒有做過嚴(yán)格的壓力測試，所以我們也不知道可能將面臨什么樣的問題。

以下列舉一部分 PoS 可能面臨的攻擊：

長程攻擊Long Range Attack

長程攻擊就是攻擊者創(chuàng)建了一條從創(chuàng)世區(qū)塊開始的長區(qū)塊鏈分支，并試圖替換掉當(dāng)前的合法主鏈。該分支上可能存有和主鏈不同的交易和區(qū)塊，所以這種攻擊又被稱為替換歷史攻擊或歷史覆寫攻擊。

無利害攻擊Nothing at Stake Attack

PoS 網(wǎng)絡(luò)還存在無利害攻擊。不像 PoW，PoS 運(yùn)行多條鏈的成本很低，Validator 可以向多個鏈投票而不會遭受任何損失，這就違反了共識協(xié)議。

51% 攻擊 （51% Attack）

你可能以為發(fā)起 51% 攻擊需要持有總幣量的 51%，但是在一些 PoS 網(wǎng)絡(luò)中，只需要最少 33% 的 stake 資金就能發(fā)起這樣一場攻擊。

而且如果能吸收他人投票，攻擊者甚至都不需要用自己的幣去發(fā)起攻擊，他們甚至還可以通過購買或賄賂的方式來獲取投票。

還有一點(diǎn)就是，我說的這 33% 不是該 PoS 幣總供給量的 33%，而是 Staking 資金池的 33%。這樣來算的話，發(fā)起 51% 攻擊所需要的幣量會更少。

低 Staking 參與率 Low Staking ParticipaTIon

如上所說，在一些 PoS 網(wǎng)絡(luò)中，只需要質(zhì)押活躍在資金池中 33% 的幣量就能發(fā)起一場 51% 攻擊。比如，stake 率為 25%，33%* 25%=1/12，即發(fā)起一次攻擊只需要該 PoS 幣總供給量的 1/12。

私鑰攻擊 Private Key Attack

私鑰聯(lián)網(wǎng)后一旦被獲取，攻擊人就會獲得 Staking 資金的所有權(quán)和簽署交易的權(quán)利。即使私鑰不直接控制所有 Staking 資金，獲得了私鑰就獲得 ValidaTIon 和 Staking 的權(quán)力，方便發(fā)起攻擊。

所以說，PoS 網(wǎng)絡(luò)中一個很大的安全風(fēng)險(xiǎn)存在于把網(wǎng)絡(luò)價(jià)值（stake）轉(zhuǎn)移到 Validator 的過程中，這期間可能導(dǎo)致的高度中心化和網(wǎng)絡(luò)攻擊。只要擁有大量資源，就可能通過購買選票或 Validator 的壟斷組織來發(fā)起一場攻擊。

LISK 就在發(fā)生類似的情況，Validator 成立了幾個組織來操控激勵份額。EOS 的 Validator 還制定了 EOS 憲法，規(guī)定投票者不能獲得任何的獎勵。

大家請留意以上提及的幾種攻擊，部分 PoS 在設(shè)計(jì)之初可能針對這些攻擊有所預(yù)防，但目前 PoS 仍然沒有經(jīng)歷過實(shí)際的壓力測試。

像 DCR、DASH 這樣的混合共識機(jī)制也已經(jīng)開始出現(xiàn)，出于安全考慮，它在挖礦中使用比特幣作為母鏈，同時又有著類似 EOS 的 DPoS 共識算法。這樣的混合共識機(jī)制也值得探索。

五、去中心化

PoW

PoW 挖礦依賴機(jī)器設(shè)備，這些設(shè)備有較高的門檻，并且技術(shù)被少數(shù)公司壟斷。

挖礦也是一項(xiàng)艱巨的工程，因?yàn)橘徺I ASIC 芯片屬于長期投資，不像 PoS 資金那樣具有流動性。

而且現(xiàn)在挖礦的利潤又很低，只有那些擁有硬件技術(shù)和廉價(jià)電力的大型企業(yè)才能有利可圖。

PoS

與 PoW 不同，PoS 共識機(jī)制的核心是網(wǎng)絡(luò)中的幣，這些幣可以在交易所甚至 OTC 市場大量購買，不需要通過挖礦獲取，所以參與 Staking 幾乎沒有門檻。在 PoS 共識機(jī)制中，超級節(jié)點(diǎn)可以通過運(yùn)行和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)獲得獎勵，所以運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的動機(jī)是很高的。

