1、兩種共識機制對比(PoW vs PoS)

區(qū)塊鏈中最核心的架構就是共識機制，可以說是區(qū)塊鏈的驅(qū)動引擎，發(fā)展這么多年，目前主流比較明確經(jīng)得住考驗的就只剩下PoW(Proof of Work)與PoS(Proof of Stake)兩種機制。簡單概述下，PoW系統(tǒng)的特點是通過消耗大量算力來計算特定算法的解（典型如哈希），第一個算出結果的有權生成區(qū)塊，同時也會得到coin作為獎勵（這也是coin的生產(chǎn)與分發(fā)過程，形象地稱為Mining），采用PoW的典型區(qū)塊鏈有Bitcoin和Ethereum，目前PoW也是運行時間最長，被公認為是最可靠安全的共識機制； 其本質(zhì)是通過消耗大量算力來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的逆熵過程，保證系統(tǒng)的長期安全與穩(wěn)定 。但PoW被廣為詬病的也是其消耗太多的能源資源，這方面PoS就被認為是更為綠色的解決方案，顧名思義PoS是通過質(zhì)押系統(tǒng)中的資產(chǎn)即coin來成為一個質(zhì)押者（staker），這樣就有權產(chǎn)出區(qū)塊，質(zhì)押份額越多，獲得產(chǎn)出區(qū)塊權的概率就越高，也代表著獎勵越多。

在分布式系統(tǒng)中有一個 CAP 定理，是指一個分布式系統(tǒng)中存在著三元悖論，即不可能同時滿足這三個特性：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性 (Partition tolerance)，而只能滿足其中兩個。區(qū)塊鏈作為一種分布式網(wǎng)絡，這個定理也逐漸演變成了區(qū)塊鏈的三元悖論，即 安全性(Security) 、 去中心化(Decentralization) 和 可擴展性 (Scalability) ，也是同時只能滿足兩個特性。

整體上看PoW系統(tǒng)更注重的是 安全性(Security) 與 去中心化(Decentralization) ，放棄 可擴展性 (Scalability) ，這也是Bitcoin網(wǎng)絡的吞吐量非常慢的原因。而PoS系統(tǒng)更關注的是 可擴展性 (Scalability) 與 去中心化(Decentralization) ，但就PoS能否真的 實現(xiàn) 去中心化(Decentralization) ，我是比較持懷疑態(tài)度的。從保守主義與系統(tǒng)的更長期穩(wěn)定的角度出發(fā)，我個人是堅定地站在PoW這邊的，可能跟自身保守的性格有關，并不是特別看好PoS作為基礎層能比較穩(wěn)定。特別是像這次 5月份的Luna事件 ，事件大概的過程是Luna鏈上的算法穩(wěn)定幣UST缺乏價值支撐最終脫錨，其核心問題在于UST的錨定設計試圖用一個PoS股權系統(tǒng)去支撐其錨定美元，而且還超發(fā)了太多UST，再加上UST與Luna的兌換設計缺陷最終導致Luna自身的死亡螺旋。但這個事件更大的意義應該是敲響了一個警鐘，PoS機制在面對空頭資本砸盤時真的還能維持穩(wěn)定、維持所謂的去中心化嗎？可能到時節(jié)點數(shù)量萎縮的速度會很快，逐漸趨于中心化。

所有系統(tǒng)設計都需要根據(jù)自身定位來折中，以下從價值錨定的角度，簡單分析下為什么長期來看PoW會更有優(yōu)勢。

在PoW系統(tǒng)中三股主要的參與者分別是研發(fā)人員，投資者（或者叫用戶）與Miner，這三者的相互制衡，使得這個系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。而PoS系統(tǒng)中，將Miner這個重要的制衡力量移除了，投資者和Miner變成了同一群體 質(zhì)押者（stakers） ，因此該群體濫用權力的行為會變得相對不受限制，并且該鏈隨后的發(fā)展方向也可能會更加不平衡，更容易傾向有利于 質(zhì)押者（stakers） 群體的方向。

PoW系統(tǒng)很好的闡述了什么是被普遍認可的價值，抽象上來看就是高代價的稀缺性 ，高代價與稀缺性兩者缺一不可。PoS最多只能實現(xiàn)其中一個稀缺性。

