1、pos機(jī)制的起源與設(shè)計(jì)理念

POS起源

2012年，背景是POW進(jìn)淪為資本玩家的玩具，算力過于中心化，隨時(shí)都有被“51%攻擊”。

開放者Sunny Kind第一次提出了POS（股權(quán)證明）的概念，與POW是完全不一樣的。

POS不用大量的算力來維持網(wǎng)絡(luò)安全，只要參與者打開自已的錢包在線增加權(quán)重，獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)也就是利息。

POS的設(shè)計(jì)理念

我們應(yīng)該都知道，比特幣的區(qū)塊產(chǎn)量每四年就會(huì)減半，這樣區(qū)塊的產(chǎn)量將會(huì)越來越少，礦工就會(huì)“曠工”，因?yàn)橘嵉降脑絹碓缴佟?br />
那么，人數(shù)少了，比特幣就可能被一些高算力的人所掌握，數(shù)字貨幣網(wǎng)絡(luò)將會(huì)癱瘓。

POS解決方法:并非所有的區(qū)塊都是靠挖礦得來的，只要打開錢包客戶端程序，就能發(fā)現(xiàn)區(qū)塊，也可以得到利息，這樣就會(huì)有一個(gè)引流的效果。

POS機(jī)制可以描述成一種虛擬挖礦。鑒于POW主要依賴于計(jì)算機(jī)硬件的稀缺性來防止女巫攻擊，POS則主要依賴于區(qū)塊鏈自身里的代幣。

女巫攻擊

這個(gè)名字是基于1973年的小說《女巫》改編的同名電影，女主具有16重人格。

因?yàn)楣?jié)點(diǎn)隨時(shí)加入和退出等原因，為了維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，同一份數(shù)據(jù)可能備份在很多節(jié)點(diǎn)上，這就是數(shù)據(jù)冗余機(jī)制。

若是在網(wǎng)絡(luò)上存在惡意節(jié)點(diǎn)，那這一個(gè)節(jié)點(diǎn)就具有多重身份。那這個(gè)惡意節(jié)點(diǎn)就可能騙到其他節(jié)點(diǎn)備份到他這里。

POW就是根據(jù)計(jì)算能力隨機(jī)，而POS則根據(jù)擁有財(cái)產(chǎn)隨機(jī)。POW是保證比特幣、當(dāng)前以太坊和許多其它區(qū)塊鏈安全的一種機(jī)制。

但是POW算法在挖礦過程中因破壞環(huán)境和浪費(fèi)電力而受到指責(zé)。POS試圖通過以一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。

PoS的優(yōu)點(diǎn)

不再需要為了安全產(chǎn)生區(qū)塊而大量消耗電能。由于不再需要大量能耗，通過發(fā)行新幣以激勵(lì)參與者繼續(xù)參與網(wǎng)絡(luò)的壓力會(huì)下降。PoS機(jī)制下，全網(wǎng)每秒可以處理的交易數(shù)增加，可以提供比PoW機(jī)制更好的性能。

POS算法是個(gè)資本主義

你擁有的錢越多，得到的權(quán)利也就越大。為什么？

因?yàn)槟阍诶锩娴腻X越多你想要維護(hù)系統(tǒng)的愿望也就更大。若是有惡意攻擊，他們的錢也就只能是竹籃打水一場空。

POS算法

如果我手上有500個(gè)代幣，把它放進(jìn)POS機(jī)制，這樣里面的500個(gè)代幣就變成了驗(yàn)證者.假設(shè)它在區(qū)塊鏈里最新的塊。

POS算法將從驗(yàn)證者里面抽取一個(gè)隨機(jī)的，給他們權(quán)利產(chǎn)生下一個(gè)區(qū)塊。

PoS 機(jī)制由股東自己保證安全，工作原理是利益捆綁。在這個(gè)模式下，不持有 PoS 的人無法對(duì) PoS 構(gòu)成威脅。PoS 的安全取決于持有者，和其他任何因素?zé)o關(guān)。

PoS機(jī)制源于人們對(duì)PoW機(jī)制的不滿以及改進(jìn)。早期的PoS機(jī)制有各種缺陷，隨著各種項(xiàng)目對(duì)PoS機(jī)制的不斷改進(jìn)，PoS正逐漸成為主流的共識(shí)機(jī)制。