雖然不是所有人都愿意或有能力去運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，但是 Staking 機(jī)制對于去中心化是很重要的，因?yàn)?PoS 允許所有持幣人在沒有運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的情況下投票并參與共識。

不過你會不會認(rèn)為在 PoS 共識機(jī)制下富者恒富呢？和 PoW 相比，其實(shí)不然。在 PoW 共識機(jī)制中，“富者恒富”的法則更明顯，有錢的礦工可以買很多 ASIC 礦機(jī)，他們有資源優(yōu)勢并享受高回報(bào)。PoW 的大礦工享受規(guī)模經(jīng)濟(jì)下的回報(bào)；但對于 PoS Staker 而言，只有線性收益。

六、成本

討論成本，我們得從三個方面來考慮：

1. 鏈上交易成本

2. 維護(hù)區(qū)塊鏈所需要的資金成本

3. 補(bǔ)償 Validator 或礦工所需要的通脹成本

鏈上交易成本

在公鏈上存儲數(shù)據(jù)是極其昂貴的，每個字節(jié)都需要傳送到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)里的每個節(jié)點(diǎn)，并被這些節(jié)點(diǎn)儲存。

在 PoW 共識里，比特幣交易的成本大約為 1.91 美元每筆，以太坊的交易成本約為 0.1 美元每筆，交易成本會隨著幣價(jià)的漲跌變動。牛市高點(diǎn)的某些時候，比特幣和以太坊交易費(fèi)用分別可高達(dá) 54.9 美元和 5.5 美元。

在 PoS 共識里，交易費(fèi)用就低很多。拿 Tezos 舉例，每筆交易費(fèi)用只有 0.01 美元左右，其它像 Cosmos 的 PoS 幣也差不多。

現(xiàn)在，我們再來看看維護(hù)區(qū)塊鏈所需要的成本。

維護(hù)一個區(qū)塊鏈所需要的成本

PoW 需要高昂的硬件和電力成本，而在 PoS 里，成為一個 Validator 就只需要一臺安全&良好運(yùn)行的設(shè)備，和很少的電力成本就可以了。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)里，每年所需的硬件維護(hù)成本大概是 20億 美元（這些硬件的壽命大概是 18 個月），電力成本約為 40億 美元（電力按 0.08 美元每千瓦算）。

這就是說，為了 PoW 網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，需要投入網(wǎng)絡(luò)總價(jià)值的 6.5%。而在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，維護(hù)成本僅占網(wǎng)絡(luò)總價(jià)值的 0.1%。

通脹成本

在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，通脹率約為 6%，而 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，這一比例約為 4%（只是預(yù)估）。

區(qū)塊鏈的激勵設(shè)計(jì)會隨著時間的推進(jìn)而降低通脹，PoW 比 PoS 存在的時間更久，因此我們可以說二者的通脹水平是差不多的，未來 PoS 的通脹率也會變得越來越低。

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，那些不是礦工的投資者并沒有一個好的抵御通脹的方法，而在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，持幣者卻可以通過幣生幣獲得一定收益。

七、治理

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)里，協(xié)議治理可分成幾方：

1. 礦工：決定交易信息是否被確認(rèn)以及該挖哪條鏈

2. 用戶：決定該接受哪個協(xié)議，以及使用哪個生態(tài)

3. 基金會：決定如何在不同的開發(fā)組織間分配資金

4. 節(jié)點(diǎn)：決定運(yùn)行哪個軟件并通過 API 向用戶提供服務(wù)

在 PoW 網(wǎng)絡(luò)，很難說到底誰持有最大的投票權(quán)，因?yàn)?PoW 里的投票權(quán)很難量化。然而，為了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)以及管理巨大的資源和網(wǎng)絡(luò)，在各方之間依然需要有一個共識。PoW 網(wǎng)絡(luò)中治理的透明度匱乏使得協(xié)議的設(shè)計(jì)和升級進(jìn)程緩慢。

