一文了解PoW和PoS

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Allen
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一文了解PoW和PoS

區塊鏈的世界中,普遍有兩種主流共識機制。分別是工作量證明機制(Proof-of-Work,PoW),還有權益證明共識機制(Proof-of-Stake,PoS)。這個所謂的證明共識機制,其實就是一個大家認可的記帳方式。以往人們為了避免有人惡意竄改帳本,在挖礦的過程普遍採用工作量證明機制(Proof-of-Work,PoW)。不過,由於後來人們意識到PoW需要消耗的能源甚多,關於環保的議題備受關注,因此近年人們逐漸採用另一個機制—權益證明共識機制(Proof-of-Stake,PoS)。

 

甚麼是工作量證明機制(PoW)?

先講解甚麼是工作量證明機制(PoW)。所謂的工作量證明機制,是以耗用的時間、準備以及能源作為成本,以決定彼此是否擁有記帳權。這整個機制在1993年首次被學者提出,在幣圈的世界裏,最早的區塊鏈比特幣以及以太坊都是採用PoW共識機制。就以比特幣為例,通過調節計算難度,保證每次記帳都需要在全網礦工計算約10~15分鐘內,運用大量的運算能力去解一道複雜的數學題的答案,而這個答案是一個隨機數字。在整個運算的過程中,並不存在既定的運算方式和思路,所有礦工唯一需要做的就是不斷代入隨機數,以最快的時間找出答案。

在PoW的計算法裏,要去破解一個密碼,就需要動用到大量的節點,第一個得到答案的礦工會得到獎勵。至於如何去分配記帳權,其實就取決於礦工工作量佔全網的比例。簡單來說,如果礦工越多,能夠獲得的記帳權就越多,獲得新誕生的幣就越多。 

 

PoW的利與弊

PoW的好處在於任何人都能參與,自由度比較高。由於系統本身需要耗用大量資源去建立,因此若要破壞系統,亦須要動用大量資源,因此安全保障都相對較高。

但PoW的問題亦是顯而易見,因為需要動用大量礦工,在挖礦的過程中會消耗大量能源,有時候耗電量可以媲美一個國家,因此這個機制非常不環保。另一個問題就是,PoW機制很依賴計算的設備,因此擁有設備性能越好的人,在PoW算法之下,可以獲得的獎勵就越多。因此這會形成一種不公的現象。同時間,有人亦認為,大量礦工在礦池中挖礦,導致區塊鏈的算力越來越集中,反而違反了區塊鏈去中心化的原則。

 

甚麼是權益證明共識機制(PoS)?

權益證明(PoS)是在區塊鏈 公鏈中的一個共識機制,它的出現,主要是希望取代工作量證明PoW ,從而減少為了產生新區塊而進行挖礦的大量運算和能源消耗。 PoS是在2011年首次被提出的共識機制,不需要龐大的電腦計算能力,因此近年成為主流的共識機制。

如果將PoS與PoW相比,兩者的差別在於,PoW是礦工算力的比拼,而PoS則是用加密貨幣抵押量來比拼。PoS主張沒有礦工的存在,因此不需要花大筆錢買礦機或繳交鉅額電費,而是必須花錢買加密貨幣,並將這些加密貨幣抵押在智能合約中。PoS的中心運作模式就是,每當你抵押越多的加密貨幣、抵押的時間越長,而且距離上次獲得記帳權相隔越久,獲得下一次記帳權的機率就越高。我們可以把這個抵押幣想像成押金,抵押金的數量,影響你下一次投票時被選為認證者的機率。

這裏上深化一下抵押時長的概念。抵押時長亦即是幣齡,每個抵押的代幣每天都會產生1幣齡,假設有100枚貨幣被抵押了10天,總幣齡就是1,000。如果被系統獲選為挖掘新區塊的認證者,幣齡就會立即歸零並重新開始累積計算。幣齡除了決定獲選為認證者的機率,亦用來計算在取得記帳權時,能夠獲得多少利息獎勵。

PoS的概念和股權分紅制度相若,參與者可以透過持股比重來獲得分紅,在系統裏擁有較多權益的人,自然亦會主動維繫網路系統的安全,關心社群的權益,因此也擁有較高的決定權。就以以太幣為例,在以太幣2.0中,必須質押32個以太幣才能成為認證者,因此亦有一定入場門檻。



PoS的優勝之處

和PoW相比,PoS機制不需要動用大量的電力和設備去競爭挖礦,消除了大量能源消耗的問題,以達致環保的效益。而且,正正是因為不需要動用大量礦工,在PoS共識機制下,每個節點的平均成本較PoW低,經濟負擔相對較低,對節點也比較有利。PoS另一個好處在於其賞罰制度分明,因為每個認證者必須先質押自己的代幣,質押的代幣會被保管在智能合約中,因此認證者一般也不會進行惡意或不尋常的交易,否則抵押的貨幣會遭銷毀 ,認證者本身將遭受一定損失。PoS另一個優點在於,即使認證者擁有一定的話語權,但因為社群的利益等同自己的利益,因此在決策上會以社群整體利益為考量,確保不會有損人利己的行為,以達致整個社群的可持續發展。

 

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