了解共识机制:工作证明(POW)还是权益证明(POS)?

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不知道有没有人和您提过,共识机制和区块链技术身是一样重要的。如果没有一个好的共识机制,整个颠覆性的去中心化概念很快就会瓦解。您可能要问了,这怎么可能呢,难道去中心化的区块链不能够依靠自己顽强的存活下来吗?事实上,没有一个强大的共识机制,就根本不存在任何具有有效性、公平性、实时性、功能性、可靠性和安全性的公共分类账本。

但是共识机制不可能是绝对不出错的。因此我们需要找到一种可行的方法,让整个或者大部分去中心化社区能够保证提供一个准确且不含任何虚假交易的总账版本。然后是扩展性的问题,如果每个人都托管一个版本的账本,那么它的计算能力将随着社区节点的增长而提升。

幸运的是,行业中一些聪明的人花了很多时间考虑了这些问题,并且研究出了一些优秀的共识机制。迄今为止,在以往使用的那些工具中,最受欢迎和最成功的是受比特币底层逻辑所采纳的工作量证明,以及最近新出的机制:权益证明。它可以竭尽所能地解决较早的共识机制所造成的问题。

在本文中,我们不仅要解释共识机制是什么,还要解释该领域两个主要竞争者的利弊,以及 CENNZnet 为什么会选择后者。

什么是区块链共识机制?

所以什么才是区块链共识机制呢?该系统可确保网络中的每个人都使用相互认可的区块链版本。社会和技术工程的完美结合需要在去中心化或分布式系统中就单个数据值或网络部分达成一致(或达成共识)。由于达成共识,因此创建了新的区块并将其添加到链中。

换句话说,这是通过确保每个人(或更具体地说,参与区块链治理的每个人)都同意哪些交易正确和哪些交易不正确,来检查是否有人在篡改区块链分类帐。这对于一个自我监管的去中心化社区而言确实很重要,因为没有单一的机构可以决定分类帐中的内容。强大的共识机制确保公平、准确的安全区块链生态系统。

工作量证明

在共识机制领域中,最著名的就是工作量证明(PoW)。自 1993 年以来,PoW 几乎是比特币网络的同义词,实际上是一种防止拒绝服务攻击的方法。

所以它是如何工作的呢?
正如其名,PoW 旨在通过要求服务用户进行一些工作来阻止任何类型网络上的恶意或欺诈活动。从这个意义上讲,“工作”通常是指计算机可以处理的时间。

在区块链中,PoW 使用与之前相同但是适用于网络链上的基本工作概念。在区块链中,PoW 矿工相互竞争以创建链中的下一个区块。他们通过互相竞赛来解决数学难题,并附带证明。这些难题很难解决,但解决方案很容易被快速检查。

第一个正确解决难题的矿工将能够创建下一个区块并将其广播到整个网络。然后,所有其他矿工将验证该解决方案是否正确,如果正确,则为成功的矿工奖励一些代币。

实际上,挖矿(和难题解决)是由需要能量才能运行的计算机完成的。因此,挖矿是一项非常昂贵的活动,只有在您能够定期第一个解决难题并获得代币奖励的情况下,才值得这样做。那么它如何预防作弊呢?任何包含无效交易的区块都会被网络自动拒绝。这意味着即使尝试作弊也很昂贵。在没有获得任何代币奖励的情况下挖矿所需的资源是不切实际的,而且非常无利可图。

工作量证明有什么优点呢?

工作量证明的绝大好处在于它确实有效。听起来可能很复杂(很大程度上是因为它确实如此),但是如果正确应用它,那么在去中心化系统中达成共识并防止对网络的攻击方面具有强大的效率。

工作量证明有什么缺点呢?