Miner為了在鏈上生產(chǎn)區(qū)塊賺取coin，不僅需要持續(xù)支付高額電力成本，還必須不斷投入研發(fā)、升級硬件、優(yōu)化基礎設施和運營規(guī)模來保持其競爭力。最終結果是，能夠長期持續(xù)盈利的Miner并不會是一個一層不變的群體，而是總在競爭中淘汰掉效率太低的Miner，使高效率的Miner能存活下來。這也更有利于 去中心化(Decentralization) ，因為不斷變化的Miner群體意味著沒有一個Miner可以在相當長的時間內(nèi)保持網(wǎng)絡的大部分算力，除非他們通過嚴酷的競爭考驗，不斷優(yōu)化自身來提供更多的算力。

而PoS系統(tǒng)中的質(zhì)押者實際上并多少真正的風險投入，也沒有優(yōu)勝劣汰的嚴酷競爭機制，他們只需要簡單地運行一個staker節(jié)點就可以躺著賺利息，本質(zhì)上只是將自己在銀行系統(tǒng)里的錢簡單的轉(zhuǎn)化為鏈上資本，就可以坐地收割后進入這個系統(tǒng)的新人。這種行為并沒有太多難度，只是簡單地賺取“無風險”利息，他們并沒有將資本轉(zhuǎn)化為任何形式的需要面臨風險考驗的投資。

而且當發(fā)生硬分叉時，PoW的Miner選擇支持哪條鏈時會更為謹慎，因為他們需要投入高昂的電力成本來為他們的選擇背書，一旦選錯了將損失所有投入成本。PoS系統(tǒng)如果發(fā)生硬分叉，質(zhì)押的coin作為系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的一部分，硬分叉后質(zhì)押者將在兩條不同鏈上都擁有相同數(shù)量的資產(chǎn)，由于沒有什么沉默成本，導致質(zhì)押者更愿意兩邊都支持，從而使硬分叉更容易且更頻繁地出現(xiàn)，這被稱為 nothing at stake 問題。

PoW是真正能做到無準入限制的(Permissionless)，就是說已經(jīng)在這個系統(tǒng)中的老人無法限制新人加入，只要你有能力提供算力，就能直接接入網(wǎng)絡中產(chǎn)出coin。而PoS系統(tǒng)中，新人要進入，都不得不先從老人手中買coin。

而且PoW中Miner為了支付各種高昂成本（電力，設備，基礎設施等），產(chǎn)出coin后也不得不賣出一些以彌補成本，這同時也是一種把coin分發(fā)給更多人的過程； 特別是在熊市，Miner為了維持開銷也不得不低價賤賣coin，這樣新人才有機會以相對低的成本獲得籌碼入場，這才是一個健康的生態(tài)擴張過程 。而PoS中由于質(zhì)押者并沒有什么運行成本，也不需要面對太多競爭，質(zhì)押者出塊得到coin后不需要急著賣出，更容易哄抬價格，其實會變相激勵場內(nèi)老人剝削新入場者，不給后來人更多機會；整個系統(tǒng)會趨向于更封閉，逐漸演變成一個有限游戲，長期運行下去只會越來越中心化；系統(tǒng)中財富越來越集中，富者更富，窮者更窮，從而更不可能實現(xiàn) 去中心化(Decentralization) 。

由于PoW系統(tǒng)中是以提供工作量的方式產(chǎn)出區(qū)塊的，隨著時間的推移這些工作量都會被累積起來并使鏈不斷向前延伸，這也是為什么叫區(qū)塊鏈；這些累積的工作量也給攻擊者造成了巨大障礙，如果想要反轉(zhuǎn)整條鏈，不僅需要非常高的算力，還需要相當長的時間，這也為應對攻擊提供了足夠長的時間緩沖。

而PoS系統(tǒng)其實只是維護一個分布式賬本， 并沒有工作量累積的概念，一旦攻擊成功，要反轉(zhuǎn)整條鏈就是相當容易的，幾分鐘就可以搞定。

嚴格來說由PoW算力支撐的BTC不應歸為高科技類，由于它整個系統(tǒng)架構更保守更穩(wěn)定，提供的更多的是一種 物化價值(objective costliness) ，更能作為價值之錨，所以數(shù)字黃金這個稱號很貼切。而像ETH（目前還是PoW，2.0升級后為PoS）這些更接近科技類創(chuàng)新平臺，PoS本質(zhì)上更像是一種股權系統(tǒng)，其實PoS系統(tǒng)反而是需要中心化，偏向更依靠整個社區(qū)的生命力，需要依靠核心團隊的創(chuàng)新與開拓能力往前走；而PoW則需要去中心化，更偏向穩(wěn)定與提供 物化價值(objective costliness) 。