2、pos機(jī)制解決了pow的()問題

pos機(jī)制解決了pow機(jī)制難以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域的問題。

為了解決POW的問題，有人發(fā)明了POS機(jī)制。POS（Proof of Stake，權(quán)益證明）是根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間進(jìn)行利息分配的制度。POS機(jī)制最核心的邏輯就是——誰持有幣，誰就有網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)。

在POS機(jī)制中，仍然存在算力挖礦，需要算力解決一個(gè)數(shù)學(xué)難題。但數(shù)學(xué)難題的難度和持幣者的“幣齡”相關(guān)。簡單來說，持幣者持有幣的時(shí)間越長，難題越簡單，挖到幣的概率越大。但POS的問題是，大多數(shù)的持幣人沒有足夠的專業(yè)知識(shí)或足夠的預(yù)算，無法達(dá)到高性能節(jié)點(diǎn)所需的計(jì)算機(jī)硬件和軟件要求，這時(shí)候就有了DPOS機(jī)制。

3、pos機(jī)制解決了pow的問題

基于權(quán)益證明（PoS），通常將金錢作為股權(quán)使用。POA指的是身份的使用。這背后的想法是，人們會(huì)注意自己的名聲，因此會(huì)被勸阻不要惡意行事。POW 工作量證明支持不可信的分布式共識(shí)，這對(duì)于加密貨幣等行業(yè)非常重要。它涉及挖掘過程，最好描述為執(zhí)行計(jì)算以驗(yàn)證交易的合法性和創(chuàng)建新貨幣。第一個(gè)完成計(jì)算的礦工將獲得一枚新代幣，并將區(qū)塊添加到鏈中。POS 權(quán)益證明的定義是在決定誰將創(chuàng)建新塊時(shí)使用權(quán)益關(guān)系。這個(gè)權(quán)益的取決于每個(gè)人持有的代幣數(shù)量。持有更多代幣的人更有可能被選為下一個(gè)塊的驗(yàn)證器。獎(jiǎng)勵(lì)來自交易費(fèi)用，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中不會(huì)產(chǎn)生新的代幣。
POW（Proof of Work，工作量證明），簡單粗暴，就是組織龐大的算力，來解一個(gè)難度非常高的數(shù)學(xué)題，你擁有的算力越多，解題越簡單，獲得的比特幣也就越多，可謂是“多勞多得”的典型代表。隨著時(shí)間推移，POW共識(shí)機(jī)制的問題也越來越明顯，它不僅效率低下，同時(shí)也浪費(fèi)了太多能源。
為了解決POW的問題，有人發(fā)明了POS機(jī)制。POS（Proof of Stake，權(quán)益證明）是根據(jù)你持有貨幣的量和時(shí)間進(jìn)行利息分配的制度。POS機(jī)制最核心的邏輯就是——誰持有幣，誰就有網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)。在POS機(jī)制中，仍然存在算力挖礦，需要算力解決一個(gè)數(shù)學(xué)難題。但數(shù)學(xué)難題的難度和持幣者的“幣齡”相關(guān)。簡單來說，持幣者持有幣的時(shí)間越長，難題越簡單，挖到幣的概率越大。但POS的問題是，大多數(shù)的持幣人沒有足夠的專業(yè)知識(shí)或足夠的預(yù)算，無法達(dá)到高性能節(jié)點(diǎn)所需的計(jì)算機(jī)硬件和軟件要求，這時(shí)候就有了DPOS機(jī)制 基于權(quán)益證明（PoS），通常將金錢作為股權(quán)使用。POA指的是身份的使用。這背后的想法是，人們會(huì)注意自己的名聲，因此會(huì)被勸阻不要惡意行事。POW 工作量證明支持不可信的分布式共識(shí)，這對(duì)于加密貨幣等行業(yè)非常重要。它涉及挖掘過程，最好描述為執(zhí)行計(jì)算以驗(yàn)證交易的合法性和創(chuàng)建新貨幣。第一個(gè)完成計(jì)算的礦工將獲得一枚新代幣，并將區(qū)塊添加到鏈中。POS 權(quán)益證明的定義是在決定誰將創(chuàng)建新塊時(shí)使用權(quán)益關(guān)系。這個(gè)權(quán)益的取決于每個(gè)人持有的代幣數(shù)量。持有更多代幣的人更有可能被選為下一個(gè)塊的驗(yàn)證器。獎(jiǎng)勵(lì)來自交易費(fèi)用，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中不會(huì)產(chǎn)生新的代幣。

4、區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制?

