比特幣:最易于小白讀透的POW和POS概念詳解（內含波卡）

有點長，收藏慢慢看，這篇沒配圖。

工作量證明最早是一個經濟學名詞，指系統為達到某一目標而設置的度量方法。簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。早在比特幣出現之前就已經有人探索。

哈希運算是一種最常見的工作量證明機制，即通過計算碰撞出符合條件的哈希值來確定系統做過一定的工作量，此外，你也可以利用卷積求導、大質數分解這些復雜的運算來達到工作量證明的目的。

挖礦即找到合適的哈希值，找到合適的哈希值消耗的計算、內存、電力等能源即為工作量。挖礦本質是一個數學計算過程，有一個“難度值”變量在不斷變化，以維持BTC網絡10分鐘出一個塊。難度值可調整。

上面這段話可以解釋為什么過去有那么多山寨幣，因為只需要稍微改一下POW參數就可誕生一種新的出塊時間的山寨幣，但其本質和BTC并無任何區別（沒有任何智能合約應用，沒有任何實際擁有），然后大肆宣傳欺騙小白。

ETH上的智能合約，也可通過僅修改一些參數值來發行新幣，但沒給出實際的應用。先發幣再說項目，這就是為什么2017 ICO項目，在市場熱度下如雨后春筍，但最后落得一地雞毛。

機構：美聯儲的行動是另一種形式的QE并且脫離劇本:金色財經報道，研究機構Bianco總裁James Bianco表示，美聯儲的行動是另一種形式的量化寬松，完全脫離了新冠和2008年金融危機時的劇本。再加上創紀錄的貼現窗口借款和資產負債表的擴張，美聯儲正在變得越來越寬松。預計未來只有兩種情況會發生，一種是美國當局行動太慢，另一種是“金融危機”惡化。如果當局行動迅速，足以遏制危機，大規模的刺激措施意味著在2023年下半年和2024年到來，美國將出現更嚴重的通脹問題。最好的選擇是每個客戶都自己決定把數千億美元的存款轉回地區性銀行。而只要資金不斷流出地區性銀行，就永遠只有糟糕和更糟糕的選擇。[2023/3/20 13:14:08]

純粹的POS已經在市場上被淘汰，不多說。目前留存的都是POS的變種。比較有名的是EOS的DPoS (Delegated Proof of Stake)?授權股權證明機制和Polkadot的NPOS?(Nominated Proof of Stake) 提名股權證明機制。都是持幣者把自己的幣質押給節點，節點負責出塊維護網絡，如果你投的節點有塊被納入了最終的鏈上，你就能獲得符合投票比例的分紅，這個分紅相當于比特幣網絡里的出塊獎勵。

數據：價值1279萬美元的GEL代幣將于明日凌晨解鎖，占總供應量的10.5%:2月27日消息，Token Unlocks數據顯示，Gelato的GEL代幣將于北京時間2月28日00:00解鎖44,172,450枚IMX，價值約1279萬美元，占總供應量（4.2億枚）的10.5%。其中，此次解鎖的IMX全部系私人投資者解鎖。[2023/2/27 12:31:20]

這和做生意投資很像，有人融資做事，你投，賺了一起按比例分，虧了按比例虧（如果不出塊，或者驗證了錯誤的塊，網絡會沒收這個節點的幣），也就是在POS里面，正確很重要，認真干活，正確做事才能拿到網絡獎勵。

兩相比較，POW像古時的比武，誰算力大誰就更容易碰出隨機值贏得比賽獲得獎勵。POS則是文明人的游戲規則，大家合作共贏，共享盛宴，不管投給節點的票多還是少，只要是能為網絡持續工作的節點，都會獲得網絡的獎勵。

總結：POW機制是干的越多，得到越多；POS機制是持有越多，獲得越多。

補充：EOS的DPOS只選取21個大節點，獲得多少的網絡獎勵是由質押幣數量多少決定。Polkadot的NPOS有1000個節點，節點勝出是根據質押幣數量和幣地址分散度共同決定，且只要是有效節點，無論質押幣的總數是多少，都會給每個節點發放同等數量的DOT作為獎勵。