區(qū)塊鏈作為一個價值分配系統(tǒng)， 算力是它的價值之錨，如果沒有算力，就會退化為一個股權系統(tǒng) 。算力在哪，資金就會跟去哪。目前的發(fā)展趨勢也是逐漸往多層網(wǎng)絡的方向發(fā)展，類似TCP/IP的多層協(xié)議棧。從作為基礎層(Base Layer)的角度看，更需要的是長期穩(wěn)定與提供價值支撐，因此PoW系統(tǒng)更合適；而PoS可能更多的是可以作為Layer2以實現(xiàn) 可擴展性 (Scalability) ，彌補PoW基礎層的吞吐量不足，并通過錨定在PoW基礎層上來獲取算力安全性與價值支撐。

最后順帶說下最近市場行情，5,6月份以來的瀑布令很多人很恐慌，恐慌指數(shù)一度長時間停留在個位數(shù)；其實我覺得也沒必要那么恐慌，要在這個圈子長期活下去，面對這種大波動的心理預期還是要有的。想起之前紅杉資本的沈南鵬經(jīng)常提到一個詞Grit，沙礫，它是礫石在千萬次打磨后留下來的細小顆粒；Grit代表了勇氣和持之以恒的一種堅持，有種經(jīng)常被按地上摩擦但依然勇往直前的感覺。這個和塔勒布講的反脆弱性有異曲同工之妙，承載價值的東西就應該具有這種品質(zhì)，PoW系統(tǒng)肯定是有反脆弱性的。

回望2017年入圈后經(jīng)歷過的各種事件，其實像這樣的大波動近乎每年都有（除了2019年一年比較順利外）；像2017年國內(nèi)的94事件，2018年一整年的大熊市，2020的312事件，2021的519事件，再到2022今年的5,6月份市場轉(zhuǎn)熊，每次經(jīng)歷大波動后，市場都會淘汰掉該淘汰的，出清掉該出清的風險，對整個行業(yè)發(fā)展也是好事。眼光還是應該放遠一點，至少看5到10年后的變化，科技發(fā)展過程中所帶來的波動和風險是不可避免的，日光之下無新鮮事，每次科技革命過程中總會夾雜著眾多的反對、質(zhì)疑，還有眾多的投機、騙局；這個過程也總是通過各種暴雷、回歸，清除泡沫后價值重估，夯實了基礎后積蓄能量再次進入躍升到新的發(fā)展階段。 價值互聯(lián)網(wǎng)的到來是一件無法回避的事情 ，當理解和看清了這種趨勢后，規(guī)避掉各種坑和市場噪音，遠離合約杠桿和各種山寨的誘惑，握住核心資產(chǎn)，時間本身就會帶來回報。

2、什么是pos算法和pos機制

pos是公鏈中的共識算法，作為pow的一種替換。pow是保證比特幣，當前以太坊和許多區(qū)塊鏈安全的一種機制，但是pow算法在挖礦過程中，因為破壞環(huán)境和浪費電而受到指責，pos試圖通過一種不同的機制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

ps機制可以被描述成一種虛擬挖礦，鑒于pow主要依賴于計算硬件的稀缺性，來防止女巫攻擊。在pow中，一個用戶有可能用一千美元來買計算機，加入網(wǎng)絡來挖礦，產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎勵。在pos中，用戶可以拿到一千美元，買到等值的代幣，把這些代幣當做押金放在pos機制之中，只要用戶就有機會產(chǎn)生，這樣用戶可以得到獎勵。

pos算法如下，存在一個持幣人的集合，他們把手中的代幣放入pos機制中，這樣他們就變成驗證者。

3、區(qū)塊鏈共識算法――(二)PoS共識(Proof of Stake)

2011 年 7 月, 一 位 名 為 Quantum Mechanic 的 數(shù) 字 貨 幣 愛 好 者 在 比 特 幣 論 壇 首次提出了權益證明 PoS 共識算法. 隨后, Sunny King 在 2012 年 8 月發(fā)布的點點幣 (Peercoin, PPC) 中首次實現(xiàn). PoS 由 系統(tǒng)中具有最高權益而非最高算力的節(jié)點獲得記賬 權, 其中權益體現(xiàn)為節(jié)點對特定數(shù)量貨幣的所有權, 稱為幣齡或幣天數(shù) (Coin days)

