加密貨幣的共識機制是什麼？ POW和POS有什麼區別？

本文比較了工作證明（POW）和驗證證明（POS）加密貨幣共識機制，詳細介紹了其安全性，能源使用，交易速度和可伸縮性，同時還探索了DPOS和POA等替代方案。

2025/02/27 00:24

加密貨幣的共識機制是什麼？ POW和POS有什麼區別？

要點：

• 本文將探討各種加密貨幣共識機制，重點介紹工作證明（POW）和商品證明（POS）之間的差異和相似之處。
• 我們將深入研究每種機制的技術細節，包括其安全模型，能源消耗，交易速度和可擴展性。
• 我們將研究POW和POS的幾種變體和替代方案，突出它們的優勢和劣勢。
• 該文章還將解決有關這些共識機制的常見誤解，並解決了經常詢問的問題。

了解加密貨幣共識機制：

與傳統金融系統不同，加密貨幣在沒有中央當局的情況下運作。取而代之的是，他們依靠分佈式分類帳技術（DLT）（通常是區塊鏈）來維持交易的共享記錄。但是，這種分佈的性質需要達成共識機制，以確保所有參與者都同意區塊鏈的有效狀態。該協議對於防止雙重支出和維持加密貨幣的完整性至關重要。共識機製本質上是一組規則，它決定瞭如何將新的交易塊添加到區塊鏈中以及如何解決衝突。不同的機制在安全性，效率和能源消耗方面具有不同的權衡。

• 工作證明（POW）：

POW是比特幣著名使用的原始且最廣為人知的共識機制。在POW中，礦工競爭解決複雜的加密難題。第一個解決難題的礦工將在區塊鏈中添加下一個交易塊，並獲得新鑄造的加密貨幣的獎勵。這些難題的難度會動態調整以保持一致的塊生成時間。這項競賽確保了網絡的安全性，因為改變區塊鏈將需要壓倒性的計算能力才能超過誠實的礦工。

解決這些難題的過程是計算密集的，需要使用大量電力的專門硬件（ASIC）。這種高能耗是對POW的主要批評。此外，POW的競爭性質可以導致集中化，因為具有更大計算能力的較大的採礦池傾向於主導網絡。這種力量集中引起了人們對潛在操縱和安全漏洞的擔憂。

POW中加密難題的複雜性確保了區塊鏈的完整性。任何改變過去交易的嘗試都將需要大量的計算能力來重新計算所有後續塊的哈希值，從而使其幾乎不可行。但是，高能消耗和集中化的潛力是重要的缺點。 POW中的獎勵系統激勵礦工參與確保網絡的確保，但它也創造了一個競爭環境，可能導致效率低下和環境問題。難度調整機制對於保持穩定的塊生成速率，防止網絡擁塞或過速交易處理至關重要。這種動態調整可確保即使礦工的數量波動，網絡仍然保持安全有效。 POW的基本加密原理是基於逆轉加密哈希功能的計算難度，使更改區塊鏈的計算昂貴。

• 驗證證明（POS）：

POS是一種解決POW的許多缺點的替代共識機制。在POS中，選擇驗證者根據“股份”的加密貨幣數量來創建新塊 - 實質上是鎖定其部分持有量。被選為驗證器的概率與固定數量成正比。這意味著擁有較大賭注的驗證者被選為更大的機會，但不能保證。該過程通常是隨機的，以防止操縱。

與POW相比，POS大大降低了能源消耗，因為它消除了對計算密集型拼圖解決的需求。這使POS成為更環保的選擇。此外，POS可以導致更大的權力下放，因為與POW相比，進入障礙的障礙較低，POW需要大量投資於採礦硬件。但是，POS也有自己的挑戰。 “無所事事”的問題是一個潛在的漏洞，驗證者可以同時參與多個鏈條，可能導致不一致。已經實施了各種機制，例如削減懲罰（減少惡意行為的固定數量），以減輕這種風險。

POS中的選擇過程對於確保公平和防止操縱至關重要。通常將隨機性納入選擇算法中，以防止具有大量賭注的驗證器主導網絡。 Staking機制激勵了驗證者誠實行動，因為如果他們從事惡意活動，他們可能會失去粘稠的加密貨幣。 POS中的獎勵系統激勵參與，同時最大程度地減少能源消耗，使其成為POW的更可持續的替代品。 POS進入的較低障礙有助於其進行更大的權力下放化的潛力，儘管仍然存在少數大型持有人之間的股份集中。通過引入一層民選代表來驗證交易，諸如委派POS（DPO）之類的不同POS變化解決了其中一些挑戰。

• 其他共識機制：

除了POW和POS之外，還存在其他幾種共識機制，每個機制都有其自己的優勢和缺點：

 * **Delegated Proof-of-Stake (DPoS):** In DPoS, token holders vote for delegates who validate transactions. This reduces the computational requirements and improves scalability compared to traditional PoS. * **Proof-of-Authority (PoA):** PoA relies on a pre-selected set of validators, typically trusted entities, to validate transactions. This is faster and more efficient but sacrifices decentralization. * **Proof-of-History (PoH):** PoH uses a verifiable, sequential chain of cryptographic hashes to establish the order of events, reducing the need for complex consensus protocols. * **Proof-of-Capacity (PoC):** PoC utilizes the available hard drive space of participants to validate transactions, reducing energy consumption compared to PoW. * **Proof-of-Elapsed Time (PoET):** PoET leverages Intel SGX technology to generate random numbers, creating a secure and efficient consensus mechanism suitable for specific hardware.

這些機制中的每一個都提供了一種不同的方法來達成共識，並具有不同水平的權力下放，安全性，可擴展性和能源效率。最佳選擇取決於加密貨幣項目的特定要求和優先級。

常見問題解答：

問：最節能的共識機制是什麼？

答：一般而言，驗證證明（POS）及其變化比工作證明（POW）要高得多。 POW需要大量的計算能力，從而導致大量能源消耗，而POS則依靠靜止狀態，最大程度地減少能源消耗。其他機制等機制（POC）也旨在降低能耗。

問：哪種共識機制更安全？

答：POW和POS都提供不同的安全模型。 POW的安全性依賴於攻擊網絡所需的純粹計算能力，因此很難更改區塊鏈。 POS的安全依靠經濟激勵措施使驗證者誠實採取行動；失去固定加密貨幣的風險會阻止惡意行為。每個人的相對安全性取決於網絡大小，固定加密貨幣的量以及特定共識機制的實現細節。

問：礦工和驗證者有什麼區別？

答：在POW中，礦工競爭解決複雜的加密難題，以在區塊鏈上增加區塊並獲得獎勵。在POS中，根據其固定加密貨幣選擇驗證器，以驗證交易並添加塊，也可以收到獎勵。礦工使用明顯的計算能力，而驗證者則主要利用其加密貨幣。

問：加密貨幣可以使用多種共識機制嗎？

答：雖然較不常見，但一些加密貨幣可能採用混合方法，結合了不同共識機制的各個方面來利用其各自的優勢。例如，系統可能會使用POW進行初始安全性和過渡到稍後的POS。但是，這樣的混合系統需要仔細設計，以避免引入新的漏洞。

問：不同共識機制的可伸縮性挑戰是什麼？

答：POW通常由於採礦的計算強度而受到可伸縮性限制。 POS可以實現更好的可擴展性，但隨著網絡的增長，尤其是每秒處理大量交易時，仍然面臨挑戰。其他機制（例如DPOS）通過將驗證委託給當選代表來解決可伸縮性問題。共識機制的可伸縮性通常取決於塊大小，交易吞吐量和網絡體系結構等因素。