Compound調整借貸上限提案獲得通過:11月29日消息，去中心化金融借貸平臺Compound Finance調整借貸上限的提案已獲得通過。該平臺將會更新參數以保持協議的整體風險承受能力，防止“清算級聯造成的破產風險”、 “高利用率風險”，同時在特定資產之間進行風險權衡。

Compound上流動性較低的Token將受到一定影響，比如Yearn.finance的Token借貸上限從1500枚減少到僅20枚，WBTC的借貸上限已降至1,250枚，Uniswap和COMP的借貸上限分別從1125萬枚和15萬枚降低至55萬枚和1.8萬枚。（Cointelgraph）[2022/11/29 21:09:13]

這說明DPOS容易造成大戶聯合合作，使網絡中心化、內卷化競爭，NPOS則更加去中心化，因為要滿足足夠多的代幣持有者足夠地分散，這是一個進步，是一個行業發展合理但又驚喜的進步。

當然無論POW還是POS,其中最重要的因素還是代幣的經濟價值，經濟價值越高需要攻擊網絡的成本就越高。這個不在這討論。

1、公平性

POW公平的把記賬權分派給節點，但容易形成算力集中化，財團抱團，個體難參與。POS有很多變種，但波卡的NPOS保證了節點被隨機性分散化組合，比POW更加公平。

沙特爆冷戰勝阿根廷，沙特主題NFT銷量增加超3倍:11月23日消息，據外媒報道，在昨晚卡塔爾世界杯沙特阿拉伯2比1爆冷擊敗奪冠熱門阿根廷后，沙特主題的NFT系列“沙特人”的銷量激增387%。與此同時，阿根廷球迷代幣ARG在過去24小時內下跌24.82%，目前價格為5.28美元。

據悉，球迷代幣在世界杯開始前經歷了大幅修正，包括葡萄牙(POR)和巴西(BFT)在內的其他球迷代幣在周一都出現了下跌，表現不及比特幣(BTC)和以太幣(ETH)。（CoinDesk）[2022/11/23 7:59:25]

2、網絡性能

比特幣和以太坊的擁堵已經有目共睹，但是在區塊鏈逐漸崛起的時代，如果往后需要更多的區塊鏈，怎么保證吞吐量和安全？

（1）吞吐量：

POS系統可容納的吞吐量比POW鏈高。

因為POS共識協議并不以浪費一些現實能耗為基礎，區塊時間和協議就可以更快的發生，這一點的邏輯是：POW面臨的挑戰的解決方案是不必在確定一個塊之前就找到，因此創建一個塊的開銷可以減少到只需要創建和分發塊的成本。

3天前32萬枚ETH從Crypto.com轉至Gate.io:10月24日消息，Nansen首席執行官Alex Svanevik發推稱，3天前有32萬枚ETH（約4.28億美元）從加密交易所Crypto.com轉移至Gate.io。[2022/10/24 16:37:00]

（2）安全性：

POW的安全性靠算力，POS的安全性主要靠代幣分散化持有且綁定。

POS系統的安全通過綁定的資產保護，而不是類似POW需要花費很多消耗（花費流動性機會成本以及消耗電力）。POS的工作方式是選擇一組具有已知經濟身份的驗證者，鎖定代幣，以換取獲得“驗證”或參與共識過程的權利。如果他們發現執行了錯誤的程序，就會被懲罰：部分或者全部的鎖定代幣會被銷毀。這對不良行為提供了很好的抑制作用。POW沒有類似的獎懲機制，僅僅是損失算力（電力）成本而已。

破壞POW系統需要掌握51%以上算力，目前，排名前三的礦池算力加在一起已經超過51%，但攻擊從未發生過。因為只要發生一次51%的攻擊，比特幣網絡的金字招牌“可信度”就蕩然無存，幣價跳水，這對靠挖礦獲得幣而從而獲得收益的礦工及其不劃算，何必自己砸自己。也就是說攻擊的代價會極大可能的高于誠實挖礦，所以都選擇不攻擊，這是個博弈的問題。（實際高于30%就可以發起攻擊，但是高于51%就是鐵定會攻擊成功）。

傳統POS鏈的共識需要2/3以上的驗證者組同意所有發生在layer1上的事務：所有作為鏈狀態機一部分的邏輯都要被認可。即，每個人都需要驗證網絡所有的信息。然而，驗證者可能基于收到異步網絡不同的信息，對系統有不同的看法。這讓對鏈最新狀態達成一致變得困難。