PoS是考慮到PoW的最大缺陷：浪費資源而提出的，簡單來說就是 誰的權益大，誰說了算 。

PoS共識機制（Proof of Stake 權益證明）通過權益記賬的方式，解決效率低下、資源浪費、節(jié)點一致性等問題。

各個節(jié)點需要滿足一定的條件（如抵押一定的代幣）才能成為驗證節(jié)點（權益提高），系統(tǒng)通過算法在其中選擇一部分作為出塊節(jié)點（礦工），每隔一段時間重新選擇，算法會保證完全隨機，不可被操控。只有出塊節(jié)點才能進行數(shù)據(jù)處理，爭奪記賬權。

權益主要由權益因子決定，可以是持幣數(shù)量，也可以是幣齡及兩者的結合。

以太坊在之后很有可能會改用PoS進行共識，其更加符合以太坊高效率的特點。

4、號稱“區(qū)塊鏈的靈魂”的共識機制是什么?

我們知道區(qū)塊鏈是去中心化分布式記賬技術，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)當中，沒有一個像銀行一樣的中心化記賬機構，如何保證每一筆交易在所有記賬節(jié)點上的一致性呢？共識機制解決的就是這個問題，因此也可以說共識機制是區(qū)塊鏈的靈魂。

目前比較常見的共識機制有：工作量證明 PoW（Proof of Work）、權益證明（Proof of Stake）以及委托權益證明（Delegated Proof of Stake）：

 01 

PoW（Proof-of-Work）

工作量證明機制

POW的全稱為Proof of Work,翻譯過來即“工作證明”或者“工作量證明”。挖礦獲得多少貨幣獎勵，取決于挖礦貢獻的有效工作，也就是說礦機的性能越好、挖礦的時間越長，所獲得的貨幣獎勵就越多。

BTC就是POW機制下最成功的加密貨幣。POW機制雖然已經(jīng)成功證明了其長期穩(wěn)定和相對公平，但在現(xiàn)有框架下，采用POW的“挖礦”形式，將消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的運算來保證工作量公平，并沒有其他的存在意義。而目前BTC所能達到的交易效率為約5TPS（5筆/秒），以太坊目前受到單區(qū)塊GAS總額的上限，所能達到的交易頻率大約是25TPS，與平均千次每秒、峰值能達到萬次每秒處理效率的VISA和MASTERCARD相差甚遠。

 02 

PoS（Proof-of-Stake）

權益證明機制

POS 即權益證明或者股權證明，全稱為 Proof of Stake。權益證明模式就是根據(jù)所持有貨幣的量和時間，來發(fā)利息的的一個模式。

POS機制，相比于POW，POS機制節(jié)省了能源，引入了“幣齡”這個概念來參與隨機運算。POS機制能夠讓更多的持幣人參與到記賬這個工作中去，而不需要額外購買設備（礦機、顯卡等）。每個單位代幣的運算能力與其持有的時間長成正相關，即持有人持有的代幣數(shù)量越多、時間越長，其所能簽署、生產(chǎn)下一個區(qū)塊的概率越大。一旦其簽署了下一個區(qū)塊，持幣人持有的“幣齡”即清零，重新進入新的循環(huán)。

在POS機制下，因為區(qū)塊的簽署人由隨機產(chǎn)生，則一些持幣人會長期、大額持有代幣以獲得更大概率地產(chǎn)生區(qū)塊，盡可能多的去清零他的“幣天”。因此整個網(wǎng)絡中的流通代幣會減少，從而不利于代幣在鏈上的流通，價格也更易受到波動。由于可能會存在少量大戶持有整個網(wǎng)絡中大多數(shù)代幣的情況，整個網(wǎng)絡有可能會隨著運行時間的增長而越來越趨向于中心化。相對于PoW而言，PoS機制下作惡的成本很低，因此對于分叉或是雙重支付的攻擊，需要更多的機制來保證共識。穩(wěn)定情況下，每秒大約能產(chǎn)生12筆交易，但因為網(wǎng)絡延遲及共識問題，需要約60秒才能完整廣播共識區(qū)塊。長期來看，生成區(qū)塊（即清零“幣齡”）的速度遠低于網(wǎng)絡傳播和廣播的速度，因此在PoS機制下需要對生成區(qū)塊進行“限速”，來保證主網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

