工作量證明與權益證明：哪一個更好？

2023-01-16, 08:06

[TL；DR]

最流行的區塊鏈共識機制是工作量證明和權益證明。

工作量證明共識機制的原理是，要求驗證者解決複雜的數學問題來驗證交易。

而權益證明機制要求驗證者抵押一定量的原生加密貨幣。

很難說權益證明和工作量證明共識機制哪個更好；它們有各自的優點和缺點。

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簡介

在傳統金融領域，所有交易由銀行和其他金融機構手動記錄。在大多數情況下，他們使用軟件程序來捕獲所需的數據。在區塊鏈上，計算機系統會驗證並記錄所有交易。目前，用於驗證和記錄區塊鏈上發生的交易主要有兩個系統：工作量證明和權益證明系統。

工作量證明共識機制（ PoW ）要求用戶求解複雜的密碼方程來驗證交易，這個解決複雜數學問題以驗證交易的過程稱為挖幣，在這個過程中會產生新幣或新代幣。若礦工解題成功，就會獲得區塊鏈原生代幣或幣作為獎勵。例如，比特幣區塊鏈上的礦工會獲得比特幣獎勵。

權益證明（ PoS ）共識機制下，驗證者需要抵押一定量的代幣來驗證交易。例如，以太坊區的權益證明共識機制要求驗證者抵押他們的 ETH。基本而言，加密貨幣質押是質押或鎖定加密貨幣以保證在區塊鏈上記錄準確信息的過程。驗證後，驗證者會獲得區塊鏈的原生代幣或幣作為回報。

理解共識機制

安全可靠的共識機制是建立成功區塊鏈的基礎。基本上，以太坊和比特幣等區塊鏈是通過共識機制來確認交易的真實性。這個過程就是，受委託驗證交易的各方確認數據正確並將其記錄在區塊鏈上。

什麼是工作量證明共識機制？

比特幣採用工作量證明共識機制確保了價值數十億美元的加密貨幣的安全。如前所述，該驗證方法要求驗證者解決複雜的數學問題，以驗證區塊鏈上發生的交易。
解決數學難題的計算機或節點稱為礦工。此外，工作量證明共識機制還需要設計可以驗證交易的算法並將其添加到區塊鏈上。

工作量證明共識機制-Raincom

成功解決數學問題的礦工會在網絡上添加一個新區塊並獲得獎勵。值得注意的是，礦工是一個具有巨大計算能力的專用機器。目前最好的礦機是專用集成電路（ASIC）。普通的計算機系統是無法用來挖幣的。

這個解題過程需要消耗大量電力、計算能力和時間。此外，還涉及與一般基礎設施、冷卻系統和人力相關的其他費用。各種高手爭相解決數學問題，競爭很激烈。

雖然挖幣的過程困難重重且耗資不菲，但一旦挖幣成功，礦工會獲得價值數千美元的加密貨幣。例如，向比特幣網絡添加一個區塊，投資者可以獲得 6.25 BTC。

工作量證明的優缺點

什麼是權益證明（ PoS ）？

權益證明是第二流行的共識機制。PoS 創建的目的是為了克服工作量證明機制的限制：交易速度慢和可擴展性有限。

該機制要求，成為網絡驗證者後，投資者應該抵押一定數量的加密貨幣，作為誠實行為的擔保。如果驗證者批准了不當交易，區塊鏈將燒燬其抵押的加密貨幣。

網絡會根據抵押的加密貨幣數量隨機選擇交易的驗證器，同時也會考慮代幣的質押時期。

沒有達到最低抵押金額的投資者可以加入質押池，共同參與交易驗證過程。使用權益證明共識機制的區塊鏈包括 Polkadot 、Cardano 和以太坊。

以太坊權益證明

以太坊區塊鏈就是使用權益證明共識機制的網絡之一。要成為驗證者，投資者應至少抵押 32個 ETH。此外，還需要三個軟件程序：驗證者、共識客戶端和執行客戶端。

以太坊區塊鏈曾長期使用工作量證明共識機制，直到 2022 年 9 月才轉向權益證明機制。這次升級的主要原因是為了減少區塊鏈的能源消耗並提高可擴展性。值得注意的是，共識機制的功能是批准網絡上發生的準確交易。但是不同的驗證方式的工作方式有所不同。

