區塊鏈共識算法比較指南：PoW vs. PoS

區塊鏈技術的去中心化分佈式網絡創建了一個沒有腐敗的系統，並提供更高的安全性、透明度和不變性：你已經知道了！ 但是，你有沒有問過自己，一個沒有中央權威的系統是如何管理的，或者交易決策是如何得到驗證的？

區塊鏈技術最重要的承諾之一是無需信任的點對點系統，社區可以幫助驗證交易是否真實。 然而，你有沒有想過這是怎麼發生的？ 好吧，不同的區塊鏈使用不同的方法，稱為區塊鏈共識算法。

這些算法也稱為共識協議，是網絡運行的一組規則。 如果這聽起來很有趣，請閱讀我們的綜合指南，了解什麼是區塊鏈共識算法、它們的目標、它們的工作原理，以及當今使用的兩種最流行算法之間的區別。

區塊鏈如何運作

區塊鍊是一種用於記錄無法更改或黑客入侵的信息的系統。 區塊鏈也稱為分佈式賬本技術 (DLT)，它使用去中心化加密哈希來創建安全透明的數字資產歷史記錄。

雖然區塊鏈在一個更複雜的系統上運行，但這個類比在某種程度上解釋了它是如何工作的——關於區塊鏈如何工作的最簡單的說明是谷歌文檔。 您可以在團隊內共享和分發通過 Google 文檔創建的任何文檔，而不是複制和傳輸它們。

Google Docs 使用分散的分發鏈，使所有團隊成員能夠同時訪問文檔。 對文檔所做的所有更改都實時記錄並且是透明的，因為沒有成員被鎖定。

塊鏈上的每個塊都承載多個事務。 每次用戶在區塊鏈上添加新交易時，交易記錄都會添加到所有參與者分類賬中。

類似地，每當用戶更改鏈中的一個塊時，所有參與的計算機都會清楚地知道已進行了更改。 任何意圖破壞系統的黑客都必須在鏈的每個分佈式版本中更改鏈中的所有塊。

什麼是區塊鏈共識機制？

共識機制是一種公式，任何沒有上級中央權力機構的人都可以通過該公式做出決定並確保遵守協議。 區塊鏈共識算法是指區塊鍊網絡中的用戶或節點就區塊鏈的實時狀態達成一致或共識的過程。

共識協議使區塊鍊網絡能夠實現可靠性並在不同票據之間建立信任，同時保證分佈式賬本的安全性。 共識算法成為區塊鏈內每個區塊鏈應用程序或 DApps 項目不可或缺的一部分。

區塊鏈共識機制通常負責以下三件事：

• 他們確保鏈中的下一個區塊是唯一正確的事實版本。
• 它們可以防止惡意攻擊者獲得 51% 的哈希算力並篡奪系統，並成功分叉鏈條。
• 它們保證網絡的可靠性，包括多個節點，這是最重要的方面之一，因為它肯定了網絡的完整性。 共識機制最關鍵的要素是確保用戶不會兩次花費相同的加密貨幣（雙重支出）。

信用卡和借記卡公司等其他金融服務提供商不運行共識機制，因為與區塊鏈公司不同，這些公司控制著他們的網絡。 每當您使用他們的信用卡時，系統都會將信息發送到中央數據庫。 信用卡用戶認為，公司可以在交易過程中保護他們的數據和各自訂單的流程。

由於只有信用卡公司控制其整個網絡，因此他們保留撤銷或審查任何交易的權利。 除了審查權和無法解決爭端之外，大多數集中式數據庫極易受到黑客攻擊和腐敗的風險。

進入區塊鍊和加密貨幣時代； 在去中心化網絡中進行可信、不可變和可追踪的點對點交易成為可能。 由於此類網絡中沒有中央或上級權威來強制遵守既定規則，因此不同類型的區塊鏈共識算法可確保網絡中的每個參與者都同意並根據規則進行遊戲。