PoS 治理也是分布在以上提到的幾個群體，但是治理機(jī)制更加系統(tǒng)，我們可以遵守一條簡單的規(guī)則—— 1:1 投票。

而且，在 PoS 網(wǎng)絡(luò)里，我們可以實(shí)施鏈上治理 （實(shí)際上，PoW 網(wǎng)絡(luò)也可以實(shí)現(xiàn)，但目前沒有嘗試）。鏈上治理允許我們創(chuàng)建協(xié)議或?qū)f(xié)議提出改進(jìn)的建議，還可以在鏈上進(jìn)行投票。基于鏈上投票的結(jié)果，協(xié)議可自動執(zhí)行。目前 Tezos 就是采用的這種鏈上治理機(jī)制。

其它治理投票的 PoS 例子還有：

· EOS

· Decred

· Dash

· Cosmos

PoS 治理中清晰透明的投票設(shè)計(jì)有利于協(xié)議變動可以被快速執(zhí)行。

八、社區(qū)參與

PoW 礦工有著傳統(tǒng)的商業(yè)思維，他們更愿意投資一種自己熟悉的傳統(tǒng)商業(yè)模式。對于他們來說，挖礦類似于工廠制造業(yè)。挖礦設(shè)備就是生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)越高級，效率就越高。廉價(jià)的電力對于挖礦業(yè)來說是必要的資源，這些商業(yè)模式對于市場價(jià)格的依賴和傳統(tǒng)工廠依賴鋼鐵價(jià)格一個道理。

這其中當(dāng)然是有風(fēng)險(xiǎn)的：如果數(shù)字貨幣價(jià)格下跌，挖礦可能會變得無利可圖。但在大多數(shù)情況下，市價(jià)拋售所有幣也是能賺到錢的。

今天的礦工大多數(shù)都是礦機(jī)設(shè)備和電力有一定資源的人，他們很少有動力參與到社區(qū)中來。如果他們真的相信幣的價(jià)值，直接投資即可回報(bào)不菲。直接投資比特幣現(xiàn)在的回報(bào)已經(jīng)超過挖礦，我們認(rèn)為長期這一趨勢不會改變。

相比之下，PoS 里的 Validator 更像是投資人，他們需要對所持?jǐn)?shù)字貨幣背后的技術(shù)有很深的理解，同時對協(xié)議的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。大型PoS 幣種一般都有獨(dú)立的研究團(tuán)隊(duì)。

為了獲得更多的投票，這些 Validator 一般需要持有大量的幣。通過 Staking 或者提供 Staking 服務(wù)，這些資金會被鎖定一定時間，如果想動用部分資金，那他們可能不能繼續(xù)為所有的客戶提供服務(wù)。

這樣 Validator 就成為了長期投資者，他們更有動力驅(qū)動技術(shù)和價(jià)值。激勵越高，投入越多。

這就好比早期階段的創(chuàng)業(yè)投資，VC 為他們投資的公司提供支持。這一比喻形象地概括了挖礦投資理論，在 Coinfund 使用后廣為傳播。

九、冷啟動

發(fā)行一條公鏈最好的辦法是什么？鑒于代幣在公鏈采用和融資中起到的作用，我們必須考慮到公眾通過什么方式獲得代幣。

發(fā)行一條 PoW 鏈?zhǔn)鞘趾唵蔚摹Ｗ畛?PoW 的發(fā)行量為 0，每個人通過挖礦獲得平等的參與權(quán)。這個過程看起來相對簡單、平等、透明。

為了給持續(xù)的協(xié)議研究和發(fā)展提供支持，還可以像 Zcash 一樣成立一個發(fā)展基金， 有一小部分的區(qū)塊獎勵直接授予開發(fā)者。

PoS 網(wǎng)絡(luò)的冷啟動（Bootstrapping）要更復(fù)雜，從一開始，就需要多方都持有一部分權(quán)益，ICO 比例在發(fā)行前就被決定了。

最普遍的方法是代幣發(fā)行（ICO 也好，IEO 也好，或者其它的形式），原始代幣供應(yīng)被賣或發(fā)給投資者、開發(fā)者團(tuán)隊(duì)、基金會、理事會等等。

