PoW和PoS共识机制是什么？权益证明PoS对环境更友好

币讯财经 • 2023年3月14日上午12:13 • 币种行情 • 阅读 322

区块链的基本知识和能源误解

有一个关于区块链的常见误区，所有区块链都是对能源资源的巨大消耗，对气候变化有重大影响。事实上，消耗取决于共识机制。不是所有区块链都是相同的，而且其中多数区块链十分高效。另外，这些对比通常忘记考虑这些已被去中心化的数据库取代的系统，以及相抵消耗的能源。

如今最常见的两个共识机制是工作量证明（Proof-of-Work，以下简称PoW）和权益证明（Proof-of-Stake，以下简称PoS）。通常，PoS对比PoW的能源消耗能节省99%左右，这也让PoS拥有更加环境友好型的选择。总结来说：

工作量证明和权益证明

工作量证明（PoW）机制已经历经许多年的测试，并证明了其在提供安全和去中心化方面的有效。工作量证明被认为是构建和维护链的最安全方式的绝佳的记录，Bitcoin和Ethereum区块链的状态就是证明。

总的来说，工作量证明机制致力于加大谁能创造下一个区块的预测难度，以此保障网络安全。也就是说带着恶意的个人或者组织将非常困难地插入欺诈区块。在工作量证明中，大部分的能源花费在选择谁是下一个区块的作者。

Mining保护PoW网络

因区块链是去中心化的网络，任何人可以加入并给链添加新的区块。为此，必须使用专门的计算能力来解决任意难度的数学问题，同时消耗大量电力。

这个过程为mining。其工作方式是miner总是必须以比攻击者更高的速度“工作”以为链提供安全性。实践中，要超越恶意行为者，miner不仅应该拥有高效的硬件，因为攻击者也可以使用，而且还要拥有更多的计算能力，这通常会导致更高的能源消耗。最终，miner的计算机必须证明其比攻击者花费更多算力以解决谜题，从而通过抑制网络中的恶意行为来确保网络的安全性。

和PoW不同，权益证明（PoS）通常不需要个人在计算能力的积累中竞争加入网络。相反，网络参与者需要通过质押，将质押的资产作为抵押品，才能够在链中验证区块。

PoW集中在使得系统变得难以参与，而PoS则是集中在使系统在经济上对参与不利。PoS越大越有价值，攻击的成本就越高。

质押保护PoS网络

质押机制因链而异，执行安全机制的规则也有不同的方式，在本文中不做阐述。例如，在以太坊的权益证明（PoS）中，若想要生产区块，需要质押ETH从而成为网络中的验证人。若从硬件的能源消耗来说，PoS的效能会比PoW显著更高（约99%）。

虽然验证人的功能与miner表现类似（如订单交易、为链添加新的区块），他们无需存储物理硬件。更重要的是，不会浪费大量的算力。这是因为网络的安全性是与参与者的质押量紧密联系的，验证人遵守规则参与并获得激励。在一些情况下，如果他们不遵守规则，因验证人而绑定的资产可能会被遭受重度惩罚而大幅减少（Slashing）。Slashing是指验证人和/或质押人失去一部分质押资产的惩罚。波卡就是使用这个共识机制的众多网络之一。

PoW和PoS各有利弊，前者对环境造成影响往往超过是否支持后者的争论。随着网络用户数量近年来的增长，这变成了一个更大的问题。

好几篇在业界备受尊崇的科学期刊中发表的文章讨论了挖BTC对环境的影响，预测长期mining会对地球有着严峻的后果。然而，这些文章使用的研究方法似乎没有一个是能得出准确结果的，所以PoW究竟有多少不好的影响仍然没有确切答案。不过这并不改变PoW会导致全球变暖以及拥有大量碳排放的事实。

幸运的是，当mining的环境影响变成广泛学术界和媒体对于区块链的主要批评点时，越来越多新老团队已经开始向PoS倚靠了。以太坊基金会就是其中一个团队，该团队现在已经处于向PoS过渡的最后一个阶段，并因此即将结束反对其区块链的最主要的争论。该团队的过渡正好在一个极为关键的时刻发生，因为以太坊的PoW共识的能源消耗在过去两年剧烈增加，如下图所示。