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被管理的，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，社区帮助验证交易是否真实。 然而，你有没有想过这到底是怎么发生的？ 嗯，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，是网络运行的规则集。 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。

区块链如何工作

区块链是一个记录信息的系统，无法更改或入侵。 区块链也称为分布式账本技术 (DLT)，使用去中心化加密哈希来创建安全透明的数字资产历史。

虽然区块链在一个更复杂的系统上运行，但这个类比以某种方式解释了它是如何工作的——区块链如何工作的最简单的例子就是谷歌文档。 您可以在团队中共享和分发通过 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会实时记录并且是透明的，因为没有成员被锁定。

区块链上的每个区块都承载着几笔交易。 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帐中。

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可以明显看出已经进行了更改。 任何想要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威的人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对等方就区块链的实时状态达成共同协议或共识的过程。

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内的安全性。 共识算法成为区块链中每个区块链应用程序或 DApps 项目不可或缺的一部分。

区块链共识机制一般负责以下三件事：

• 他们确保链中的下一个区块是唯一正确版本的真相。
• 它们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。
• 它们保证了网络的可靠性，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营共识机制，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，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议之外，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机构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按照规则行事。

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。 嵌入在区块链分布式网络中的协议确保在此过程中输入的所有数据都是真实准确的，并且账本的状态保持最新。 因此，用户无需与同行建立信任即可进行交易。

#2。 创建共同的经济激励措施

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

#3。 公平和公正

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的合理性。

#4。 消除故障

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，并知道如何识别较差的共识机制。 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，并将其添加到区块链的公共分布式账本中，而无需中央授权。 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。

什么是工作证明（PoW）？

工作证明共识方法于 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。 虽然这项工作对于任何发送一两封合法电子邮件的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

你已经知道区块链是由一串代表按时间顺序排列的交易组的块组成的。 基于工作量证明的区块链中的第一个区块被硬编码到软件中，称为区块 0 或创世区块。 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必须引用先前的块。 每个都携带更新分类帐的副本。

湾。 能源使用

工作量证明算法使用竞争来确定参与者（加密货币矿工）中谁可以调整分类帐。 矿工必须使用计算能量来获得符合网络规则的有效区块提议。

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，并确定是否有任何提议的区块应加入链。 比特币矿工相互竞争，以通过称为散列的过程求解复杂的数学和来创建新区块。 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。 参与散列过程的矿工必须生成数学问题的正确答案，才有资格将新块添加到链中。

参与的矿工将猜测一串伪随机数，当与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定的条件相匹配的解决方案。

一旦得出答案，系统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。 如果其他矿工验证哈希，该区块将被添加到区块链中，成功的矿工通过区块奖励获得补偿。

d。 奖励分配

挖出一个在网络中被接受为有效区块的人会收到一个区块奖励，通常是一种新的加密货币。 对于像比特币这样的加密货币，区块链会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)？

权益证明 (PoS) 共识方法是对 2012 年首次亮相的 PoW 的修正。PoS 共识协议的目标不是仅仅依靠计算机相互竞争来创建正确的哈希，而是允许通过所有权参与特定的加密货币。 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来伪随机地从硬币所有者中选出一个节点来向区块链提出下一个区块。 选定节点的作用是验证区块内交易的有效性，此外还签署和提议区块到区块链进行验证。

一个。 区块链订购

与 PoW 机制一样，PoS 共识方法由一串按时间排列的区块组成。 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。 但是，与 PoS 方法不同的是，参与节点不会竞争被选中添加块。 因此，新块通常是伪造或铸造的，而不是开采的。

湾。 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闻名，并且不依赖于高能耗和计算能力。 PoS 共识机制的支持者称其为一种环保机制，其中单个节点被分配创建新块的业务，而不是相互竞争。

由于 PoW 采矿和 PoS 铸造都需要能源消耗，因此采矿和铸造节点被激励使用尽可能最便宜的电力形式，这些电力通常来自可再生资源，如水力发电、风能或太阳能，而不是煤炭等温室排放源。

虽然 PoS 矿工只需要一个需要少量能源的活跃互联网资源，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能有机会生产区块。

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质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 算法采用了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质押硬币的次数。

d。 奖励分配

与 PoW 共识机制一样，成功提出有效区块的用户会获得区块奖励，指的是区块链的加密货币。 尽管如此，由于硬币所有权决定选择，一些加密货币交易所通过代表用户放置股份来换取定期支付来提供股份服务。

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，两者的工作方式不同以实现相同的目的。 但是，由于权益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 一直是比特币和以太坊等大多数原始区块链中的传统共识机制。 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，并已证明自己是一种保护区块链的方式。 但是，它对网络可扩展性产生了负面影响，从而对交易产生了不利影响。 如今，个人很少有机会挖矿，因为拥有强大计算能力的大型集中式挖矿组织已经接管了它，从而使相关成本不可持续。

另一方面，PoS 算法更节能，其下的网络享有更高的可扩展性和更高效的交易。 但是，该机制为参与者质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，它在能源效率方面蓬勃发展。 然而，考虑到比特币坚持 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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