因?yàn)閰⑴c原始權(quán)益分配的大型投資者準(zhǔn)入門檻高、同時也可以拿到豐厚回報(bào)，這種代幣發(fā)行一般不太公平，對于社區(qū)的普通投資者來說有較多的限制。

代幣的授予期通常不透明，而且時常變來變?nèi)ァ＿@也意味著投資者的權(quán)益可能被稀釋了，但仍被蒙在鼓里。

另一種發(fā)行代幣的方法是空投，人們不需要直接投資即可收到一定數(shù)量的代幣。這種代幣空投通常在接收者不知情的情況下發(fā)生，而且數(shù)量極其少，相比于總量來說幾乎可以忽略。由于透明度的缺失，這似乎也不是最好的方法。

除此之外，也有其它一些冷啟動方式出現(xiàn)，但依然出于早期階段，現(xiàn)在很難下結(jié)論。其中一個是 Cosmos 引入的類似于“跨鏈空投”的概念，它是通過硬分區(qū)（hard spoon）實(shí)現(xiàn)——通過復(fù)制一條 PoW 或 PoS 鏈上的數(shù)字貨幣帳戶余額到一條新的 PoS 鏈上，這條鏈上的新數(shù)字貨幣具有互用性，并可以拿來做 Staking。

“Hard Spoon：基于一個現(xiàn)有的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)形成一條新鏈；該新鏈不是和原有鏈進(jìn)行競爭，而是提供了更為廣泛的訪問?！?#8202; Tendermint 創(chuàng)始人 Jae KwonJae Kwon

十、環(huán)保

如果我們看保護(hù)一條公鏈的成本，PoW 比 PoS 貴太多了，畢竟設(shè)備和電力成本很高。從這個角度來看，PoW 對環(huán)境顯然不友好。

盡管如此，我們認(rèn)為消耗的電力與我們所得到的價(jià)值相比還是微不足道的。我們得到的是一個去信任化、全球化、不可篡改、安全度極高的賬本。和黃金開采、以及現(xiàn)有金融體系消耗的成本相比，PoW 的成本并沒有那么高。如果只看對環(huán)境的影響，我們承認(rèn) PoS 更優(yōu)，因?yàn)樗h(huán)保。

結(jié)論

在本文中，我們從幾個維度把 PoW 和 PoS 進(jìn)行了對比。兩者都不完美，未來不會出現(xiàn)一種共識機(jī)制統(tǒng)一天下的情況。

我們強(qiáng)烈地相信，最終至少有一條 PoW 鏈會存在，它很可能是比特幣。 PoW 鏈提供了無可比擬的安全性和不可撤銷性，而且可以作為全球結(jié)算層以及真實(shí)數(shù)據(jù)的一個來源。圍繞比特幣，人們寄托了很多愿景，同時也存有諸多爭議。

越來越多新的區(qū)塊鏈協(xié)議開始采用 PoS 的安全模型，而且隨著以太坊逐漸從 PoW 轉(zhuǎn)移到 PoS，PoS 所占的比例也將大幅增加。

大多數(shù)的第二層解決方案也采用 PoS，帶動 Staking 的話題在區(qū)塊鏈的世界里變得火熱起來。

如果我們來看看像 Cosmos 和 Polkadot 這些互動型和應(yīng)用型的 PoS 鏈，我們會發(fā)現(xiàn) PoS 甚至?xí)鸵恍┫癖忍貛?、門羅幣、大零幣這樣的 PoW 鏈產(chǎn)生聯(lián)系。這些 PoW 鏈需要擁有自己的分區(qū)（Zone）、平行鏈（Parachains）和網(wǎng)橋（Bridges）或者與它們進(jìn)行聯(lián)通，間接地成為 Staking 經(jīng)濟(jì)中的一份子。

總結(jié)一下，PoS 日漸崛起的原因有：

1. 可以賺取 Staking 收益，不被通脹稀釋

2. 參與共識的低門檻準(zhǔn)入

3. 可擴(kuò)展性更強(qiáng)

