CertiK乾貨分享| 全面詳解工作證明機制（PoW）和權益證明機制（PoS）

共識機制是我們在了解區塊鏈後常常會聽到的詞彙。

但如果你和朋友聊天，滿嘴PoW、PoS，那你的朋友也許會是這樣：

一方面，作為同樣可保障區塊鍊網絡安全且擁有驗證交易功能的共識機制，它們都可以使用符合網絡規則的交易來更新賬本，礦工也都可以通過這兩個共識機制來得到挖礦獎勵。

另一方面，作為不同的共識機制，分別具備其自身的效率和權衡是理所應當的。

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雙花

如果一位女士在不知情的情況下與一位已婚男士舉辦了婚禮，那男士就相當於發起了一次“雙花攻擊”——假裝未婚，娶到了兩位妻子。

雙花又名雙重支付，是功能性數字貨幣網絡的主要障礙。

對於現實支付來說，有句話叫做“一手交錢，一手交貨”，但是對於數字貨幣來說，假如其所處的網絡環境並不安全，那完全可以“一手假裝交錢，一手交貨”。

比如張三想用一根棒棒糖換李四的一套房，如果沒有共識機制，那麼沒人能證明李四是否同意此筆交易，也沒有人能證明此筆交易是否完成。

幸運的是，亞當·貝克（Adam Back）與哈希現金（HashCash）、戴偉（Wei Dai）與B幣（B-Money）、尼克·薩博（Nick Szabo）與比特黃金（Bit Gold）——提供了解決這一問題的不同方法。

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工作證明機制（PoW）

PoW很好解釋，其實就像我們日常工作那樣的按勞分配。

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PoW的優勢

PoW的最大優勢就是其安全性，同時是比特幣以及其他PoW鏈去中心化的基礎。

礦工必須投入真正的資源（以計算硬件和電力等形式），因此任何人都需要獲得網絡一半以上的算力才可以實現惡意攻擊（51%攻擊）。

儘管面對日益嚴峻的能源枯竭，PoW逐漸無法覆蓋所有需求，但它仍是保障並確保數萬億美元安全交易的主要機制之一。

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PoW的劣勢

一方面，PoW其實並不能阻止51%攻擊，只是讓攻擊的成本變得非常高，因此哈希值較低的小型網絡已經逐步成為了此類攻擊的受害者。

另一方面，PoW的能源損耗一直是它廣受詬病的原因。

一個礦場運行著數以萬計的挖礦設備，耗費著現實世界中大量的電能能源。目前的世界已經進入與自然和諧的階段，投資的ESG（環境、社會和治理）效應是許多機構首先考慮的問題。

很多頭條新聞宣稱比特幣每年使用的能源甚至高於挪威一整個國家一年的消耗。

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權益證明機制（PoS）

因為愈演愈烈的能源爭論，PoS作為PoW的替代共識機制出現了。

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PoS的優勢

顯而易見，不存在挖礦這一行為後，過度能源消耗的問題得到了解決。

因此以太坊迅速將自身機制由PoW轉為了PoS，並預估這一轉變將使以太坊的網絡能耗降低99%。

而作為大大增加以太坊基礎鏈吞吐量的擴展解決方案的分片技術也需要PoS機制的支持。

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PoS的劣勢

就像是算力最高的礦工可以最快打包區塊得到獎勵一樣，在PoS中，質押代幣最多的驗證者也可以最快得到驗證資格獲取獎勵。這將導致“越富的越富，越窮的越窮”。

因此PoS無法解決PoW網絡中出現的中心化問題。

更為難以解決的是分叉問題。

PoS機制會無法避免的引發無成本利益，從而導致頻繁分叉。對於PoW來說，即便一個礦工在分叉的新鏈上投入所有算力，也很難會有新礦工想要加入，因為穩定和龐大的鏈的收益會更加可觀，也更安全。

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寫在結尾

兩種共識機制其實都是驗證交易的可行方式。

相比較而言，PoW在比特幣網絡上堪稱完美，它通過數學共識機制使用現實的資源來支持比特幣的發行，而PoS更為經濟，減少了能源的損耗。

以太坊作為第二大數字貨幣，選擇從PoW機制轉變為PoS機制，將是對共識機制的一次重大考驗。

區塊鍊網絡擁有不同的應用場景及目標，因此不同的區塊鏈系統採用了不同的共識算法有助於該領域的進一步完善。

未來也許會出現將PoW和PoS的優勢結合起來的全新共識機制，那麼到了那個時候，區塊鏈也將迎來又一次的飛躍式發展。