什么是 Proof of Work 和 Proof of Stake?

什么是共识算法? Proof of Work 和 Proof of Stake 如何工作? 它们的优点和缺点是什么? Proof of Work 和 Proof of Stake 有什么区别?

共识算法对区块链极其重要。它是一组功能和规则,可保持网络正常运行并帮助所有参与者达成一致。共识算法检查所有交易是否正确。共识算法有很多选择。在这篇文章中,我们将看看两种最流行的共识算法——Proof of Work 和 Proof of Stake,它们是如何工作的,它们的优缺点,以及它们之间的区别。

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什么是 Proof of Work?

What is Proof of Work?

Proof of Work (PoW) 是大多数 加密货币(包括Bitcoin)中使用的第一个共识算法,因此它也是目前最知名的算法。在 Proof of Work 的帮助下,区块链参与者将获得与他们执行交易相同的加密货币的奖励。当一个新块被添加到区块链时,交易被确认。这个过程称为挖矿,这意味着矿工正忙于添加新区块。

为此,矿工必须提供算术问题的解决方案,表明交易中没有错误。 许多主要的加密货币都基于 Proof of Work 方法。 其中包括带有 SHA-256 的 Bitcoin、带有 Ethash 的 Ethereum、带有 Script 的 Litecoin 和带有 CryptoNight 的 Monero。

尽管最大的加密货币使用 Proof of Work 算法,但这种方法有一些缺点。解决算术问题需要花费大量的时间和精力。为此,矿工和显卡制造商一直在努力开发满足高要求的新设备。由于计算机任务日益复杂,几乎从不使用传统的显卡。相反,使用了所谓的 ASIC,它们具有高水平的数据处理能力。结合廉价的冷却和廉价的电力,采矿可以非常有利可图。

Proof of Work 是如何运作的?

网络参与者必须在 Proof of Work 算法中使用他们的设备解决一个相对困难的问题。 找到正确解决方案的人可以使用它来证明他们可以向区块链添加新块。

在这里检查解决方案的正确性也相对容易。 解决难题后,矿工从解决方案和块的内容生成散列。 如果此哈希满足某些条件,它将被网络中的其他节点检查。 如果这些节点确认其有效性,矿工将获得他的奖励。 该块被认为是经过验证的,可以添加到块链中。

根据有多少参与者在网络中工作以及使用多少计算能力,人为地增加了任务的复杂性,以故意延迟新块的生成。 这就是当区块链使用 Proof of Work 算法时,区块链需要时间来验证新交易的原因。

Proof of Work 的优势

共识机制保护区块链免受攻击和不正确的交易。 攻击将需要大的计算能力,因此,将导致高成本提前,没有成功和高回报的保证。 这并不排除攻击,但使它们相对不太可能。

此外,Proof of Work 算法人为地减慢了系统速度,因为一个小时内只能生成一定数量的区块。 这有助于系统保护自己免受 DDoS 攻击。

Proof of Work 的缺点

Proof of Work 算法通过将错误信息与区块链中的其余数据进行比较来检测错误信息。因此,绝对多数人可以进入有关区块链的信息。 这开辟了所谓的51%攻击的可能性。

提供超过总计算能力50%的挖掘池可能会危及网络的安全性和稳定性。 对于比特币,这种攻击的可能性非常小,因为矿工在世界各地工作。 如果一个大国,如俄罗斯或中国,决定开始采矿交易,区块链开发人员应该提供解决方案。

除了这种危害,能源消耗问题也是众所周知的。随着矿工数量的不断增加和使用 Bitcoin 的人越来越多,比特币的功耗每年都在增加。该领域的专家目前估计每年的电力消耗将达到 16.36 太瓦时。在许多国家,大部分能源是由燃煤发电厂产生的。这意味着 Bitcoin 正在污染环境。

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Proof of Stake 是什么?

What is Proof of Stake?

Proof of Stake (PoS) 是一种相对较新的共识算法。 越来越多的区块链正在使用这种算法。 他们这样做是因为 Proof of Stake比 Proof of Work 有几个优势。

Proof of Stake 赋予拥有网络代币份额的节点获得区块验证奖励的权利。 这种共识比 Proof of Work 算法更加环保。

Proof of Stake 如何运作?

使用 Proof of Stake 时,交易必须由参与网络的节点确认。 但是,您不能只是参加,您必须先下注一定数量的钱。 这称为赌注。

当有人下注比另一个投注更多时,获得检查块权限的机会要高得多。 如果另一个矿工投注相同的金额,在这种情况下,投注就像在彩票中一样。 这完全是偶然发生的。 任何人都可以参与这个算法,尽管你应该有足够的钱开始。

出价赋予了检查块的权利,同时也确保了节点正在尽最大努力做好他们的工作。 如果有人不遵守网络设定的规则,您可以决定接受投注并从网络中删除某人。 通过这种方式,网络确保检查块的人可以被信任。 当有人违反规则做某事时,网络总是会发现。

当有人决定离开网络时,他们就会拿回赌注。 毕竟,这是一种承诺。 虽然它与普通存款略有不同,因为你可以在这笔存款上赚钱。 所以你可以把这看作是你在存款利率上获得的一种利息。

Proof of Stake 算法比 Proof of Work 更容易使用,也更便宜。因此,以太坊加密货币背后的团队决定升级到 Proof of Stake。 Ethereum 正在转换为两种协议的混合版本:未来,大约 1% 的区块将使用 Proof of Stake 进行保护。此外,该协议受到许多新加密货币的青睐。其中包括 Solana、Cardano、Algorand、Tezos、Cosmos、BlackCoin、PivX 等。由于其受欢迎程度,使用 PoS 的加密货币列表每天都在增长。

Proof of Stake 的好处

与 Proof of Work 相比,Proof of Stake 对环境更安全。 在 Proof of Stake 中,节点只有在被选中进行验证时才起作用。 这样,能源就不会浪费在最终不会用于区块链的工作上。 因此,我们可以说 Proof of Stake 是一种“绿色”的挖矿方式。

此外,Proof of Stake 也是一种安全算法。如果有人想要进行51%的攻击,他们首先需要拥有超过一半的所有加密货币供他们使用。 这种情况发生的可能性很小,可以假设它永远不会发生。

Proof of Stake 的缺点

但是,Proof of Stake 也有缺点。例如,这种算法主要吸引了钱包很大的人。 钱少的人不应该选择这种算法。

这就是为什么从 Proof of Stake - Delegated Proof of Stake (DPoS) 中出现了一种新算法的原因。此算法已委托投标确认。 您可以通过投票系统被选为代表,这意味着您被允许挖矿。 因此,DPoS 是 Proof of Stake 的民主版本。

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