PoW：工作量證明 (Proof of Work，簡稱 PoW ) ，簡單的解釋就是一份證明，用來確認(rèn)你做過一定量的工作。因?yàn)楸O(jiān)測工作的整個(gè)過程通常是極為低效的，而通過對(duì)工作的結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證來證明完成了相應(yīng)的工作量，則是一種非常高效的方式。比如現(xiàn)實(shí)生活中的畢業(yè)證、駕駛證等等，都是通過檢驗(yàn)結(jié)果的方式所取得的證明。這就是說，你獲得多少幣，取決于你對(duì)挖礦貢獻(xiàn)的有效工作。簡單的理解，你電腦性能越好，你獲得的收益就會(huì)越多，這就是根據(jù)你的工作量來執(zhí)行幣的分配。大部分的數(shù)字貨幣，比如比特幣、萊特幣等等，都是基于 PoW 模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時(shí)間越長，你獲得的幣就越多)。
PoS：PoS 是一種在公鏈中的共識(shí)算法，可作為 PoW 算法的一種替換。PoW是保證比特幣、當(dāng)前以太坊和許多其它區(qū)塊鏈安全的一種機(jī)制，但是 PoW 算法在挖礦過程中因破壞環(huán)境和浪費(fèi)電力而受到指責(zé)。PoS 試圖通過以一種不同的機(jī)制取代挖礦的概念，從而解決這些問題。
PoS 機(jī)制可以被描述成一種虛擬挖礦。PoS 主要依賴于區(qū)塊鏈自身里的代幣。在PoW 中，一個(gè)用戶可能拿 1000 美元來買計(jì)算機(jī)，加入網(wǎng)絡(luò)來挖礦產(chǎn)生新區(qū)塊，從而得到獎(jiǎng)勵(lì)。而在 PoS 中，用戶可以拿 1000 美元購買等價(jià)值的代幣，把這些代幣當(dāng)作押金放入 PoS 機(jī)制中，這樣用戶就有機(jī)會(huì)產(chǎn)生新塊而得到獎(jiǎng)勵(lì)。在 PoW 中，如果用戶花費(fèi) 2000 美元購買硬件設(shè)備，當(dāng)然會(huì)獲得兩倍算力來挖礦，從而獲得兩倍獎(jiǎng)勵(lì)。同樣，在 PoS 機(jī)制中投入兩倍的代幣作為押金，就有兩倍大的機(jī)會(huì)獲得產(chǎn)生新區(qū)塊的權(quán)利。

5、POW & POS,傻傻分不清楚的共識(shí)機(jī)制

什么是共識(shí)機(jī)制？

我在開更的第一篇文章，就簡單講解了數(shù)字貨幣世界的16個(gè)最高頻名詞，其中一個(gè)就是共識(shí)機(jī)制，還記得嗎？

為什么要有共識(shí)機(jī)制呢？

這就必須要解釋一下在分布式系統(tǒng)中不得不了解的“拜占庭將軍問題”了。

拜占庭將軍問題（The Byzantine Generals Problem）可以總結(jié)為一句話：

在古代，11位忠誠的、不同位置的將軍，如何排除叛徒的影響，對(duì)進(jìn)攻或撤退達(dá)成一致。

當(dāng)然，拜占庭將軍問題并不是如今才提出的，我們大中華在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就發(fā)明了“虎符”這個(gè)神奇的方式來保障命令的正確執(zhí)行。

在分布系數(shù)系統(tǒng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)就是“拜占庭將軍”，算法執(zhí)行中的任意一個(gè)錯(cuò)誤就是“叛徒”。

為了盡可能地排除錯(cuò)誤、快速達(dá)成一致，來讓系統(tǒng)有效地、正確地運(yùn)行，便應(yīng)運(yùn)而生了各種“共識(shí)機(jī)制”。

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下面，我們就來一起學(xué)習(xí)數(shù)字貨幣世界中常見的幾種共識(shí)機(jī)制：

