加密基础知识：权益证明 （PoS） 与委托权益证明 （dPoS）

TL;DR

• Proof-of-Stake (PoS) 和 Delegated Proof-of-Stake (dPoS) 是最流行的基于质押的共识协议。
• 共识确保网络参与者在没有中央机构的情况下验证交易。
• 挖矿涉及验证交易以换取奖励，而共识算法则使交易验证成为可能。
• PoS 要求质押资产成为验证者，质押越高，被选中的机会就越大。
• DPoS 涉及投票选举代表验证交易，提供速度和可扩展性。
• PoS 和 dPoS 在区块创建（质押能力与民主选举）和治理（僵化与民主）方面有所不同。

由于对可扩展性的日益重视，区块链越来越多地选择基于质押的机制来保护其网络并达成共识。随着对 PoW 区块链及其高能耗率的审查加剧，这种模式变得更加流行。

虽然开发人员可以从多种基于质押的共识协议中选择，但最流行的两个选项是经典的 Proof-of-Stake (PoS) 算法和 Delegated Proof-of-Stake (DPoS) 机制。您可能想知道这两种模型哪个更可行。本文提供了 PoS 和 DPoS 的详细概述，以及它们之间的相似之处和不同之处。

什么是共识和挖矿？

区块链共识是什么？

区块链技术的核心精神优先考虑去中心化的记账方法。这个概念确保网络的每个参与者或节点都可以访问电子分类账（区块链）的副本，并实时确认其内容的有效性。

这种模型消除了中央机构（如银行）的作用，使参与者或网络节点共同确认区块链中输入的数据是有效的。为了使其工作，网络必须包含一种协调各个成员持有的分类账副本的方法。只有这样才能达成共识。

换句话说，共识确保网络所有参与者都同意区块链分类账的新条目或交易不会使旧条目无效。

根据这个定义，我们可以将共识机制定义为允许网络参与者在没有中央机构输入的情况下验证交易的协议。

什么是挖矿

您会同意，如果没有建立奖励制度，人们很难承担起保护网络的责任。这就是为什么区块链几乎总是围绕其共识协议建立基于激励的经济体系。这样一个系统激励区块链网络的普通用户验证交易。作为对网络安全做出贡献的交换，验证者通常会获得以区块链本地加密货币计价的奖励。

简单地说，验证交易以获得加密货币的过程称为挖矿。成功添加新批次交易的参与者将获得新铸造的加密货币和交易费用作为报酬。

不同类型的共识算法

值得注意的是，有几种专门设计用于实现区块链共识的协议。以下是一些流行的选择：

• 工作量证明
• 权益证明
• 委托权益证明
• 提名权益证明
• 权威证明
• 时间证明
• 验证证明

以上所有共识机制都具有类似的特征，即它们都希望通过网络参与者来实现交易验证系统。然而，它们之间的区别在于它们建立共识和选择验证者的方式。例如，工作量证明机制要求潜在的验证者向网络提交计算能力。另一方面，权益证明允许验证者基于他们的意愿在区块链上锁定一定数量的加密货币。

为什么区块链需要共识机制

如前所述，共识协议使去中心化系统能够验证区块链分类账中输入的数据。它们确保区块链不依赖于中央机构。相反，它们确定网络参与者由于共识协议的结合，可以在验证过程中发挥重要作用。

共识协议实现并管理随机选择负责将新交易添加到区块链的验证者的系统。协议还激励参与者与区块链整体目标协同工作。因此，对生态系统安全做出贡献的活动会得到奖励。另一方面，一些共识协议会对验证者因停机或恶意活动而受到惩罚。

什么是权益证明（PoS）？

如前所述，工作量证明（PoW）协议，即有史以来创建的第一个共识算法变体，要求多个节点设置强大的挖矿机器才有机会成为验证者。根据Digiconomist的比特币能源消耗指数，平均比特币交易消耗704.75千瓦时的电力——相当于美国平均家庭约24.16天的电力消耗率。

因此，对PoW的节能替代方案的需求催生了权益证明机制。与PoW不同，权益证明要求用户押注某些加密资产以证明他们致力于成为验证者。

本质上，潜在的验证者需要在区块链上锁定资产作为对网络健康的承诺。整个想法围绕着这样一种推理：如果他们的钱在危险之中，参与者不会妥协网络的有效性。

PoS机制从利益相关者池中随机选择验证者。将其视为基于抽奖的选择系统，幸运儿获得将新批次交易添加到区块链中的机会。每次添加新的交易块时，抽奖再次启动以选择下一个验证者。

请注意，随着押注硬币数量的增加，成为验证者的机会往往会增加。换句话说，在区块链上锁定更多令牌（押注数量）的节点往往更有可能被选为验证者。影响选择过程的另一个因素是押注期限。