工作量證明和權益證明之間的區別

工作量證明與權益證明 - Deltaexchange

上文介紹了工作量證明共識機制和權益證明的原理。下面我們將對兩者進行比較。

工作量證明共識機制和權益證明機制哪個更好？

工作量證明共識機制和權益證明各有優缺點。因此，很難說哪個比另一個更好。下面，我們將簡要討論一下兩者存在三個主要不同。

中心化程度

相比之下，使用權益證明共識機制的區塊鏈似乎比依賴工作量證明機制的區塊鏈更加去中心化。因為權益證明機制允許更多的用戶參與到區塊鏈，用戶可以抵押任何任意數量的加密貨幣就可加入。

若投資者無法支付成為驗證者所需的最低加密貨幣數量，也可以選擇加入質押池。相比而言，參與工作量證明共識機制的區塊鏈驗證者數量相對較少，因為驗證者需要購買昂貴的採礦設備，例如 ASIC。除此之外，他們還必須承擔其他費用，例如電費。

網絡安全

使用權益證明共識機制的區塊鏈遭受 51% 攻擊的可能性小於依賴工作量證明的網絡。這是因為在權益證明中，區塊鏈可以銷燬攻擊者的代幣，因此攻擊者即使發動攻擊也沒有任何經濟利益可言。

此外，由於眾多投資者都持有代幣，因此單個人或一小群投資者基本不可能持有發送攻擊所需的代幣金額。

在工作量證明共識機制之下，雖然少數礦工很難控制區塊鏈超過 50% 的算力；但是對於市值較低的區塊鏈，獲取其50%以上的算力還是有可能的。

能源消耗

挖幣活動會消耗大量能源，因此非常昂貴。解題過程也會消耗大量的電力。因此，環保主義者一直在反對挖幣。

工作能耗證明-Thenextweb

使用權益證明共識機制的能耗很少。一個例子是，以太坊從工作量證明機制轉向權益證明機制後，其電力消耗減少了 99.9%。

如此看來，權益證明共識機制似乎比工作量證明共識機制更好。但是鑑於權益證明共識機制的測試時間尚短，且驗證規模較小，因此二者的優劣尚需時間觀察才能得出定論。

結論

目前存在多種區塊鏈共識機制，最流行的是工作量證明和權益證明機制。工作量證明機制通過挖幣來驗證交易，而權益證明機制則依賴於抵押一定數量加密貨幣的驗證者來驗證交易。

關於PoW和PoS差異常見問題解答

為什麼比特幣需要工作量證明？

工作量證明是一種共識機制，是通過驗證者解決複雜的數學問題驗證交易並將其添加到區塊鏈。它是經過驗證的保護區塊鏈網絡（例如比特幣網絡）安全的有效方法。它可以防止黑客等惡意行為者的攻擊，並防止 BTC 雙花問題。

工作量證明與權益證明有何不同？

主要區別在於工作量證明依賴於求解密碼方程來驗證交易並將其添加到區塊鏈中。一般惡言，具有最高計算能力的節點才能夠批准交易。權益證明機制則要求驗證者鎖定一定量的原生加密貨幣，才能驗證區塊鏈上的交易。投資者抵押代幣數量越多，其參加驗證並將其添加到網絡中的機會越高。

為什麼PoS比PoW更好？

首先，工作量證明和權益證明的相似之處在於，它們都是驗證交易並將交易添加到區塊鏈的共識機制。通過PoW，投資者需要消耗大量算力來驗證交易，這個過程會產生大量能耗。而PoS是要求投資者在網絡上鎖定一定數量的原生加密貨幣，才能驗證交易並將其添加到區塊鏈中。因此， PoS能耗較小。此外， PoS比PoW更具可擴展性、處理速度更快、且花費更低。