4. 沒有規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，更去中心化

5. 維護(hù)區(qū)塊鏈成本更低

6. 1:1 投票，治理更透明

7. 對共識維護(hù)者（比如 Validator）和社區(qū)有更高的激勵

8. 更環(huán)保

值得一提的是，以上提到的幾個優(yōu)勢是有一定代價(jià)和成本的。PoS 目前還沒有像 PoW 那樣可追溯的歷史數(shù)據(jù)。未來，隨著整體市場的成熟，我們將會看到PoW 和 PoS 的發(fā)展軌跡越來越完整，也更便于我們學(xué)習(xí)。當(dāng)然不會出現(xiàn)一鏈統(tǒng)天下的狀況，就像不會只存在一種算法。像 Decred 這種 PoS+PoW 混合體系可能會越來越受歡迎，但這又是另一個話題了。

POW：全稱Proof of Work，工作量證明。

POS：全稱Proof of Stake，權(quán)益證明。

這兩者都區(qū)塊鏈的共識機(jī)制，是數(shù)字貨幣的記賬方法。

區(qū)別是：

1、POW機(jī)制：工作量證明機(jī)制即對于工作量的證明，是生成要加入到區(qū)塊鏈中的一筆新的交易信息(即新區(qū)塊)時必須滿足的要求。在基于工作量證明機(jī)制構(gòu)建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通過計(jì)算隨機(jī)哈希散列的數(shù)值解爭奪記賬權(quán)，求得正確的數(shù)值解以生成區(qū)塊的能力是節(jié)點(diǎn)算力的具體表現(xiàn)。

2、POS機(jī)制：權(quán)益證明要求證明人提供一定數(shù)量加密貨幣的所有權(quán)即可。權(quán)益證明機(jī)制的運(yùn)作方式是，當(dāng)創(chuàng)造一個新區(qū)塊時，礦工需要創(chuàng)建一個“幣權(quán)”交易，交易會按照預(yù)先設(shè)定的比例把一些幣發(fā)送給礦工本身。權(quán)益證明機(jī)制根據(jù)每個節(jié)點(diǎn)擁有代幣的比例和時間，依據(jù)算法等比例地降低節(jié)點(diǎn)的挖礦難度，從而加快了尋找隨機(jī)數(shù)的速度。

擴(kuò)展資料：

比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰在2009年提出，根據(jù)中本聰?shù)乃悸吩O(shè)計(jì)發(fā)布的開源軟件以及建構(gòu)其上的P2P網(wǎng)絡(luò)。比特幣是一種P2P形式的數(shù)字貨幣。點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸意味著一個去中心化的支付系統(tǒng)。 

與大多數(shù)貨幣不同，比特幣不依靠特定貨幣機(jī)構(gòu)發(fā)行，它依據(jù)特定算法，通過大量的計(jì)算產(chǎn)生，比特幣經(jīng)濟(jì)使用整個P2P網(wǎng)絡(luò)中眾多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)庫來確認(rèn)并記錄所有的交易行為，并使用密碼學(xué)的設(shè)計(jì)來確保貨幣流通各個環(huán)節(jié)安全性。P2P的去中心化特性與算法本身可以確保無法通過大量制造比特幣來人為操控幣值。

參考資料：百度百科-共識機(jī)制

POW全稱Proof of Work，即工作量證明；POS全稱Proof of Stake，權(quán)益證明。Pow和pos都屬于區(qū)塊鏈的共識機(jī)制。

PoW和PoS的全面比較可參考：知乎：PoW和PoS的全面比較

https://v.vzuu.com/video/1129824006290935808

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和演變，包含了：POW、POS、DPOS、Pool驗(yàn)證池、DBFT、POC、POR等共識算法機(jī)制。今天，貝數(shù)區(qū)塊鏈就和大家一起聊聊POW、POS、DPOS幾個主流共識機(jī)制的相關(guān)知識。關(guān)注貝數(shù)區(qū)塊鏈、從小白變大神！

我們來說點(diǎn)簡單易懂的。
POW是工作量證明，典型的代表就是比特幣，比特幣礦機(jī)通過計(jì)算哈希值，來確定新的區(qū)塊由誰來主導(dǎo)，這個時候就要由工作量證明來體現(xiàn)區(qū)別，比特幣的哈希值，是每個機(jī)器都能一次算出來一個值，但是不一定這個值就是最符合標(biāo)準(zhǔn)的，所以單位時間內(nèi)誰算的次數(shù)最多誰的機(jī)會就越大，所以就有了大家瘋狂買礦機(jī)，并且必須要加入礦池才能挖礦的原因。