區塊鏈共識機制的目標

以下是區塊鏈共識機制的主要目標。

#1。 統一協議

達成統一協議是共識機制的主要目標之一。 區塊鏈分佈式網絡中嵌入的協議可確保在此過程中輸入的所有數據真實準確，並且賬本狀態保持最新。 因此，用戶無需與同行建立信任就可以進行交易。

#2。 建立共同的經濟激勵機制

由於區塊鍊是一個自我調節的無信任系統，所有參與者的利益必須保持一致。 在這種情況下，區塊鏈共識算法會在調節經濟激勵的同時獎勵那些守規矩的人並懲罰不良行為者。

#3。 公平與公正

共識協議確保所有感興趣的用戶都可以使用相同的基礎知識參與網絡。 因此，它證明了區塊鏈系統的去中心化和開源方面是合理的。

#4。 排除故障

共識機制方法還確保區塊鍊是一致的、可靠的、無故障的，這意味著系統可以在任何時候獨立工作，包括在故障和威脅中。

區塊鏈共識算法的類型：工作量證明與權益證明

區塊鏈生態系統中有許多共識算法，還有更多仍在開發中。 因此，每個用戶或創業者都必須熟悉不同共識機制的特點，知道如何識別差的。 在學習了區塊鏈共識算法的基礎知識之後，是時候發現兩種最流行的共識方法的優缺點了。

工作量證明（PoW）和權益證明（PoS）是使用最廣泛的區塊鏈共識方法。 兩者都規範了點對點交易的驗證過程，並在沒有中央授權的情況下將其添加到區塊鏈的公共分佈式賬本中。 了解 PoW 與 PoS 之間的差異可以幫助您輕鬆評估投資組合中的加密貨幣。

什麼是工作量證明 (PoW)？

工作量證明共識方法於 1990 年代初首次亮相，用於處理垃圾郵件。 其背後的想法是，計算機在發送電子郵件之前需要執行少量工作。 雖然這項工作對於發送一兩封合法電子郵件的任何人來說都是微不足道的，但對於任何打算發送大量電子郵件的人來說，它需要大量的資源和計算能力。 比特幣的創造者中本聰是第一個在比特幣白皮書中應用數字貨幣技術的人。

一個。 區塊鏈訂購

您已經知道區塊鏈由代表按時間順序排列的交易組的一串區塊組成。 基於工作量證明的區塊鏈中的第一個塊被硬編碼到軟件中，稱為塊 0 或創世塊。 雖然第一個塊不引用任何先前的塊，但進入區塊鏈的所有其他塊都必須引用先前的塊。 每個人都攜帶一份更新分類帳的副本。

b. 能源使用

工作證明算法使用競爭性競賽來確定參與者（加密貨幣礦工）中的誰可以調整分類賬。 礦工必須使用計算能力才能有資格提出符合網絡規則的有效區塊。

運行比特幣軟件的計算機（稱為節點）驗證交易、防止雙重支出並確定任何提議的區塊是否應該加入鏈中。 比特幣礦工相互競爭，通過稱為散列的過程解決複雜的數學求和，從而有機會創建新區塊。 數學問題很難解決，但網絡可以很容易地驗證正確的解決方案。

C。 參與

PoW 共識方法將計算能力與密碼學相結合，以建立共識並驗證記錄在區塊鏈中的交易。 參與哈希過程的礦工必須生成數學問題的正確答案，才有資格將新區塊添加到鏈中。

參與的礦工將猜測一串偽隨機數，當這些偽隨機數與區塊中的信息結合併通過哈希函數計算機時，必須提供與算法預先設置的條件相匹配的解決方案。

一旦得出答案，系統就會將獲勝的哈希值廣播到網絡，以便其他礦工可以驗證其有效性。 如果其他礦工驗證了哈希值，則該區塊將被添加到區塊鏈中，成功的礦工將通過區塊獎勵獲得補償。

d. 獎勵分配

挖掘在網絡中被接受為有效的區塊的人會獲得區塊獎勵，通常是一種新的加密貨幣。 對於像比特幣這樣的加密貨幣，區塊鏈在創建給定數量的區塊後系統地減少區塊獎勵金額，以保持資金總量有限和通貨緊縮。