此外，成功的验证者将获得PoS网络本地新铸造硬币作为奖励。这是除了交易费用之外。

关于PoS的另一个重要细节是它提出了惩罚措施以阻止恶意行为。违约者-未能完成任务或添加无效交易的验证者-可能会失去部分或全部押注资金。违约者甚至在失去赌注后可能会被禁止。使用PoS机制的区块链示例是以太坊。

权益证明的优点和缺点

优点

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以下是PoS共识机制的优点

• 与工作量证明算法相比，PoS在能源消耗方面提供了显著的改进。PoS区块链的基于押注的验证过程使它们比PoW网络更节能。
• PoS共识机制建立了一种激励或惩罚验证者的经济体系。这个系统在很大程度上防止了验证者欺诈和不负责任的发生。
• 由于押注的计算要求不像PoW机制那样技术性，更多的区块链用户可以参与验证过程。根据我们对共识的定义，参与保护网络安全的人越多，区块链就越去中心化。因此，押注是一个比基于PoW生态系统中的挖矿机制更具包容性的模型。

PoS的缺点

• PoS共识算法往往将验证过程限制在高净值参与者中，考虑到通常会优先考虑拥有高额押注的押注者。然而，一些解决方案已经找到了解决这个问题的方法。它们建立了一个平台，用户可以汇集并共同押注他们的资产。这些解决方案允许网络参与者，谁通常无法满足最低金融押注要求，作为集体这样做。它还提高了他们被选为验证者的机会。
• 值得一提的是，区块链容易受到称为51％攻击的威胁，通常发生在一个实体控制超过50％网络资源时。在基于PoS共识的区块链中，51％攻击发生在一个实体拥有整个网络押注总量超过一半时。在这种攻击中，有可能操纵区块链的历史数据。

什么是委托权益证明 （DPoS）？

委托权益证明（DPoS）是另一种关注速度和可扩展性的押注变体。与PoS共识机制不同，DPoS建立了基础设施，将交易验证系统开放给整个网络。它希望让每个人都参与进来，即使那些无法满足成为验证者的最低要求的人。

这个概念试图使网络民主化，以便普通用户可以投票选出代表他们代表他们完成与验证相关的任务。顾名思义，DPoS允许普通区块链用户投票选出愿意承担验证交易技术要求的代表。

DPoS 如何工作？

投票

如前所述，投票是DPoS的重要组成部分。该协议根据用户押注的区块链本地令牌数量为用户分配投票权。在某些情况下，押注者可以将其投票权转移给其他用户，而不是直接为验证节点投票。

验证者

验证者是被选举为向区块链添加新交易块的节点运营商。他们必须满足区块生产者的硬件规格要求。更重要的是，他们应该拥有良好的声誉才能吸引足够的选票。一旦验证者成功添加新的交易块，他们将获得奖励，可以与为他们投票的押注者分享。

交易时间

dPoS的交易时间比PoS短得多。这是因为大多数DPoS区块链维护一个小型验证者网络——通常在20到100之间。因此，验证一个交易块需要的时间更短。

代表

代表是DPoS区块链治理的核心元素，因为它们提出了改变区块链网络未来的建议。然后将提议的更改提交投票。这种治理投票活动对所有网络参与者开放，只要他们押注了网络的本地令牌。

委托权益证明 （DPoS） 的限制

在解释了DPoS共识机制的工作原理后，您可能会想知道：它有什么局限性？

由于验证过程由有限数量的节点提供支持，因此dPoS区块链往往会变得集中化。对于依赖少数验证者验证交易的区块链来说，这一点尤其正确。

权益证明（PoS）和委托权益证明（DPoS）之间的区别

根据PoS和DPoS共识协议的工作原理判断，显然这两种协议之间的主要区别集中在两个因素上，即区块创建和治理。下面是关于PoS和DPoS的区块创建和治理技术如何使它们不同的详细解释。

区块创建

PoS协议将其验证者选择过程基于用户的押注能力。换句话说，当用户在区块链上锁定资产时，他们就有资格成为验证者。相比之下，dPoS启用了一种民主制度，令牌持有者选举验证者。由于dPoS将交易验证角色分配给少数参与者，因此区块创建时间-添加新交易块所需的时间-通常较短。

另一方面，PoS允许几乎任何节点运营商只要满足押注要求就可以竞争验证者角色。因此，选择验证者需要更多时间。

治理

此外，PoS生态系统中的治理比dPoS区块链上的治理要严格得多。后者启用了一种民主模型，允许用户对更改进行投票。另一方面，PoS区块链实现了硬分叉或对其底层代码进行重大更改，以便用户需要转移到升级版本的区块链软件。

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