PoW，工作量證明 Proof of Work

PoW是比特幣所采用的共識(shí)機(jī)制，最早是由Adam Back為了解決垃圾郵件的問題而開發(fā)的一個(gè)“哈?，F(xiàn)金Hashcash”程序。

比特幣采用的是SHA256的單向函數(shù)，其具體的工作原理實(shí)在太專業(yè)，我們只需要理解到“SHA256的結(jié)果很容易驗(yàn)證，但是要將其計(jì)算出來，需要不斷嘗試運(yùn)算，直到匹配到某個(gè)隨機(jī)數(shù)；技術(shù)上而言，任何新增區(qū)塊都需要經(jīng)過232394億運(yùn)算才能得到”的程度，感興趣的小伙伴可以搜索SHA256去深入學(xué)習(xí)。

因此，只要礦工出示運(yùn)算結(jié)果，那通過PoW，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)就認(rèn)可了他所付出的成本，承認(rèn)新的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)屬于他。

如此大量的運(yùn)算相當(dāng)浪費(fèi)資源，實(shí)際上并沒有任何科學(xué)或?qū)嶋H用途，只是為了實(shí)踐工作量證明機(jī)制、阻止攻擊者偽裝成節(jié)點(diǎn)來控制網(wǎng)絡(luò)。

雖然在2009年時(shí)為了構(gòu)建這種去中心化的、允許所有人可以免費(fèi)參與的全球貨幣網(wǎng)絡(luò)，沒有更好的選擇；但是發(fā)展到如今，已經(jīng)有了其他不需要大量浪費(fèi)算力的證明機(jī)制，比如我們下面就要提到的，PoS權(quán)益證明。

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PoS，權(quán)益證明 Proof of Stake

主要思想是：節(jié)點(diǎn)記賬權(quán)的獲得難度與節(jié)點(diǎn)持有的權(quán)益成反比，也就是說，一個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有的幣越多、時(shí)間越久，越容易獲取記賬權(quán)，也就越容易獲取區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。

實(shí)際上，最初的PoS是PoW的一種升級(jí)，根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的幣齡，來等比例地降低挖礦難度，從而加快找到隨機(jī)數(shù)的速度。

什么是幣齡呢？

幣齡=數(shù)量*擁有天數(shù)。

由于區(qū)塊鏈中的每筆交易記錄都會(huì)被標(biāo)記時(shí)間戳，這個(gè)時(shí)間戳就可以作為幣齡的證明，因此幣齡也不可能被輕易偽造。

比如A從B那里收到10個(gè)幣，并且持有了90天，那么，A就擁有了900的幣齡；如果A賣了這10個(gè)幣，這900幣齡就被消耗了；

后來，為了徹底擺脫P(yáng)oW這種依靠算力的共識(shí)機(jī)制，PoS引入了“利息”的概念；年利率是在PoS機(jī)制最初確認(rèn)時(shí)就設(shè)定的，一般不會(huì)變化。

利息=（幣齡*年利率）/365 ，如果利率是1%，在上個(gè)例子中，A就可以得到0.02466個(gè)幣的利息。

如此一來，PoS區(qū)塊鏈的作用過程就可以這樣描述：

在初期，通過PoW機(jī)制，產(chǎn)生創(chuàng)世幣；

在創(chuàng)世幣達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，PoS機(jī)制開始作用，交易時(shí)消耗幣齡、獲得產(chǎn)生區(qū)塊的優(yōu)先權(quán)，并獲取利息，同時(shí)PoW機(jī)制由于消耗太多資源、浪費(fèi)算力而逐漸淡出；

最終系統(tǒng)中僅剩PoS來維持正常運(yùn)作。

目前大家所熟悉的以太坊，主要還是采用PoW的機(jī)制，不過正在轉(zhuǎn)向PoS。

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大家了解了PoW和PoS，在遇到其他共識(shí)機(jī)制的時(shí)候，相信也會(huì)比較快得就能理解。

比如：股份授權(quán)證明DPOS，類似于董事會(huì)投票；燃燒證明POB；沉淀證明POD；能力證明POC；消逝時(shí)間證明PODT，等等。

就不在這里為大家一一展開了，感興趣的同學(xué)可以百度或知乎一下~

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