PoW工作量證明以及PoS權益證明介紹

 FTX創辦人評:比特幣不適合當支付工具,比特幣因為工作量證明耗費的巨大能源,多年來受到重視環境的人士、團體不少批評,加上交易的延遲很長,使用上也非常不便利。

以太幣已經宣佈將從工作量證明轉向持有量證明,節省不必要的能源消耗。預計完成轉型後,以太幣的能源消耗將只有目前的0.05%,更只有比特幣的0.02%不到。

SBF:「每秒交易上百萬次的東西必須極度高效、輕巧,能源成本更低,而持有量證明就是如此。」。

只不過,原先以太幣計畫在今年第二季完成轉型,但後續宣佈將延後至第三季上線,還存有一定的未定數。

但比特幣也並非一無是處。SBF強調,比特幣的定位可能更類似黃金,是種儲存價值的工具。

以下說明 PoW工作量證明 以及PoS權益證明(持有量證明)

PoW工作量證明機制是什麼意思?

只要提到區塊鏈,大家一定會聯想到挖礦這個名詞,那麼為什麼要去挖礦呢?首先我們要了解幾個專有名詞,區塊鏈、分散式帳本、共識機制、挖礦的關係。

區塊鏈是透過點對點(P2P)運行的網路,這個網路由分散式節點組成,可以把它想成是共享的數據庫,也就是分散式帳本(DLT),分散式帳本技術是一種去中心化的帳本,儲存著網路上進行的所有交易。

中心化帳本:也稱為集中式帳本,由一個中心化的機構去做驗證、記帳、訂立規則。

去中心化帳本:也稱為分散式帳本,驗證、記帳、訂立規則是分散的,所有參與的用戶都可去驗證,而且每個人都是監督者。

共識機制帳本

每個區塊鏈都運行在一個共識機制上,共識機制是網路中所有節點的協議,在像比特幣、以太坊這種去中心化區塊鏈的生態系統中,任何加密交易都需要透過共識機制來驗證真實性,才能成為鏈上的一部分。共識機制有高難度的協議程式碼,可以使去中心化系統中的節點安全運作,也能保護區塊鏈網路免受駭客惡意行為的侵害,而大多數公共區塊鏈網路使用的共識機制為工作量證明(PoW)、權益證明(PoS)這兩種。也就是說,PoW(Proof of Work )是區塊鏈中的一種共識機制,它的目的是在區塊鏈架構中協助,確保交易的真實性,防止有人惡意竄改帳本,確認交易,避免雙重支付。

PoW工作量證明機制如何運作?

PoW共識機制是區塊鏈中使用最廣泛的方法之一,最早是由比特幣開始普及,可以把它想成在這個區塊鏈中,有一群礦工透過大量消耗電腦運算力、電量、時間來工作,稱為PoW工作量證明。

前面有提到,PoW工作量證明是共識機制的一種,這是個高難度的協議程式碼,採用密碼學安全傳輸訊息的方式,達到防止篡改的特性。以比特幣來說,這個區塊鏈任何人都可以加入,在比特幣網路中的人被稱為礦工,而使用電腦CPU的電力和時間來運算PoW工作量證明稱為挖礦或算力挖礦,藉此開採新的區塊,終極目標是爭奪每個區塊的記帳擁有權,並取得獎勵。

簡單來講,比特幣網路約每十分鐘生成一個區塊,這個時候礦工們要開始互相競爭,運用電腦CPU的運算能力去解析,因為是複雜的機率問題,也沒有任何公式可套用,解出來的答案會是一個隨機數值。最先解開這個答案的人,就會獲得下個區塊的記帳權,也會得到加密貨幣當獎勵。

礦工們可以開採出多個區塊,這裡就涉及到共識機制的作用:它不允許任何一個人或實體,控制整個區塊鏈系統。共識機制可以保持區塊鏈更新,確保每一個被添加到區塊鏈的區塊都是真實和唯一的。後來不同的區塊鏈架構,也衍生出使用顯示卡、硬碟甚至開發出專門做運算的礦機來挖礦,都是為了取得工作量證明,並從中獲取獎勵,也間接維持了區塊鏈的運作。

PoW工作量證明機制的優點:

1.節點可自由進入、去中心化程度高

2.安全性高,因破壞系統需要投入極大的成本

3.PoW工作量證明機制的去中心化程度高,任何人都可自由進入節點,不需透過中心化的第三人,即可驗證交易以及防止個人或組織篡改數據庫的系統,確保了每筆交易的真實性。

另外,PoW因為依賴於計算能力,想要篡改區塊鏈必須投入極大的成本,安全性較高。

PoW工作量證明機制的缺點:

1.挖礦過程會消耗大量的能源

2.挖礦機器昂貴,最後可能越來越集中化

3.有遭受51%攻擊的危機

PoW工作量證明機制必須使用大量的電力運算,才能順利進行挖礦並獲得獎勵,因此這是一種非常耗費能源的方式。

為了挖掘加密貨幣,礦池通常會尋找電力更便宜的地方,例如冰島等電價便宜的地方礦工也會尋找高檔昂貴的挖礦機,最後造成只有少數礦工才能順利挖礦,變成被大資本或大型礦場壟斷而越來越集中化。相對大量消耗能源也就是前面提到的工作量證明在這越來越缺乏能源的時代,漸漸是不被接受的。