 03 

DPoS

委托權益證明機制

DPOS即授權股權證明（delegated proof of stake）。

DPoS機制要求在產(chǎn)生下一個區(qū)塊之前，必須驗證上一個區(qū)塊已經(jīng)被受信任節(jié)點所簽署。相比于PoS的“全民挖礦”，DPoS則是利用類似“代表大會”的制度來直接選取可信任節(jié)點，由這些可信任節(jié)點（即見證人）來代替其他持幣人行使權力，見證人節(jié)點要求長期在線，從而解決了因為PoS簽署區(qū)塊人不是經(jīng)常在線而可能導致的產(chǎn)塊延誤等一系列問題。DPoS機制通常能達到萬次每秒的交易速度，在網(wǎng)絡延遲低的情況下可以達到十萬秒級別，非常適合企業(yè)級的應用。

 04  其他共識機制

區(qū)塊鏈系統(tǒng)中還有其它共識機制比如聯(lián)盟鏈常用的PBFT，新經(jīng)幣（NEM）用的POI等。這些共識機制是為了解決現(xiàn)有共識機制的一些缺點而被提出的。但目前使用的系統(tǒng)不如POW，POS和DPOS多。

共識機制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的核心，它決定了一個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的去中心化程度，性能和安全性。因此公鏈的開發(fā)中，共識機制的設計是核心和關鍵。

5、pos機制的起源與設計理念

POS起源

2012年，背景是POW進淪為資本玩家的玩具，算力過于中心化，隨時都有被“51%攻擊”。

開放者Sunny Kind第一次提出了POS（股權證明）的概念，與POW是完全不一樣的。

POS不用大量的算力來維持網(wǎng)絡安全，只要參與者打開自已的錢包在線增加權重，獲得相應的獎勵也就是利息。

POS的設計理念

我們應該都知道，比特幣的區(qū)塊產(chǎn)量每四年就會減半，這樣區(qū)塊的產(chǎn)量將會越來越少，礦工就會“曠工”，因為賺到的越來越少。

那么，人數(shù)少了，比特幣就可能被一些高算力的人所掌握，數(shù)字貨幣網(wǎng)絡將會癱瘓。

POS解決方法:并非所有的區(qū)塊都是靠挖礦得來的，只要打開錢包客戶端程序，就能發(fā)現(xiàn)區(qū)塊，也可以得到利息，這樣就會有一個引流的效果。

POS機制可以描述成一種虛擬挖礦。鑒于POW主要依賴于計算機硬件的稀缺性來防止女巫攻擊，POS則主要依賴于區(qū)塊鏈自身里的代幣。

女巫攻擊

這個名字是基于1973年的小說《女巫》改編的同名電影，女主具有16重人格。

因為節(jié)點隨時加入和退出等原因，為了維護網(wǎng)絡的穩(wěn)定，同一份數(shù)據(jù)可能備份在很多節(jié)點上，這就是數(shù)據(jù)冗余機制。

若是在網(wǎng)絡上存在惡意節(jié)點，那這一個節(jié)點就具有多重身份。那這個惡意節(jié)點就可能騙到其他節(jié)點備份到他這里。

POW就是根據(jù)計算能力隨機，而POS則根據(jù)擁有財產(chǎn)隨機。POW是保證比特幣、當前以太坊和許多其它區(qū)塊鏈安全的一種機制。

但是POW算法在挖礦過程中因破壞環(huán)境和浪費電力而受到指責。POS試圖通過以一種不同的機制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

PoS的優(yōu)點

不再需要為了安全產(chǎn)生區(qū)塊而大量消耗電能。由于不再需要大量能耗，通過發(fā)行新幣以激勵參與者繼續(xù)參與網(wǎng)絡的壓力會下降。PoS機制下，全網(wǎng)每秒可以處理的交易數(shù)增加，可以提供比PoW機制更好的性能。

POS算法是個資本主義

你擁有的錢越多，得到的權利也就越大。為什么？

因為你在里面的錢越多你想要維護系統(tǒng)的愿望也就更大。若是有惡意攻擊，他們的錢也就只能是竹籃打水一場空。

POS算法

如果我手上有500個代幣，把它放進POS機制，這樣里面的500個代幣就變成了驗證者.假設它在區(qū)塊鏈里最新的塊。

POS算法將從驗證者里面抽取一個隨機的，給他們權利產(chǎn)生下一個區(qū)塊。

PoS 機制由股東自己保證安全，工作原理是利益捆綁。在這個模式下，不持有 PoS 的人無法對 PoS 構成威脅。PoS 的安全取決于持有者，和其他任何因素無關。

PoS機制源于人們對PoW機制的不滿以及改進。早期的PoS機制有各種缺陷，隨著各種項目對PoS機制的不斷改進，PoS正逐漸成為主流的共識機制。

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