意思是說，POS的吞吐量更高，更加節能，創建一個區塊消耗的時間成本和網絡資源成本更低。但是POS需要全網2/3的驗證者達成共識才能確定網絡的最新狀態，驗證者們可能收到異步網絡的不同信息，對系統的最新狀態看法不一致，這就會導致網絡的最新狀態不容易確認。

這也是波卡極致分片架構設計的考慮點之一：不需要每個節點參與者驗證每一筆交易，只需要每個節點參與檢查一部分交易即可。每個節點參與者檢查交易的某些子集，就使得拜占庭中有了足夠的冗余，任意惡意的參與者就無法潛入無效的交易中，至少在沒有被發現并受到削減的情況下，這些交易不能被還原，即在那些交易被恢復的情況一定會被發現受到懲罰。

另外，很多人喜歡拿以太坊和波卡做對比，從技術上來說，波卡是更新的一代，自然更高級。但客觀的看待以太坊，它在最初創立的時候就想用POS共識，但當時POS共識還不如現在成熟，且POW的可靠性高，所以選擇了后者，后者正是由于其對出塊的時間的限制，網絡轉賬更可靠，更能減少惡意交易，這和利用POW算法來杜絕垃圾郵件是一個道理。

與此同時，需要注意的是，POW是概率性共識，可能網絡中的兩個節點同時碰撞出同一個正確的哈希值，這個時候就會出現我們說的硬分岔（概率性終態確定）。

POS的共識，是確定了參與驗證的節點集合，這些節點采用的是類PBFT共識，類似于有序輪換者出塊。變種的波卡的NPOS是需要首先超過一半的簽名才算有效，簽名者不可以重復，這保證了每一輪只可能有一個節點獲得出塊權，是一種確定性的共識?。

由此可見，一般POS的安全性是低于POW的，因為驗證人集合已知，而且數量不多，不像POW需要足夠算力才能攻擊，POS中聯合驗證人中一定比例的節點作惡就能攻擊。那么如何提高POS的安全性呢？

（1）懲罰機制：即消減（slash）或者沒收（chill）；

（2）與多種算法協作，取長補短：好比波卡的分片和POS結合在一起相互協調，利用架構的交互性，集中資金保護所有鏈：允許一條平行鏈的Host可以為很多平行鏈提供完全的安全保證，而不是部分資金保護部分鏈，形成資金低效和浪費的狀態；甚至不需要所有參與者檢查所有的狀態轉換。同時又結合了隨機選舉驗證者節點組和GRANDP&BABE來保證網絡整體運行安全。

綜上，在網絡性能方面，POS的吞吐量更高，安全性能需要多種算法協作。

3、資源利用

POS算法幾乎沒有資源消耗，唯一消耗的是網絡帶寬資源。POW挖礦經歷了CPU/GPU/ASIC芯片一系列的迭代，這些都是為了更加高效地挖出幣，過程中消耗大量電力、算力、以及硬件資源，可以說是資源浪費。但換個角度，POW挖礦形成了一套完整的產業鏈：水電站、網絡、礦機制造等等，只是網絡找到合適的哈希值實際上并沒有其他的作用，僅僅是挖到了幣。

4、去中心化

在波卡的NPOS出現之前，無論是POW還是POS，都會逐漸演化出權利集中的問題。傳統POS存在大戶互相投票，互相推舉為大節點的現象，讓老百姓參與的機會少；且由于沒有民主公投這樣的明確網絡問題解決機制，就形成了和POW礦池挖礦類似的價值回路必須要通過外部輸入，其安全性不直接與使用者相關，而是要通過大節點或者礦工這類媒介來完成（不過筆者以為挖礦集中化和專業是很正常的事情，天下熙熙皆為利來，天下攘攘皆為利往。只是集中化帶來的結果違背了區塊鏈網絡初衷）。

綜上所述：

POW是靠誰的算力大取勝獲得網絡獎勵，但并不是算力大就一定能獲得，且會造成資源浪費；POW雖然網絡慢，但是可靠性更高。

POS是靠質押綁定來獲得獎勵，質押的多獲得的多，沒有額外的消耗。網絡安全性相對更弱，但可通過與其它算法協同合作來提高安全性。

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