另外PoW也有遭受51%攻擊的危機,這個意思是當一個礦工控制住全網51%以上的運算力,代表他的計算能力強,取得記帳權的機會就越大,就可以出於自己的目的篡改、取消或更改交易,使用區塊鏈執行其他惡意操作。

但是對規模相當大的加密貨幣,51%的攻擊機率較低,因為必須讓一個礦工取得超過全網一半的運算力,所耗費的財力或挖礦設備成本可能都相當高昂,因此機率是挺低的,但如果是其他小規模的加密貨幣,51%攻擊有成功的機率就相對提高不少,所以這也是PoW很嚴重的缺點。

PoS權益證明機制是什麼意思?

區塊鏈是一種分散式帳本(DLT)、去中心化的概念,每個區塊鏈會運行在一個共識機制上,這是網路中所有節點的協議,任何加密交易透過共識機制來驗證真實性,才能成為鏈上的一部分。這部分前面有提過。

權益證明機制PoS (Proof of Stake)又稱為持有量證明,也稱為持幣挖礦,是2011年在Bitcointalk論壇上提出的一種共識機制算法,是工作量證明機制PoW的替代方案,目的是減少大量運算所造成的能源消耗。

簡單來說,區塊鏈就是一個一群人共同維護的帳本,維護帳本的方式就是做驗證,當驗證者有普遍共識,就可以確保內容不被竄改,最初的區塊鏈需要透過浪費大量的能源消耗作演算來實現共識和驗證,這些浪費就是所謂的工作量證明PoW,參與驗證提供工作量證明的人可以從中得到一點好處,但後來人們希望改善這種浪費情況,能夠同時有共識機制作驗證,卻又不需要浪費大量資源,因此就發明出PoS機制。

所謂的Stake(權益),其實就是在比誰持有的加密貨幣多,就有能力去爭取新的區塊。

所以PoS (Proof of Stake)又稱為持有量證明機制,可以把它想成誰的加密貨幣多,誰就有更多的獎勵。

PoS權益證明機制如何運作?

權益證明機制PoS (Proof of Stake)不消耗大量電力、能源來取得新的區塊,而是消耗大量的金錢來取得新的區塊,也就是說,PoS是用加密貨幣的抵押數量,來取代礦工的運算力,必須花錢購買加密貨幣,並將這些加密貨幣抵押在智能合約中。

PoW共識機制下開採節點的稱為礦工,而PoS共識機制下開採節點的稱為驗證者,依加密代幣持有量來取代PoW機制下的運算力。PoS共識機制下,會依照Coin Days以隨機的方式,選擇下一個區塊的驗證節點。

Coin Days也會用來計算在新區塊能獲得多少獎勵,每個代幣每天都會產生1 Coin Days,可以把它想像成當你越早持有某公司的股權,代幣就會加權。

Coin Days計算方式= 代幣質押的天數 × 質押的幣數

假設你有10個代幣,持有代幣10天,Coin Days = 10 × 10 = 100。

成功幫忙打包一個新區塊會獲得一定的加密貨幣獎勵利息。

當獲得獎勵後Coin Days就會歸零,經過等待一段時間後會重新累積到下一次的新區塊產生,這樣是用來防止較大的權益節點主導區塊鏈。

在PoS中,提升記帳權機率的方式有,加密貨幣抵押數量越多,抵押時間越長,距離上次獲得記帳權越久的節點。

PoS工作量證明機制優點:

1.不需要強大、昂貴的採礦設備

2.減少51%攻擊的可能性

PoS權益證明不需要像工作證明PoW一樣,不需要準備電力和採礦設備,因此可大幅節省能源消耗。因為PoS採用加密貨幣抵押的方式來開採節點,若是駭客想要在裡面作亂,抵押的代幣就會被沒收,相對減少駭客51%攻擊的機率。

PoS工作量證明機制的缺點:

1.可能導致富人囤積加密貨幣

2.可能產生加密貨幣通膨問題

PoS權益證明機制鼓勵購買大量的加密貨幣,這可能導致網路的中心化,因為擁有足夠資金的人們聯合起來,就能對加密貨幣的運作依照自己的規則,使持有越多加密貨幣的人擁有越多的權力,就失去原本去中心化的價值。

另外,因為PoS投資的成本由購買機器改為購買加密或幣,所以只需要準備加密貨幣就可以產生新區塊,因此當區塊鏈分叉成二條鏈時,節點抵押的代幣在二條鏈都會存在並獲得所有收益,這會造成區塊鏈上的貨幣產生通貨膨脹,使價值降低。

PoS的優大於缺點,相較PoW在節約能源的時代,過度消耗能源的詬病,始終是事實,雖然各有其擁護者,但要簡單上手,還是比較偏向於購買加密貨幣,那加密貨幣要去哪購買呢? 推薦 幣達加密貨幣交易所,可以交易或持有幾百種的加密貨幣。

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