区块链共识算法比较指南：PoW vs. PoS

区块链技术的去中心化分布式网络创建了一个没有腐败的系统，并提供更高的安全性、透明度和不变性：你已经知道了！ 但是，你有没有问过自己，一个没有中央权威的系统是如何管理的，或者交易决策是如何得到验证的？

区块链技术最重要的承诺之一是无需信任的点对点系统，社区可以帮助验证交易是否真实。 然而，你有没有想过这是怎么发生的？ 好吧，不同的区块链使用不同的方法，称为区块链共识算法。

这些算法也称为共识协议，是网络运行的一组规则。 如果这听起来很有趣，请阅读我们的综合指南，了解什么是区块链共识算法、它们的目标、它们的工作原理，以及当今使用的两种最流行算法之间的区别。

区块链如何运作

区块链是一种用于记录无法更改或黑客入侵的信息的系统。 区块链也称为分布式账本技术 (DLT)，它使用去中心化加密哈希来创建安全透明的数字资产历史记录。

虽然区块链在一个更复杂的系统上运行，但这个类比在某种程度上解释了它是如何工作的——关于区块链如何工作的最简单的说明是谷歌文档。 您可以在团队内共享和分发通过 Google 文档创建的任何文档，而不是复制和传输它们。

Google Docs 使用分散的分发链，使所有团队成员能够同时访问文档。 对文档所做的所有更改都实时记录并且是透明的，因为没有成员被锁定。

块链上的每个块都承载多个事务。 每次用户在区块链上添加新交易时，交易记录都会添加到所有参与者分类账中。

类似地，每当用户更改链中的一个块时，所有参与的计算机都会清楚地知道已进行了更改。 任何意图破坏系统的黑客都必须在链的每个分布式版本中更改链中的所有块。

什么是区块链共识机制？

共识机制是一种公式，任何没有上级中央权力机构的人都可以通过该公式做出决定并确保遵守协议。 区块链共识算法是指区块链网络中的用户或节点就区块链的实时状态达成一致或共识的过程。

共识协议使区块链网络能够实现可靠性并在不同票据之间建立信任，同时保证分布式账本的安全性。 共识算法成为区块链内每个区块链应用程序或 DApps 项目不可或缺的一部分。

区块链共识机制通常负责以下三件事：

• 他们确保链中的下一个区块是唯一正确的事实版本。
• 它们可以防止恶意攻击者获得 51% 的哈希算力并篡夺系统，并成功分叉链条。
• 它们保证网络的可靠性，包括多个节点，这是最重要的方面之一，因为它肯定了网络的完整性。 共识机制最关键的要素是确保用户不会两次花费相同的加密货币（双重支出）。

信用卡和借记卡公司等其他金融服务提供商不运行共识机制，因为与区块链公司不同，这些公司控制着他们的网络。 每当您使用他们的信用卡时，系统都会将信息发送到中央数据库。 信用卡用户认为，公司可以在交易过程中保护他们的数据和各自订单的流程。

由于只有信用卡公司控制其整个网络，因此他们保留撤销或审查任何交易的权利。 除了审查权和无法解决争端之外，大多数集中式数据库极易受到黑客攻击和腐败的风险。

进入区块链和加密货币时代； 在去中心化网络中进行可信、不可变和可追踪的点对点交易成为可能。 由于此类网络中没有中央或上级权威来强制遵守既定规则，因此不同类型的区块链共识算法可确保网络中的每个参与者都同意并根据规则进行游戏。

区块链共识机制的目标

以下是区块链共识机制的主要目标。

#1。 统一协议

达成统一协议是共识机制的主要目标之一。 区块链分布式网络中嵌入的协议可确保在此过程中输入的所有数据真实准确，并且账本状态保持最新。 因此，用户无需与同行建立信任就可以进行交易。

#2。 建立共同的经济激励机制

由于区块链是一个自我调节的无信任系统，所有参与者的利益必须保持一致。 在这种情况下，区块链共识算法会在调节经济激励的同时奖励那些守规矩的人并惩罚不良行为者。

#3。 公平与公正

共识协议确保所有感兴趣的用户都可以使用相同的基础知识参与网络。 因此，它证明了区块链系统的去中心化和开源方面是合理的。

#4。 排除故障

共识机制方法还确保区块链是一致的、可靠的、无故障的，这意味着系统可以在任何时候独立工作，包括在故障和威胁中。

区块链共识算法的类型：工作量证明与权益证明

区块链生态系统中有许多共识算法，还有更多仍在开发中。 因此，每个用户或创业者都必须熟悉不同共识机制的特点，知道如何识别差的。 在学习了区块链共识算法的基础知识之后，是时候发现两种最流行的共识方法的优缺点了。

工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）是使用最广泛的区块链共识方法。 两者都规范了点对点交易的验证过程，并在没有中央授权的情况下将其添加到区块链的公共分布式账本中。 了解 PoW 与 PoS 之间的差异可以帮助您轻松评估投资组合中的加密货币。

什么是工作量证明 (PoW)？

工作量证明共识方法于 1990 年代初首次亮相，用于处理垃圾邮件。 其背后的想法是，计算机在发送电子邮件之前需要执行少量工作。 虽然这项工作对于发送一两封合法电子邮件的任何人来说都是微不足道的，但对于任何打算发送大量电子邮件的人来说，它需要大量的资源和计算能力。 比特币的创造者中本聪是第一个在比特币白皮书中应用数字货币技术的人。

