权益证明：它是什么以及为什么重要

区块链的故事就是一个永不停歇的创新的故事——从早期到现在的演变，几乎每天都有新技术出现，以克服不同的挑战或开启新的可能性。可以说，近年来最有意义的发展之一就是权益证明（Proof of Stake）。但是，什么是 PoS？它如何代表了区块链工作方式的核心转变？让我们深入了解这种突破性的共识机制的细节。

关键要点

• 权益证明（PoS）是一种使用经济激励来保护区块链网络的共识机制。

• 与传统的 Proof of Work 系统相比，PoS 更节能、高度可扩展且更安全。

• Web3 革命严重依赖 PoS 来促进去中心化、金融包容性和用户赋权。

• 通过更好地理解 PoS，你将了解区块链技术的全部潜力以及你如何影响互联网的未来。

理解区块链中的共识

在我们探索 PoS 之前，让我们简要回顾一下为什么共识机制对区块链技术至关重要。

一般来说，区块链是一个分布式账本——由计算机网络（节点）维护的交易的集体记录。这通常被称为 DLT，或分布式账本技术。由于分布式账本的完整性在这里受到威胁，因此所有参与者都需要对真相的版本达成一致。共识机制在这里发挥作用。

网络通过使用各种形式的数字代币或货币来激励节点更新区块链。

什么是共识算法？

共识算法是分布式网络中所有节点就该网络的状态或事件顺序达成一致的过程或协议。当没有中央指导机构时，它就是去中心化网络保持共享状态一致的方式。

加密货币是去中心化的系统，因此，没有实物钞票和Coin的交换。这也意味着没有银行或其他中央机构来跟踪每个账户中有多少钱以及交易是否有效或欺诈。参与网络的每个人，每个节点，都需要另一种方式来掌握账本和交易。

来源

共识算法确保所有参与者以相同的顺序验证和接受添加到链中的交易和区块。

添加到网络的信息越多，大多数节点就必须通过许可或经济激励来更新新数据的合法性，可以这么说——共识机制。这意味着它要求每个节点同时访问同一个数据库，否则区块链将无法工作。在这个基础上，关于记录的任何更改都需要每个节点达成共识。

当达成共识后，就会创建一个新区块并附加到链上，之后，所有节点都会根据区块链账本进行更新。

共识算法的类型

每种算法都有其自身的机制、优点和局限性。其中一些取决于诸如所需的规模、去中心化程度和安全假设等因素。

• 工作量证明 (PoW)

• 权益证明 (PoS)

• 委托权益证明 (DPoS)

• 拜占庭容错 (BFT) 等。

PoW 最为人所知，并在比特币中使用，而 PoS 的变体（如以太坊 2.0 和 Cardano 中使用的那些）因其环保性而受到越来越多的关注。

在我们的文章中了解更多关于工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS) 的区别：从工作量证明到权益证明

进入权益证明

区块链的非常基本原则之一是去中心化，这意味着在参与者网络中分配权力和控制权。好吧，权益证明（PoS）通过授权用户成为保护网络和验证交易的直接贡献者，将其提升到了一个新的水平。

但是，“质押”如何运作？它对个人和整个生态系统真正意味着什么？让我们探索 PoS 的民主化潜力。

权益证明算法最早于 2011 年在 Bitcointalk 论坛 上提出。实际上，它被建议用来解决 Proof of Work 中存在的问题。这两者具有完全相同的目的，即在区块链上达成共识，但是，它以非常不同的方式来实现。参与者实际上证明他们拥有一些已质押的代币，而不是需要提供计算密集型的证明。

在比特币中使用的共识算法 PoW 中，矿工必须解决复杂的数学难题才能将新区块添加到链中。PoS 没有使用计算能力，而是使用经济激励来保护网络。验证者是将他们的加密货币持有量“质押”作为抵押品的参与者，本质上是在保证交易的有效性。他们质押的代币越多，他们成为验证交易并将新区块添加到链中的人的机会就越大。

此下的质押机制将验证者的利益与网络的整体福祉联系起来。验证者通常会获得一些交易费用和新铸造的代币作为奖励。那些试图作弊或扰乱网络的人将面临惩罚，这意味着损失质押的代币。

除了安全优势外，PoS 还具有出色的效率和可扩展性优势。它减少了区块链技术的生态足迹，因为它不需要消耗大量电力的挖矿。此外，PoS 能够处理更高的交易吞吐量，从而使共识更适合需要快速高效处理的应用程序。

PoS 的技术优势

能源效率： PoS 共识不需要消耗挖矿所消耗的电力，因此，它更加环保。例如，以太坊从 PoW 过渡到 PoS（称为“合并”）导致能源消耗[减少 99.95%] (https://ethereum.org/en/roadmap/merge/)

