優於比特幣的工作量證明

圍繞工作量證明(PoW) 和權益證明(PoS) 作為在區塊鍊網絡上達成共識的一種手段，存在無數爭論。

很多人一直在問自己哪個更好，為什麼？在本文中，我將討論每種共識機制的一些主要優點和缺點。

讓我們潛入水中。

什麼是工作量證明(PoW)？

工作量證明是比特幣（BTC）首次引入的去中心化共識機制。我們將以比特幣網絡為例來了解工作量證明共識機制。

比特幣網絡本質上要求成員貢獻計算能力，例如圖形處理單元，以解決任意數學難題，並防止任何人獲得控製或操縱系統。

發生的每筆交易在添加到區塊鏈之前都經過驗證。然後，每個區塊都由礦工驗證，礦工通過他們的處理單元投入“工作”，從而獲得獎勵的BTC 代幣。因此，這被稱為工作量證明。

工作量證明共識機制經受住了時間的考驗。這種共識機制多年來成功驗證了比特幣區塊鏈上的數十億筆交易，並保持了其作為迄今為止創建的最安全和去中心化的共識機制的真實性和可靠性。

什麼是股權證明(PoS)？

權益證明(PoS) 是一種共識機制，用於區塊鍊網絡，作為驗證交易的PoW 方法的替代方案。

在這種機制中，加密貨幣所有者可以根據驗證者所持有的硬幣數量（而不是礦工驗證它們）來驗證區塊交易。因此，這被稱為股權證明（PoS）。

PoS 中的驗證者是隨機選擇的。要成為驗證者，需要抵押特定區塊鏈所需的特定數量的加密貨幣代幣。

PoS 有多種變體，例如委託權益證明(DPoS) 等。這些已經在各種區塊鍊網絡中開發和實施，但它們大多以類似的方式工作。

當準備好處理一個交易塊時，加密貨幣的協議會選擇一個驗證器來審查該塊。然後驗證者檢查區塊中的交易是否完全準確，如果它們通過檢查，則該區塊被添加到區塊鏈中。

作為這樣做的回報，驗證者會因其貢獻而以加密貨幣代幣的形式獲得獎勵。

但是，如果驗證者最終提出了一個包含不准確信息的區塊，他們將失去一些質押的代幣作為懲罰。這可能發生在PoS 中，因為沒有解決密碼難題的硬件（與PoW 的情況不同）。

哪種共識機制更好，為什麼？

PoW 和PoS 都旨在幫助區塊鍊網絡上的節點驗證所有發生的交易。

一旦節點同意交易塊的有效性，交易就會被添加到區塊鏈中。兩種模型都提供了獨特的方法來實現相同的最終結果。

然而，工作量證明作為驗證交易和保護區塊鍊網絡的系統遠優於權益證明(PoS) 模型，但它是有代價的。

下面，我討論了與PoS 相比，是什麼使PoW 成為一種優越的共識機制，以及與之相關的成本。

安全性和數據真實性

從安全性和數據真實性的角度來看，PoW 比PoS 更優越。這是因為在PoW 中，數據與經過驗證的人類選擇歷史相關聯，無法在驗證每筆交易的系統中作弊。

該系統以0% 的信任運行，100% 的交易由網絡參與者驗證並記錄在公共分類賬上。

PoW 也是一種高度安全的共識機制，因為在一段時間內，它使網絡變得越來越困難，以至於它變得無法破解——因為網絡不斷受到參與者的監控。這些參與者現在在遊戲中佔有一席之地（因為他們需要“工作”來解決交易問題）。這使得網絡被黑客入侵非常昂貴。

另一方面，PoS 共識機制更容易受到黑客攻擊。

理論上，如果一個網絡參與者（或一組參與者）達到擁有51% 的質押硬幣的程度，那麼這個網絡參與者（或一組）就可以從本質上控制整個區塊鏈並對其進行更改。這被稱為 51% 攻擊。

網絡所有權

鑑於獲得獎勵的“挖礦”設計，PoW 模型實現了去中心化結構。

比特幣就是一個很好的例子。比特幣的網絡是完全去中心化的。沒有任何人、實體或國家控制它。它由運行網絡的數千個節點擁有和控制，在一個分散且安全的系統中，由PoW 支持。

