区块链共识算法对比指南：PoW和PoS

区块链技术的去中心化网络创建了一个不可腐败的系统，并提供了更高的安全性、透明度和不变性。你可能已经知道了。但是您是否曾经问过自己，如何管理没有中央权限的系统，或者如何验证有关交易的决策？

区块链技术最重要的承诺之一是一个无需信任的点对点系统，社区可以帮助验证交易是否真实。但你有没有想过到底是如何发生的？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，是网络运行的一组规则。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、它们的目的、它们如何工作以及当今使用的两种最流行算法之间的差异。

区块链如何运作

区块链是一种记录无法篡改或黑客攻击的信息的系统。区块链，也称为分布式账本技术（DLT），使用分散的加密哈希来创建安全且透明的数字资产历史记录。

尽管区块链运行在更复杂的系统上，但区块链如何工作的最简单的例子是 Google Docs。在 Google 文档中创建的文档可以在您的团队内共享和分发，而不是复制和转发。

Google Docs 使用去中心化的分发链，允许所有团队成员同时访问文档。对文档所做的所有更改都会实时记录且透明，因为没有任何成员被锁定。

区块链上的每个区块都包含多个交易。每次用户向区块链添加新交易时，都会将交易记录添加到所有参与者的分类帐中。

类似地，每当用户更改链中的一个区块时，所有参与的计算机都会清楚地知道更改已经发生。试图破坏系统的黑客必须更改所有去中心化版本链中的每个区块。

区块链共识机制是什么？

共识机制是一群没有上级中央权力的人达成决策并确保协议得到遵守的公式。区块链共识算法是指区块链网络中的用户或同行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不仅可以保证分布式账本内的安全性，还可以实现可靠性并在不同票据之间建立信任。共识算法成为区块链内每个区块链应用程序或 DApps 项目不可或缺的一部分。

区块链共识机制通常负责三件事：

• 这些确保链中的下一个区块是事实的唯一正确版本。
• 这些可以防止恶意攻击者达到 51% 的哈希能力来接管系统并成功分叉链。
• 它们保证包含多个节点的网络的可靠性。这是确保网络完整性的最重要方面之一。共识机制最重要的要素是确保用户不会两次花费相同的加密货币（双花）。

与区块链公司不同，信用卡和借记卡公司等其他金融服务提供商不运行共识机制，因为这些公司控制着网络。每次用户使用信用卡时，系统都会将信息发送到中央数据库。信用卡用户相信公司会在交易和每个订单过程中保护他们的数据。

由于只有信用卡公司控制其整个网络，因此它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，大多数中心化数据库都非常容易受到黑客攻击和腐败的风险。

我们正在进入区块链和加密货币时代。现在可以在去中心化网络中执行可靠、不可变且可追踪的点对点交易。由于此类网络中没有中央或更高权限来强制遵守既定规则，因此各种类型的区块链共识算法允许网络内的所有参与者就规则达成一致并保证按照规则执行。

区块链共识机制的目标

区块链共识机制的主要目标是：

#1.统一协议

达成统一的协议是共识机制的主要目的之一。区块链去中心化网络中构建的协议可确保在此过程中输入的所有数据真实准确，并且分类账的状态保持最新。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

区块链是一个自我监管的去信任系统，因此所有参与者的利益必须保持一致。在这种情况下，区块链共识算法会奖励那些遵守规则的人并惩罚不良行为者，同时规范经济激励。

#3.公平与公正

共识协议允许所有感兴趣的用户使用相同的基础知识参与网络。因此，区块链系统的去中心化和开源方面是合理的。

#4.清除障碍

共识机制方法也保证了区块链的一致、可靠、无故障。这意味着即使出现故障或威胁，系统也始终可以独立运行。

区块链共识算法的类型：工作量证明和权益证明

区块链生态系统中有许多共识算法，还有更多正在开发中。因此，每个用户和创业者都必须了解不同共识机制的特点，并知道如何识别其不足之处。在学习了区块链共识算法的基础知识后，发现两种最流行的共识方法的优缺点。

工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）是最广泛使用的区块链共识方法。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，而无需涉及中央机构。了解 PoW 和 PoS 之间的区别将使您更轻松地评估投资组合中的加密货币。

什么是工作量证明（PoW）？

工作量证明共识方法出现于 20 世纪 90 年代初，用于打击垃圾邮件。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。对于发送一两封合法电子邮件的人来说，此任务应该是一项简单的任务，但对于尝试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。比特币创始人中本聪在比特币白皮书中最先应用了数字货币技术。

一个。区块链订单

您可能已经知道区块链由一系列区块组成，这些区块代表按时间顺序排列的一组交易。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。第一个区块不引用前一个区块，但进入区块链的所有其他区块都必须引用前一个区块。每个人都携带一份更新的账本副本。