POS是權(quán)益證明，這個就像是存證，如果你想要挖礦的話，POW加入的是礦池，POS就要加入節(jié)點(diǎn)，你持有的幣越多，那么后續(xù)你記錄，挖礦的機(jī)會就越大，整體感覺就有點(diǎn)像是存款，你存的越多，你獲得的利息就越高，當(dāng)然銀行的利率是不會變的，但是節(jié)點(diǎn)的挖礦幾率是有變化的。Hubox研究院——給你帶來最簡單的區(qū)塊鏈知識。

3、【Discover ETH】什么是權(quán)益證明PoS

本篇作為Discover系列文章的開篇，結(jié)合ETH2.0的目標(biāo)，來談?wù)剻?quán)益證明PoS是什么。

在談PoS之前，我們先來了解一下共識。共識，即達(dá)成了普遍協(xié)議。區(qū)塊鏈實(shí)質(zhì)上是一個全球性的狀態(tài)機(jī)，達(dá)成共識意味著網(wǎng)絡(luò)上至少有超過一半（51%）的節(jié)點(diǎn)同意網(wǎng)絡(luò)的下一個全球狀態(tài)。
共識機(jī)制 （也稱為共識協(xié)議或共識算法）允許分布式系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）協(xié)同工作并保持安全。當(dāng)前主流的共識機(jī)制有兩種，分別是 工作量證明 (Proof of Work，PoW)和 權(quán)益證明 (Proof of Stake，PoS)。以太坊在設(shè)計(jì)之初就希望最終以太坊的共識機(jī)制能轉(zhuǎn)變?yōu)镻oS，而PoW只作為一個過渡階段。但無論是PoW還是PoS，最終的目的都是相同的，即實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算機(jī)的共識機(jī)制。下面先簡單了解工作量證明（PoW）的工作機(jī)制。

工作量證明通過礦工們完成，礦工們需要競爭創(chuàng)建最新區(qū)塊以處理和完成交易。 獲勝者將與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)分享最新區(qū)塊，并且獲得最新的特定代幣區(qū)塊獎勵（如以太坊的以太幣）。由于用戶需要擁有超過網(wǎng)絡(luò)中 51% 的算力才能夠欺騙整條鏈，因此網(wǎng)絡(luò)安全得以保證。 這將需要巨大的設(shè)備和能源投入，所需的開支甚至可能超過收益。
工作量證明是08年在中本聰所創(chuàng)造的比特幣中提出的，至今已經(jīng)經(jīng)過了充分的考驗(yàn)和測試，但隨著越來越多的礦工和礦池的加入，挖掘新的區(qū)塊的難度指數(shù)爆發(fā)式上升，也面臨的如下的問題：

PoS作為ETH2.0關(guān)鍵的建設(shè)目標(biāo)，其作用不僅僅只是因?yàn)镻oW帶來的環(huán)境不友好的能源消耗，還有PoS的建設(shè)能更有力支持 分片鏈 （以太坊網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的關(guān)鍵升級），更強(qiáng)的去中心化特性等等。下面從幾個方面來簡單談?wù)剻?quán)益證明PoS的工作過程。

在以太坊中，工作量證明的過程參與的角色是礦工/礦池。其目的是通過算力試錯來反復(fù)計(jì)算，以此生成一個低于目標(biāo)隨機(jī)數(shù)的混合哈希。這個計(jì)算難度依賴于區(qū)塊所聲明的 難度 ，難度越小，有效的哈希值的集合就越小。而在權(quán)益證明中，則沒有礦工這一角色，與之對應(yīng)的是稱之為 驗(yàn)證者 的角色。
在ETH2.0中，用戶需要質(zhì)押 32ETH 來獲得作為驗(yàn)證者的資格。驗(yàn)證者被 信標(biāo)鏈 隨機(jī)選擇去創(chuàng)建區(qū)塊，并且負(fù)責(zé)檢查和確認(rèn)那些不是由他們創(chuàng)造的區(qū)塊。他們不需要開采區(qū)塊，他們只需要在被選中的時候創(chuàng)建區(qū)塊并且在沒有被選中的時候驗(yàn)證他人提交的區(qū)塊。此驗(yàn)證被稱為證明。
驗(yàn)證者因提出新區(qū)塊和證明他們已經(jīng)看到的區(qū)塊而獲得獎勵，對于一些惡意驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)，也會有相應(yīng)的懲罰機(jī)制使之失去質(zhì)押。驗(yàn)證者質(zhì)押的ETH越多，獲得的獎勵也越多?？梢赃@樣說，權(quán)益證明是一種用于激勵驗(yàn)證者接受更多質(zhì)押的機(jī)制。