另一方面，PoS 支持更集中的結構。理論上，可以質押更多的參與者（通常是富人）可以通過質押更多來積累更大的控制權。

這是一個冒險的提議，因為如果一組參與者最終獲得51% 的控制權，他們可以改變區塊鏈以使自己受益。

我們還沒有看到這種系統的問題嗎？只要睜開你的眼睛，你就會看到我們已經在這個系統中生活了一段時間，看看它把我們帶到了哪裡。

激勵調整和公平

當礦工解決複雜的數學難題時，PoW 模型會獎勵他們——在某些情況下，是區塊獎勵和交易費用的一部分。當節點競爭解決難題以獲得獎勵時，這會激勵正確的行為。

網絡越來越強硬，確保解決這些難題需要更大的計算能力。這反過來又使整個網絡更加安全，並且黑客或攻擊的成本更高。

隨著加密貨幣價值的上升，獎勵的價值也會上升。網絡上的每個礦工都有獲得獎勵的平等機會，並且在這樣做的過程中，他們繼續保護網絡並使其健壯。

整個設置激勵了正確的行為並阻止了分叉，這是在協議更新時創建替代區塊鏈。

另一方面，在PoS 模型中，獲得獎勵的動機是增加質押。這導致了參與者抵押更多的集中化問題，可能會獲得對區塊鏈的更大控制權。在不受監控的區塊鏈中，這種激勵會導致更大的安全威脅，而去中心化程度更低，更容易受到低成本攻擊。

時間的考驗

PoW 模型經受住了時間的考驗。比特幣網絡就是一個很好的例子。

在過去的13 年中，比特幣網絡從未以任何方式或形式遭到黑客攻擊或破壞。它是世界上最強大的網絡，從網絡真實性、可靠性和安全性的角度來看，它經受住了時間的考驗。

另一方面，權益證明模型相對較新，在採用和實施方面仍處於早期階段。此外，隨著越來越多的未經過充分測試的變體出現，其中一些模型的可行性存在更高程度的混淆。

能源消耗

歷史上一直存在這樣的論點，即PoW 模型需要過多的能源消耗，這會導致成本增加和環境影響。

這是真實的。事實上，PoW 模型比PoS 模型消耗更多的能量。

這是因為隨著網絡難度的增加，需要越來越多的計算能力來解決複雜性。這是運行高度安全的網絡的成本。

以安全為核心的貨幣網絡確實會消耗能源。讓我們以法定貨幣為例。法定貨幣比PoW 模型消耗更多的能量，就像比特幣網絡使用的那樣。

這是因為由法定貨幣支持的傳統銀行業務依賴於紙幣，這需要資源來生產它們，並導致大量浪費。當您考慮到銀行、高層辦公空間、安全保險庫、安全卡車和其他管理費用的能源成本時，傳統的銀行系統顯示為比比特幣更耗能。

PoW 模型，如比特幣網絡，不需要任何物理資源來生產，除了維護區塊鏈所需的計算能力。因此，雖然比特幣網絡消耗能源，但它仍然比傳統銀行業務和我們今天使用的法定貨幣系統更加環保。這是一個更好的解決方案，是對能耗用例的改進，也是對當前系統的升級。

換句話說，將我們的貨幣體系轉移到比特幣網絡中不僅會更加高效和安全，而且也是對抗全球變暖的重要一步。

PoW 是一個優越的系統（正如我們之前所討論的），它也激勵了能源消費領域的創新和創造力。

在過去的幾年裡，PoW 的能源消耗得到了極大的優化，並使用了可再生能源，以及原本會被浪費的能源。

讓我們以比特幣網絡為例。根據 Q3全球比特幣挖礦數據，在比特幣上進行的大部分挖礦都是通過可再生能源進行的。

事實上，與世界總能源相比，比特幣採礦能源使用量僅為0.122%。根據該報告，2021 年第三季度，採礦效率提高了23%，可持續電力結構提高了3%。

圖片來源： bitcoinminingcouncil.com

事實上，在過去七年中，比特幣挖礦的效率提高了43 倍。換句話說，它現在的採礦效率比七年前提高了4,237%。

該報告得出的結論是，比特幣採礦委員會估計，在未來四年和接下來的四年中，採礦效率將提高3 倍和2 倍。

因此，它不僅是當今最有效的能源使用方式（對於貨幣體系的應用），而且在未來八年的跨度內保證會顯著提高效率。

開採比特幣的回報很高，這會激勵礦工尋找替代能源，從而推動可再生能源的創新。由於開採比特幣的大部分成本都用於電力，因此礦工被迫尋找最便宜、最清潔的資源以實現利潤最大化。

事實上，比特幣挖礦可以說是其中之一最環保的全球範圍內的大型工業。大多數最大的採礦公司都位於可再生電力豐富的地區。可再生能源正變得越來越流行，因為它們比傳統形式的能源更清潔、更便宜。

許多專家認為，可再生能源的未來是光明的，最終將超過傳統形式的能源。比特幣挖礦正在引領這一潮流。

考慮到它提供的經濟和社會價值，比特幣的能源消耗是一個很小的代價。比特幣值得保持它運轉所需的每一點能量。

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