那么 PoW 有什么问题呢?我们不能忽略以下事实:工作量证明需要使用巨大的能量来解决难题。为了让您了解我们正在谈论的能源量,剑桥大学最近的估算显示比特币的能源消耗等于瑞士的能源消耗。假想比特币或任何其他 PoW 网络得到了广泛采用,那么能源消耗将急剧增加。

PoW 的另一个主要问题是,一般人使用他们个人普通的 CPU,GPU 或 ASIC 设备进行挖矿成功的机会很小,因为他们与使用数十至数千个设备进行挖矿的矿池竞争。在纯计算机能力的争夺战中,拥有无限处理器的矿池几乎总会取胜。据认为,所有采矿活动中约有一半发生在少数几个采矿池中。除了违背区块链的去中心化原则外,这些池的所有者还有可能利用其哈希算力联合并统治比特币区块链。实际上具有超过 50% 的哈希算力的权威机构可以管理区块链。此类入侵被称为 51% 攻击。

权益证明

权益证明:使我们成为共识机制竞争中有希望的继任者。

权益证明(PoS)是在 2012 年开发的,目的是在没有 PoW 巨大的能源需求的情况下仍然能够保持共识机制的好处。从那以后,它被许多具有前瞻性的区块链网络所采用,并努力在以太坊 2.0 上搭建它。

权益证明是如何工作的?

PoS 不是像 PoW 中那样由矿工争夺广播一个区块,而是使用伪随机选择的验证器系统伪造下一个区块。可以根据多种因素来选择验证者,这些因素可能包括验证者的财富,质押时长或随机性。

想要参与锻造新区块的网络成员可以通过质押来参与。质押是将资金存放在特定的加密货币钱包中以充当网络安全抵押品的过程。
大多数质押系统要求其所有节点运算符(验证程序)将其代币保存或放到钱包中。他们这样做是为了增加“承诺”的有效性,以正确履行其锻造责任。这包括在需要时搭建新的区块并验证其他验证器的工作。如果他们正确地履行了职责并且所有其他节点运营者都可以验证这一点,则将质押返还并给予奖励。但是,如果节点操作员未能履行职责,他们的质押将被削减 — — 一部分被拿走。这样就可以激励所有节点运营者有正确作为。

系统中质押的代币越多,遵循区块链协议正确投资的网络用户越多,则会使整个生态系统更加安全。

权益证明的优点是什么?

PoS 的压倒性优势及其产生的原因是,它比 PoW 消耗的能源少得多。质押不是一个耗费能源的过程,因此,区块链网络可以轻松地扩展而不必担心对环境带来的巨大负面影响。权益证明系统还具有其他一些主要优点:

l PoS 更加地去中心化:最低质押门槛低,大多数代币持有者都可以使用。在 PoW 中,基本的 CPU,GPU 或 ASIC 设备不难购买,但如果没有价值数百万美元的处理能力,您则很难获得任何代币奖励。

l PoS 以相同的成本提供更高的安全性:查看 Vitalik Buterin’s 文章来了解质押成本分析和工作证明。他算出了以每天一美元的区块奖励,攻击一个网络需要多少费用。

l 从 PoS 中恢复攻击更加容易:POS 的削减机制可以保护网络免受同一恶意方的多次攻击,因为每种攻击都需要一组新的代币,因此攻击网络的代价一直很高。在 PoW 中,成功的首次攻击会导致更加危险的“Spawn camping”攻击,在这种情况下,因为在攻击进行期间矿工无法获得奖励而导致他们退出,这导致后续攻击网络的成本变得很低。

权益证明的缺点是什么?

像所有系统一样,PoS 也有一些缺点。最值得一提的,尽管它是公认最容易修复的,但它仍然是一个新兴共识机制。大型区块链网络尚未长期使用它,因此其坚固性和可靠性尚未在实践中经过全面测试。然而,随着以太坊目前正往 PoS 过渡,这个问题似乎很快就会解决。下面是一些 PoS 的其他潜在问题:

l 从长远来看财富集中度更高:作为权益证明,如果您有一些代币,则可以对该代币进行质押以获得更多。作为工作证明,您总是可以赚取更多的代币,但是仍需要一些外部资源来赚钱。因此,有人认为权益证明代币分布可能变得越来越中心化。

l 主观性弱:在 PoS 中,只要节点脱机很长时间后再上线,它就必须找到一些第三方资源来确定正确的链头。这可能来自朋友,交易所,客户开发人员等。有人认为这是主观性较弱的表现,容易造成漏洞。

为什么 CENNZnet 需要权益证明?

PoS 一直是 CENNZnet 上的赢家。它是 PoW 的主要替代方案,并提供了一种优雅且可持续的方式来保护网络。

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