什么是权益证明（PoS）？

权益证明（Proof of Stake，PoS）是一种在区块链技术中使用的共识算法，与工作量证明（Proof of Work，PoW）不同，它根据参与者持有的加密货币数量（即权益）来决定其获得记账权的概率。持有更多加密货币的参与者更有可能被选为记账节点。

什么是权益证明（PoS）

权益证明算法于2011年在Bitcointalk上提出论坛和加密货币PeerCoin于2012年首次实施了该协议。该算法需要网络参与者–加密货币所有者，他们加入团体并将他们的代币开采权委托给一个参与者，该参与者为所有受托人形成一个参与者池。这样的网络节点称为节点。

权益证明系统是作为工作量证明（PoW）的替代方案创建的，旨在克服其缺点，例如巨大的计算能力消耗。

验证器

在权益证明区块链中，被选出的验证者根据自己的权益质押情况产出下一个区块。

尽管通常会设计随机函数来避免共识抢跑，但权益质押数额较大的验证者生成下个区块的机会也的确更大。区块先由部分验证者提交，然后向其他验证者播送，由这些验证者核实后将获得批准的区块添加到区块链。

权益证明-验证器图解

网络获得的好处

权益证明在设计上具有多项富于吸引力的要素。值得注意的是，由于激励方式以经济为动力，发放原生代币作为奖励，PoS得以绕开工作量证明中抽奖般的计算过程。这种设计在性能和安全性方面带来了一些重要影响。

在性能方面，PoS具备“快速最终性”共识的设计，在每秒链上交易（TPS）和网络转账实际结算方面的表现都更加优异。

而在安全方面，验证者也更有动力在生成区块以及批准交易时诚实行事，原因有以下两点：

1. 验证者有可能控制相当大一部分网络代币，这在经济上激励他们维护链上安全。否则他们就将面临安全漏洞对自己手中代币价格造成负面影响的窘境。
2. 如果验证者选择恶意操作并生成虚假区块，那他们为了生成区块而按照锁定机制所质押的权益就会面临着遭到“削减”或被剥夺控制权的威胁。

加密货币所有者获得的好处

不想亲自担任验证者的加密货币所有者也可以通过参与网络生态系统获得奖励。现在有多种通过权益质押产生收入的方法。其规则取决于您所使用的区块链。

持有奖励–用户只需让加密货币在自己的钱包里放上一段时间，即可赚取奖励。无需为钱包内的币采取任何具体的权益质押操作。奖励将取决于持有者钱包内币的数量，经常还取决于存放时间。此类奖励的申领可能由协议自动执行，也可能需要用户操作。

参与/委托奖励–用户将自己的部分权益委托给负责保护网络的验证者。验证者与委托权益给自己的用户分享部分权益质押收入，由此产生奖励。此类奖励既可能由协议自动执行，也可能取决于验证者的善意。

权益证明（PoS）算法的优点

环保

加密技术的可持续性是一个尖锐的问题，因为挖掘新货币和维护区块链系统的其他重要过程的功耗都很高。

与其他类型的算法不同，PoS是一种节能算法，由于该共识机制运行所依据的数学模型的优化，因此不需要高消耗。这使得减少能源消耗成为可能，并多次降低采矿过程中对环境的危害程度。

高安全等级

51%攻击是区块链网络攻击。它由一个人、团体或组织获得大部分哈希率（哈希能力）的控制权。在这种情况下，黑客将有权使攻击者重新排序或删除交易。例如，删除交易使黑客能够多次使用加密货币（双重交易）。黑客可以阻止交易确认或其他矿工的挖矿，这可能会引发网络故障。

以PoS算法为例，要进行“51%攻击”，就需要占有整个加密货币网络的一半以上，这是一笔巨额资金，即使攻击者收集到这些一定数量，攻击将在经济上变得不合理。

低佣金

通常，佣金数额成为矿工的绊脚石。在某种程度上，使用PoS系统挖矿是许多在分布式账本网络中挖掘新区块的专家的最佳选择。系统验证交易的速度快，佣金低，工作方便，可以在区块链网络中挖掘新区块时取得很高的成果。