前面提到了 分片鏈 這個名詞， 分片 就是將區(qū)塊鏈分成多條鏈。驗(yàn)證者將會在不同的分片上處理它們的分片數(shù)據(jù)，以此來提高區(qū)塊鏈的工作效率。ETH2.0預(yù)計(jì)會有64個分片鏈。
驗(yàn)證者會被隨機(jī)洗牌到不同的分片中，以防止驗(yàn)證者惡意操縱節(jié)點(diǎn)并提高鏈的安全性。處理不同分片之間的數(shù)據(jù)的關(guān)鍵角色就是 信標(biāo)鏈 （Beacon Chain）。
信標(biāo)鏈 是協(xié)調(diào)分片信息、管理驗(yàn)證者的連接不同分片的橋梁。
當(dāng)用戶在分片上提交交易時， 驗(yàn)證者 將負(fù)責(zé)將用戶的交易添加到分片區(qū)塊中。 信標(biāo)鏈 通過算法選擇驗(yàn)證器以提出新的塊。如果一個驗(yàn)證者沒有被選中提出一個新的分塊，它們將會證明另一個驗(yàn)證者的提議，并確認(rèn)一切都正常。
至少需要 128 個被稱為 委員會 （ committee ）的驗(yàn)證者來證明每個分片塊。委員會有一個提出和驗(yàn)證分片區(qū)塊的時限，這個時限被稱為 插槽 （ Slot ），大約為12秒。 每個插槽只能創(chuàng)建一個有效區(qū)塊，一個 周期 （ Epoch ，大約6.4分鐘）有 32 個插槽。
每個周期過后，委員會都由不同的、隨機(jī)的參與者解散與重組，重組過程由一個半隨機(jī)算法 RANDAO 來選擇，以此避免惡意節(jié)點(diǎn)的操縱。

ETH2.0使用 Cassper 終局協(xié)議來確認(rèn)一個新的區(qū)塊是否得到足夠的證明，即只要2/3的插槽同意（即當(dāng)前參與計(jì)算的2/3的驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)），該區(qū)塊就會被最終確定。而推薦此區(qū)塊的驗(yàn)證者將獲得獎勵。因此，在權(quán)益證明的機(jī)制下，每過6.4分鐘就會創(chuàng)建一個新的區(qū)塊。關(guān)于Cassper協(xié)議的詳細(xì)說明后續(xù)再進(jìn)行探索。

權(quán)益證明的建設(shè)以太坊在15年就已經(jīng)提出，截止至今也才完成了Phase 0信標(biāo)鏈的建設(shè)。而下一階段的與主網(wǎng)合并，再下一階段的分片鏈建設(shè)也一再推遲。雖然PoS的建設(shè)非常緩慢，但無論如何，權(quán)益證明作為主流的共識機(jī)制算法之一，也是值得我們探討其設(shè)計(jì)原理。
后續(xù)將會針對信標(biāo)鏈的詳細(xì)設(shè)計(jì)、分片等ETH2.0內(nèi)容進(jìn)行探索。

4、以太坊2.0未來的發(fā)展如何?

