工作量证明与权益证明：解释区块链共识算法

如果您听过“工作量证明”和“权益证明”这两个词，但不知道它们的含义，那么现在是时候找出答案了.

工作证明 和 权益证明 都是共识算法。它们允许所有区块链节点达成共识并防止重复支出，这种攻击试图多次花费相同的代币.

这是细分。但是，如果您还没有的话，我们建议您先阅读我们的区块链入门指南.

什么是工作证明?

工作量证明（PoW）是“传统”区块链模型，几乎完全按照听起来的方式工作。基本前提是在“允许”计算机执行其他操作之前必须进行特定数量的处理。对于比特币，矿工必须进行困难的计算，作为回报，他们可能会发现一个障碍并获得BTC奖励。.

笔记： 工作证明不是加密货币独有的！计算机科学家辛西娅·德沃克（Cynthia Dwork）和莫妮·纳尔（Moni Naor）在其1993年的论文《通过处理或打击垃圾邮件的定价，先进的加密技术》中发明了它（尽管直到很晚才得名）.

PoW算法旨在防止滥用计算机系统，例如电子邮件垃圾邮件或网络攻击。如果计算机在发送电子邮件之前必须执行复杂的计算（这会花费时间和金钱），则垃圾邮件发送者和其他恶意实体滥用该系统的可能性将大大降低。因此，工作量证明几乎是比特币和其他加密货币的理想选择。.

PoW的最基本方面之一是计算时间长，但易于验证。如果一个节点花一个小时进行计算，则所有其他节点都需要更快地进行验证。如果所有其他节点都花费相同的时间，那么区块链将无用，因为使用起来太慢了。验证几乎必须立即进行.

矿工执行这些计算。它们需要花费很长时间才能执行，因此矿工相互竞争以首先计算它们。它们除了限制新硬币投放市场外，没有任何其他目的。这确保了矿工在附近停留足够长的时间来验证交易，从而为网络供电.

比特币中使用的PoW算法称为“哈希现金”。这是一个复杂的加密过程，但由于是计算过程，因此随着处理器能力的提高，计算速度会更快。为了解决这个问题，比特币（和其他区块链）经常调整难度，以确保向市场大致稳定地供应新硬币。.

您可能已经猜到，PoW的最大缺点是用电量。 PoW计算使用大量的处理器能力。这不是免费的，因此随着处理器功率的增加，耗电量也随之增加。这会导致更高的费用，如果有足够的人开始使用功能强大的采矿设备进行采矿，那么您可能会遇到很大的问题.

因此，许多国家禁止采矿加密货币，特别是在政府补充电力成本的国家。如果2018年1月加密货币热潮再次出现，那么全球能源使用量将大大增加。以太坊等加密货币正在研究诸如权益证明之类的替代方案.

PoW的另一个可能问题是“ 51％攻击”。提供51％或更多网络功率的节点可以投票给其他所有节点。这意味着一个人或一个组织可以“控制”比特币或任何其他PoW区块链。实际上，这无关紧要。这样做需要的计算机功能是巨大的，甚至政府也无法使用。虽然是理论上的问题，但是在任何大型网络上都不太可能发生51％的攻击.

什么是权益证明?

权益证明（PoS）的工作方式与PoW不同。使用PoS，无需支付巨额电费，并且运营商几乎都在用自己的硬币下注。节点运营商“赌注”他们的硬币。拥有更多硬币的人在发现积木时更有可能获得奖励，但这不是唯一的因素。如果花钱最多的人总是获得块状奖励，那么任何人都可以“购买”网络.

取而代之的是，出现了一种更加随机的方法。这取决于区块链，但是一种常见的方法是老化硬币。为了有资格发现新的区块，硬币必须投入一段时间（通常为30天）。抵押金币无能为力。在此时间之后，放样的硬币可能会获得块奖励。再次，为防止硬币数量最多的人获得优势，放样的硬币将在设置的时间后过期，从而迫使节点重新启动该过程，并再次等待30天.

您可能想知道谁验证了PoS的交易。通过下注硬币，您的钱包需要在线。您的计算机正在验证交易，并且由于没有像PoW中那样的复杂计算，因此几乎所有计算机都可以做到这一点！不同的加密货币具有不同的选择矿工的方式，但通常，大约每分钟都会分配一个帐户。如果分配给处理交易的帐户没有响应，则整个网络同意重新分配任务.

PoS运作良好，并解决了大量使用能源的PoW问题。随着拥有大量金币会增加您获得奖励的机会，矿工更有可能对该项目产生兴趣，而不仅仅是关心利润。 PoW矿工不必拥有任何加密货币.

最后，PoS挖掘不会“花费”任何东西。如果您没有被发现去发现新的区块，那么您将不会丢失您的硬币。因此，PoS网络可能容易受到“无风险”漏洞的影响。由于矿工们不会失去股权，是什么使他们无法验证所有内容，即使是不良交易也是如此?

如果发生硬分叉，矿工可能会选择验证旧的和新的链条，无论发生什么事都几乎可以保证利润。由于网络可能无法切换到新的分支，因此这可能使执行软件升级变得困难。如果有人尝试使用分类帐尝试一些狡猾的东西然后执行分叉，那么他们可能会逃脱，因为矿工将继续验证两个链上的交易.

许多网络都在考虑解决“无风险”问题。一种常见的方法是延迟块发现奖励的支付。如果发生叉子，矿工将不得不选择一方，因为如果旧叉子“死亡”，他们将得不到奖励。这种攻击从未实现的原因很简单。尽管能够从两个分支中获利，但矿工们通常希望看到网络成功，因此迟早会选择一方.

其他区块链共识算法

还有其他几种共识算法。有些是实验性的，有些是全新的，但大多数都比PoS和PoW少得多.

• 活动证明： 这将PoW和PoS结合在一起，利益相关者和矿工都可以分享收益.
• 委托权益证明： 用户放权其代币以选举代表以验证交易。速度非常快，人们可以协作创建新的区块，或投票选出不良节点.
• 烧伤证明： 销毁金币可以提高您做出决定的声誉。被破坏的硬币更多=更好的网络控制.
• 重量证明： 节点操作员不是在赌注，而是根据另一个指标（因区块链而异）进行更改。这可以是任何东西，例如硬盘驱动器容量或Internet速度.
• 经过时间证明： 像PoW一样，但工作量少了，彩票也多了。由Intel开发，仍处于实验阶段.

如您所期望的那样，共识算法是复杂的东西。您不需要计算机科学学位即可使用它们，但是了解它们的工作原理可以在购买硬币或运行节点时为您提供帮助。在下面的评论中让我们知道您的想法.