与工作量证明（PoW）共识系统相比，PoS为挖掘新区块提供了非常低的费用，这仍然依赖于区块链网络。

权益证明（PoS）算法的缺点

高度集中化

这些钱通常由少数人持有。例如，一开始，很难为ICO选择一个价格，既能吸引最大数量的买家，又能保证大量资金不落入一个人手中。

当货币积累时，节点在网络上获得大量处理能力，所有者可以投票决定网络的进一步发展。这对许多矿工的这种共识机制的可信度产生了负面影响。

“无利害关系”问题

参与者的真实工作证明受到物理定律的保证。如果有罪，他们不能“拆毁”设备并取回电力。这是一种实质性的惩罚，他们浪费了电力，没有赚到钱。

在股权证明中，惩罚只存在于系统内：不道德的玩家将失去他被冻结的存款。用户一旦提现，就刀枪不入。这就是无利害关系–攻击者通过移除他的资金来创建货币分叉的威胁。

局限性

要作为验证者参与网络，你必须购买一种加密货币，为此，你必须花费数字货币，也就是说，你必须以某种方式投资于这项业务。

有时，网络的要求可能很高，不是每个人都能负担得起。另一方面，验证者的比率越高，它被选中来验证一个交易块的机会就越大。

但是在任何情况下都有机会：有些区块不是由一个人检查的，而是例如由一组人同时检查的。顶级验证者有目的地购买代币并将它们集中在一起以赚取尽可能多的钱。

使用PoS共识机制的区块链

大多数后以太坊区块链都使用权益证明共识机制。通常，每种机制都会根据网络的需要进行修改。我们将在下面更详细地研究它们。以太坊本身现在已经通过以太坊2.0更新过渡到权益证明共识机制。

Ethereum

以太坊是一个通用的智能合约平台，可用于运行去中心化应用程序，其主要价值不是它的原生以太币（ETH），而是EVM虚拟机提供的机会。

以太币过去运行的PoW算法需要不断解决复杂的数学问题。为此，矿工们用强大的计算机设备创建了巨大的农场，这些设备消耗了千兆瓦的电力。切换到PoS后，只需在连接到互联网的以太坊钱包中存钱即可验证交易。无需使用矿场，节省了整个国家消耗的能源。

Polkadot

Polkadot是一种基于PoS共识算法的网络协议，允许在区块链之间传输任何数据（不仅仅是代币）。这意味着该网络是一个真正的多链应用环境，其中诸如链间注册和链间计算之类的事情是可能的。

简单来说就是：在以太坊网络中，注册分配只发生在给定网络（链）内的用户之间。相比之下，在Polkadot中，信息存储在运行在集成到该协议中的所有网络上的设备上。

Avalanche

Avalanche（AVAX）是由AvaLabs创建的创新一级智能合约平台。它是一种通用区块链，优先考虑去中心化、安全性和可扩展性，同时降低成本并提供高速交易。

Avalanche网络由三个独立的区块链组成：X链、C链和P链。每条链都有一个单独的目标，这与比特币（BTC）和以太坊（ETH）使用的方法截然不同，在这些方法中，所有节点都会检查所有交易。这种计算任务的分离在不牺牲分散性的情况下为Avalanche提供了更高的吞吐量。

Solana

Solana是一种创新的加密系统，旨在支持可扩展的去中心化应用程序（DApp）。Solana的一个关键区别特征是其权益证明（PoS）共识系统，该系统由TowerConsensus支持。它是实用拜占庭容错（PBFT）系统的变体，它允许分布式网络在受到恶意节点攻击的情况下达成共识。

TowerConsensus使用这个同步时钟来减少验证交易所需的处理能力，因为它不再需要计算以前交易的时间戳。这有助于Solana实现优于大多数竞争对手的吞吐量。

Cardano

Cardano是一个基于权益证明的去中心化且可扩展的开源分布式账本平台。我们这个时代最稳定、可靠和经过数学验证的区块链之一。Cardano的创建是为了执行类似的任务，例如启动智能合约和创建DApp。

特别是权益证明（PoS）协议的开发和使用将Cardano智能合约提升到一个新的水平，提供高吞吐量和交易速度并使DApps可供所有参与者使用，并解决了与Cardano的互操作性问题。