可扩展性： 基于 PoS 的网络可以支持更高的交易吞吐量，因此更适合需要快速高效处理的应用程序。例如，在 PoW 上运行的以太坊每秒能够处理 15 个交易 (tps)，而在切换到 PoS 后，以太坊的目标是处理高达 100,000 tps。

安全性： PoS 中的经济激励使得恶意行为变得不利，这最终迫使验证者以符合网络最大利益的方式行事。在权益证明网络中执行 51% 攻击仍然非常有可能，但这一次，攻击者必须拥有超过一半的质押资产。除此之外，任何恶意行事或验证欺诈性交易的验证者都有可能损失其质押资产。

减少中心化： 权益证明的主要优势在于区块链生态系统的去中心化和本质上的民主性可能会增加。这可能是因为，从设计上来说，对于那些想要成为验证者（实际验证交易并维护网络完整性的参与者）的人来说，它的准入门槛要低得多。

更快的最终性： 这里的“最终性”是指可以假定交易已被不可逆转地确认并不可更改地设置到区块链中的时间。对于任何区块链应用程序，最终性的速度在使用性和实用性方面都很重要。与工作量证明 (PoW) 系统相比，权益证明系统通常提供更快的最终性，并且这种性能差异对用户体验有很大的影响。

包容性： 权益证明相对于工作量证明的另一个强大优势是包容性。在 PoS 网络上，任何拥有一定数量加密货币的人都可以成为验证者，从而减少了像 PoW 区块链中那样对昂贵挖矿硬件的需求。DPoS 机制使小持有者能够委托他们的代币，并仍然参与协议质押。通过这种方式，更多的用户可以参与保护网络及其去中心化，同时获得回报。

权益证明如何工作

“质押”的概念是 PoS 的基石。为了参与共识，每个用户都需要锁定一些区块链原生加密货币，这将作为质押。这是验证者应该以诚信行事并支持生态系统的一种财务承诺。质押越大，潜在的回报也越大。

验证者选择：公平的抽奖

验证者被伪随机地选择来创建新区块和验证交易。为了平衡财富和承诺，共识算法利用了质押期限和节点的净值。

这通过以下方法实现：

随机区块选择： 验证者以随机方式选择，根据最低哈希值（加密指纹）和最高质押额进行随机选择。这种方法确保了分布中的随机性与财富和机会有关。

币龄选择： 该算法考虑的另一件事是验证者的币被质押的时间。“币龄”的计算方式为天数乘以质押的币数。当节点创建区块时，节点的币龄变为零，因此大型质押持有者可能不会垄断此过程。节点在特定时间之前也无法创建另一个区块。

验证者年龄： 它表示节点成为验证者的时间。较旧的节点获得选择的机会更高。

锻造过程

一旦选择了验证者，它就应该承担起验证下一个提议区块中所包含的一组交易的责任。他将验证每笔交易的有效性，以确保发送者有足够的资金并且交易符合网络规则。如果交易有效，验证者会将区块添加到区块链中，扩展链并从而确认其中的交易。

奖励系统

验证者被激励去做这项工作，并因其在保护网络方面的服务而获得奖励。这些奖励可能以与他们创建的区块中的交易相关的交易费用的形式出现，并且取决于特定区块链的代币经济学。

现实世界的实施：领先的 PoS 区块链

许多著名的区块链项目已经实施了 PoS 及其变体：

• 以太坊 2.0：这是备受期待的以太坊升级，最终将平台从 PoW 过渡到 PoS。

• Osmosis 是 Cosmos 生态系统中首屈一指的跨链 DeFi 中心和 DeX，它利用权益证明和创新的 Superfluid Staking 概念，允许同时使用质押的 OSMO 代币作为池中的流动性。

• Sui 是一个与其他区块链非常不同的 Layer 1 区块链。它遵循基于 DAG 的共识协议 Mysticeti，该协议针对低延迟和高吞吐量进行了优化，并结合了委托权益证明系统。

• Akash Network：Akash 以一种有趣的方式使用 PoS，将共识模型嵌套在其去中心化云计算市场中应用的逆向拍卖模型中。

• Sei 是一个针对交易优化的 Layer 1 区块链。它使用 Twin-Turbo 共识机制，该机制将 PoS 元素与创新的订单匹配引擎相结合。

最后，权益证明代表了区块链发展道路上的一个重要里程碑。这不仅是一个技术上的变化，而且还将导致一个更加民主和包容的区块链生态系统。长期以来，PoS 允许代币持有者积极参与网络的治理，从而将权力赋予用户并推动创新，尤其是在快速增长的 DeFi 领域内。

像以太坊这样的主要项目已经成功完成了向 PoS 的过渡，树立了一个强大的可行性和潜力榜样。这表明即使是大型、已建立的网络也可以利用 PoS，并可能促进其更广泛的传播。随着 PoS 的不断改进，它很可能会成为 Web3（去中心化互联网）的基石，从而允许在创建新应用程序和服务方面进行进一步的创造力。

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