一个。 区块链订购

您已经知道区块链由代表按时间顺序排列的交易组的一串区块组成。 基于工作量证明的区块链中的第一个块被硬编码到软件中，称为块 0 或创世块。 虽然第一个块不引用任何先前的块，但进入区块链的所有其他块都必须引用先前的块。 每个人都携带一份更新分类帐的副本。

b. 能源使用

工作证明算法使用竞争性竞赛来确定参与者（加密货币矿工）中的谁可以调整分类账。 矿工必须使用计算能力才能有资格提出符合网络规则的有效区块。

运行比特币软件的计算机（称为节点）验证交易、防止双重支出并确定任何提议的区块是否应该加入链中。 比特币矿工相互竞争，通过称为散列的过程解决复杂的数学求和，从而有机会创建新区块。 数学问题很难解决，但网络可以很容易地验证正确的解决方案。

C。 参与

PoW 共识方法将计算能力与密码学相结合，以建立共识并验证记录在区块链中的交易。 参与哈希过程的矿工必须生成数学问题的正确答案，才有资格将新区块添加到链中。

参与的矿工将猜测一串伪随机数，当这些伪随机数与区块中的信息结合并通过哈希函数计算机时，必须提供与算法预先设置的条件相匹配的解决方案。

一旦得出答案，系统就会将获胜的哈希值广播到网络，以便其他矿工可以验证其有效性。 如果其他矿工验证了哈希值，则该区块将被添加到区块链中，成功的矿工将通过区块奖励获得补偿。

d. 奖励分配

挖掘在网络中被接受为有效的区块的人会获得区块奖励，通常是一种新的加密货币。 对于像比特币这样的加密货币，区块链在创建给定数量的区块后系统地减少区块奖励金额，以保持资金总量有限和通货紧缩。

什么是股权证明（PoS）？

股权证明 (PoS) 共识方法是对 2012 年首次亮相的 PoW 的修正。PoS 共识协议的目标是允许通过所有权参与，而不是仅仅依靠相互竞争的计算机来创建正确的哈希特定的加密货币。 目的是主要处理 PoW 的高能耗以确定区块链排序。

PoS 算法使用一组预先确定的因素从硬币所有者中伪随机选择一个节点来向区块链提议下一个块。 选定节点的作用是验证块内交易的有效性，除了签署块并将块提交给区块链进行验证之外。

一个。 区块链订购

与 PoW 机制一样，PoS 共识方法由一串按时间顺序排列的区块组成。 基于 PoS 的区块链中的第一个区块也被硬编码到创世区块软件中。 添加到区块链的所有后续块必须引用前一个块并携带更新分类帐的完整副本。 然而，与 PoS 方法不同的是，参与节点不会竞争选择添加块。 因此，新块通常是锻造或铸造的，而不是开采的。

b. 能源使用

基于 PoS 的区块链以使用节能系统来确定谁可以提出新区块而不依赖于高能耗和计算能力而闻名。 PoS 共识机制的支持者将其标榜为一种环保机制，在该机制中，单个节点被分配创建新区块的业务，而不是相互竞争。

由于 PoW 挖矿和 PoS 铸币都需要消耗能源，因此挖矿和铸币节点有动力尽可能使用最便宜的电力形式，这些电力通常来自水力发电、风能或太阳能等可再生资源，而不是煤炭等温室气体排放源。

虽然 PoS 矿工只需要一个活跃的互联网资源，这需要少量能源，但另一方面，PoW 矿工必须获得专门的硬件 (GPU)、采矿设备和其他昂贵的设备才有机会生产一个区块。

C。 参与

要参与 PoS 共识方法并有机会被选中将区块添加到链中，用户需要在特定智能合约中抵押或锁定特定数量的区块链代币。 您被选中参与的机会取决于您投入的加密货币数量。

恶意行为或违反既定规则的用户最终可能会失去他们的股份作为惩罚。 PoS 算法采用其他几个决定因素来避免只偏爱最富有的节点，其中一些包括纯随机化或节点下注代币的次数。

d. 奖励分配

与 PoW 共识机制一样，成功提出有效区块的用户将获得区块奖励，指的是区块链的加密货币。 尽管如此，由于硬币所有权决定了选择，一些加密货币交易所通过代表用户下注以换取定期支付来提供质押服务。

PoW 与 PoS：未来属于哪里？

我们对工作量证明与权益证明区块链共识算法的判断是，两者以不同的方式实现相同的目的。 然而，由于股权证明在市场上仍然相对较新，因此判断其中哪一个是绝对赢家可能是不公平的。

PoW 一直是大多数原始区块链（如比特币和以太坊）中的传统共识机制。 然而，以太坊正在采用新的 PoS 协议，以展示新兴共识方法的潜力。

PoW 共识机制经受住了时间的考验，并证明了自己是保护区块链的一种方式。 但是，它对网络可扩展性产生了负面影响，从而对交易产生不利影响。 如今，个人很少有机会挖矿，因为拥有巨大计算能力的大型中心化挖矿组织已经接管了它，使得相关成本难以为继。

另一方面，PoS 算法更节能，其下的网络具有更高的可扩展性和更高效的交易。 但是，该机制为参与者抵押的加密货币提供的安全性较低。

结论

PoS 的出现是为了解决 PoW 机制中固有的缺陷，当然，它在能效方面蓬勃发展。 然而，考虑到比特币受制于 PoW 而以太坊倾向于 PoS，这两种区块链共识算法都可能在可预见的未来出现。

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