以太坊 2.0 升級，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共識機(jī)制。采用 PoS 共識機(jī)制是為了提高以太坊協(xié)議的能源效率以及增加以太坊區(qū)塊鏈的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太鏈不再需要通過每個節(jié)點(diǎn)來處理鏈上的每筆交易。

在分片系統(tǒng)中每個節(jié)點(diǎn)只需處理約 1% 的交易或更少，從而極大地提高了區(qū)塊鏈的效率。實(shí)現(xiàn)ETH2.0以后不僅網(wǎng)絡(luò)性能得到大幅提升，投資者也可以減少重資產(chǎn)的投入(+slf0037)。共識協(xié)議Casper及分片技術(shù)落地，對網(wǎng)絡(luò)的底層協(xié)議作出巨大的改變，還進(jìn)一步推動了區(qū)塊鏈擴(kuò)容技術(shù)向前發(fā)展，不斷達(dá)到商用的標(biāo)準(zhǔn)。截至2021年1月7日16時已經(jīng)有超過230萬個ETH被鎖定在該網(wǎng)絡(luò)中，占以太坊總供應(yīng)量的2%。然而，這仍然只是更新的第一階段。據(jù)官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主網(wǎng)。根據(jù)官方文章，Uniswap v3是該協(xié)議迄今為止功能最強(qiáng)大的版本，集中式流動性為流動性提供者提供了空前的資本效率，為交易者提供了更好的執(zhí)行力，以及去中心化金融的核心基礎(chǔ)設(shè)施。就以太坊路線圖而言，V神表示，隨著合并日期的臨近，路線圖的許多方面越來越變得切實(shí)可行，樂觀估計(jì)今年年底可以完成升級，在合并后，執(zhí)行鏈會在共識鏈內(nèi)部運(yùn)行，每個信標(biāo)鏈區(qū)塊會包括一個來自執(zhí)行鏈的區(qū)塊。他還表示，合并需要許多復(fù)雜技術(shù)，目的是讓整個過程盡可能簡單，對于用戶、客戶端、開發(fā)者、智能合約來說，合并會更加順暢，用戶無需過多擔(dān)心。目前許多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化質(zhì)押協(xié)議和基礎(chǔ)服務(wù)商都進(jìn)入了以太坊2.0的Staking賽道。不難想象之后會有更多的服務(wù)商涌現(xiàn)，而以太坊2.0 Staking板塊也將會成為交易所和錢包的標(biāo)配。那么 ETH 1.0 的 PoW 鏈，究竟還能挖多久？目前并沒有一個明確的答案。但可以確定的是，在以太坊由 PoW 徹底轉(zhuǎn)變?yōu)?PoS 之前，以太坊基金會必須用足夠長的時間來向大家證明 PoS 鏈?zhǔn)前踩?。這樣才能讓所有開發(fā)者和用戶放心的完成切換，從而使整個價(jià)值超過 1000 億美金的生態(tài)體系真正的、完全的運(yùn)行在信標(biāo)鏈上。

沒有人知道完成工程的推進(jìn)，需要花多長時間，這是個很大的未知數(shù)，并且這些未知數(shù)可能是以太坊 2.0 轉(zhuǎn)換的很大阻力。因此，我們樂觀估計(jì) PoW 鏈至少還可以持續(xù)挖兩到三年。

鏈喬教育在線旗下學(xué)碩創(chuàng)新區(qū)塊鏈技術(shù)工作站是中國教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心開展的“智慧學(xué)習(xí)工場2020-學(xué)碩創(chuàng)新工作站 ”唯一獲準(zhǔn)的“區(qū)塊鏈技術(shù)專業(yè)”試點(diǎn)工作站。專業(yè)站立足為學(xué)生提供多樣化成長路徑，推進(jìn)專業(yè)學(xué)位研究生產(chǎn)學(xué)研結(jié)合培養(yǎng)模式改革，構(gòu)建應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)體系。

最近以太坊進(jìn)行了伊斯坦布爾硬分叉升級，由于更多面向的是開發(fā)者，市場反饋并不強(qiáng)。本期視頻將為大家講解以太坊進(jìn)入 2.0 后的變化，發(fā)展趨勢，以及背后的價(jià)值支撐。

5、以太坊切換到pos階段對挖礦有什么影響

就是不能挖礦了，屬于以太坊開發(fā)的第三個階段，大都會階段，此時進(jìn)入POS，節(jié)能，權(quán)益證明，新以太坊產(chǎn)生變少。 以太坊什么時候改p0s

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