能源使用

工作量证明算法使用竞争来确定哪些参与者（加密货币矿工）可以调整分类账。矿工必须使用计算能量才有资格根据网络规则提出有效的区块。

运行比特币软件的计算机（称为节点）负责验证交易、防止双重支出，并决定提议的区块是否应加入链中。比特币矿工通过称为散列的过程求解复杂的数学求和，相互竞争创建新区块的机会。数学问题很难解决，但网络可以轻松验证正确的解决方案。

参与

PoW 共识方法结合了计算能力和密码学来建立共识并验证区块链上记录的交易。参与哈希过程的矿工必须生成数学问题的正确答案，才有资格向链中添加新块。

参与的矿工猜测一系列伪随机数。当这个伪随机数与块中的信息结合并传递给哈希函数计算机时，必须提供与算法预先设定的条件相匹配的解决方案。

一旦获得答案，系统就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。当其他矿工验证哈希值时，该区块就会被添加到区块链中，成功的矿工通过区块奖励获得奖励。

d. 奖励分配

任何开采网络内被认为有效的区块的人都会收到区块奖励（通常是新的加密货币）。对于像比特币这样的加密货币，区块链在创建指定数量的区块后会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。

什么是权益证明 (PoS)？

股权证明（PoS）共识方法是 2012 年首次推出的 PoW 的修改版本。 PoS 共识协议的目的不是仅仅依靠计算机相互竞争来创建正确的哈希值，而是通过所有权来实现参与。某些加密货币。其目的主要是解决 PoW 在确定区块链排序时的高能耗问题。

PoS 算法使用一组预定的因素来伪随机地在代币持有者中选择一个节点，并向区块链提出下一个区块。除了签署区块并将其提交给区块链进行验证之外，选定节点的作用还包括验证区块内交易的有效性。

一个。区块链订单

与 PoW 机制类似，PoS 共识方法由一系列按时间顺序排列的区块组成。基于 PoS 的区块链中的第一个区块也被硬编码到 Genesis Block 软件中。添加到区块链的每个后续块都必须引用前一个块并保留更新分类账的完整副本。然而，与 PoS 方法不同的是，参与节点不会竞争被选择来添加区块。因此，新块通常是锻造或铸造的，而不是开采的。

能源使用

基于 PoS 的区块链因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或计算能力。 PoS共识机制的支持者声称，这是一种环境友好的机制，其中各个节点被分配创建新区块的任务，而不是相互竞争。

由于 PoW 挖矿和 PoS 铸币都需要消耗能源，因此采矿节点和铸币节点都被激励使用尽可能便宜的电力形式，最常见的是使用煤炭等温室气体来源，它由水力发电、风能和电力等可再生能源提供动力。太阳能而不是天然气。

PoS 矿工只需要一个活跃的互联网资源，需要少量的能源，而 PoW 矿工需要专门的硬件（GPU）、采矿设备和其他您需要获得昂贵的设备。

参与

要参与 PoS 共识计划并有机会被选中将区块添加到链上，用户必须在特定的智能合约中质押或锁定一定数量的区块链代币。您被选为参与者的机会取决于您投入的加密货币数量。

如果用户恶意行为或违反既定规则，他们可能会失去其权益作为惩罚。 PoS 算法采用了其他几个决策因素来避免只偏向最富有的节点。其中一些包括纯随机化和节点投入硬币的次数。

d. 奖励分配

与 PoW 共识机制类似，成功提出有效区块的用户将获得参考区块链加密货币的区块奖励。然而，由于硬币所有权决定了选择，一些加密货币交易所通过代表用户进行质押以换取定期付款来提供质押服务。

PoW vs. PoS：未来属于哪里？

我们对工作量证明和股权证明区块链共识算法的结论是，它们都以不同的方式实现相同的目的。然而，权益证明对于市场来说仍然相对较新，因此判断哪一个是彻底的赢家可能是不公平的。

PoW 是大多数专有区块链（例如比特币和以太坊）中的传统共识机制。然而，以太坊正在通过采用新的 PoS 协议来展示新共识方法的潜力。

PoW 共识机制经受住了时间的考验，并已被证明是一种保护区块链的方法。然而，它对网络可扩展性产生了负面影响，并对交易产生了负面影响。如今，个人很少有机会进行挖矿，因为拥有强大计算能力的大型中心化挖矿组织已经接管了挖矿，使得相关成本变得不可持续。

另一方面，PoS算法具有能源效率，其底层网络具有更高的可扩展性和更高效的交易。然而，这种机制为参与者抵押的加密货币提供的安全性较低。

结论

PoS的出现就是为了解决PoW机制固有的缺陷，当然在能源效率方面也取得了成功。然而，鉴于以太坊倾向于 PoS，而比特币则坚持 PoW，这两种区块链共识算法很可能在不久的将来同时存在。

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