什麼是股權證明（PoS）？

股權證明 (PoS) 共識方法是對 2012 年首次亮相的 PoW 的修正。PoS 共識協議的目標是允許通過所有權參與，而不是僅僅依靠相互競爭的計算機來創建正確的哈希特定的加密貨幣。 目的是主要處理 PoW 的高能耗以確定區塊鏈排序。

PoS 算法使用一組預先確定的因素從硬幣所有者中偽隨機選擇一個節點來向區塊鏈提議下一個塊。 選定節點的作用是驗證塊內交易的有效性，除了簽署塊並將塊提交給區塊鏈進行驗證之外。

一個。 區塊鏈訂購

與 PoW 機制一樣，PoS 共識方法由一串按時間順序排列的區塊組成。 基於 PoS 的區塊鏈中的第一個區塊也被硬編碼到創世區塊軟件中。 添加到區塊鏈的所有後續塊必須引用前一個塊並攜帶更新分類帳的完整副本。 然而，與 PoS 方法不同的是，參與節點不會競爭選擇添加塊。 因此，新塊通常是鍛造或鑄造的，而不是開采的。

b. 能源使用

基於 PoS 的區塊鏈以使用節能係統來確定誰可以提出新區塊而不依賴於高能耗和計算能力而聞名。 PoS 共識機制的支持者將其標榜為一種環保機制，在該機制中，單個節點被分配創建新區塊的業務，而不是相互競爭。

由於 PoW 挖礦和 PoS 鑄幣都需要消耗能源，因此挖礦和鑄幣節點有動力盡可能使用最便宜的電力形式，這些電力通常來自水力發電、風能或太陽能等可再生資源，而不是煤炭等溫室氣體排放源。

雖然 PoS 礦工只需要一個活躍的互聯網資源，這需要少量能源，但另一方面，PoW 礦工必須獲得專門的硬件 (GPU)、採礦設備和其他昂貴的設備才有機會生產一個區塊。

C。 參與

要參與 PoS 共識方法並有機會被選中將區塊添加到鏈中，用戶需要在特定智能合約中抵押或鎖定特定數量的區塊鏈代幣。 您被選中參與的機會取決於您投入的加密貨幣數量。

惡意行為或違反既定規則的用戶最終可能會失去他們的股份作為懲罰。 PoS 算法採用其他幾個決定因素來避免只偏愛最富有的節點，其中一些包括純隨機化或節點下注代幣的次數。

d. 獎勵分配

與 PoW 共識機制一樣，成功提出有效區塊的用戶將獲得區塊獎勵，指的是區塊鏈的加密貨幣。 儘管如此，由於硬幣所有權決定了選擇，一些加密貨幣交易所通過代表用戶下注以換取定期支付來提供質押服務。

PoW 與 PoS：未來屬於哪裡？

我們對工作量證明與權益證明區塊鏈共識算法的判斷是，兩者以不同的方式實現相同的目的。 然而，由於股權證明在市場上仍然相對較新，因此判斷其中哪一個是絕對贏家可能是不公平的。

PoW 一直是大多數原始區塊鏈（如比特幣和以太坊）中的傳統共識機制。 然而，以太坊正在採用新的 PoS 協議，以展示新興共識方法的潛力。

PoW 共識機制經受住了時間的考驗，並證明了自己是保護區塊鏈的一種方式。 但是，它對網絡可擴展性產生了負面影響，從而對交易產生不利影響。 如今，個人很少有機會挖礦，因為擁有巨大計算能力的大型中心化挖礦組織已經接管了它，使得相關成本難以為繼。

另一方面，PoS 算法更節能，其下的網絡具有更高的可擴展性和更高效的交易。 但是，該機制為參與者抵押的加密貨幣提供的安全性較低。

結論

PoS 的出現是為了解決 PoW 機制中固有的缺陷，當然，它在能效方面蓬勃發展。 然而，考慮到比特幣受制於 PoW 而以太坊傾向於 PoS，這兩種區塊鏈共識算法都可能在可預見的未來出現。

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