【硬塞科技字典】礦工賺錢術 - PoS 跟 PoW 有什麼差別?

工作量證明機制(Proof-of-Work,PoW)有一個很大的缺點,就是挖礦對能源的過度消耗,其實在共識機制中還有另外一個選擇—權益證明共識機制(Proof-of-Stake,PoS)。
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在共識演算法中,前文提過的 工作量證明機制(Proof-of-Work,PoW) 有一個很大的缺點,就是挖礦對能源的過度消耗,因為它需要大量的電力和時間成本去窮舉計算才能找到符合條件的 nonce。

但其實在共識機制(Consensus Mechanisms)中還有另外一個選擇— 權益證明共識機制(Proof-of-Stake,PoS)

2011 年 BitcoinTalk 論壇中,Quantum Mechanic 首先提出權益證明共識機制,它不像工作量證明機制(PoW)需要昂貴的電腦算力,創造區塊和接受相關的獎勵的機率和參與者「持有代幣數量占系統總幣數的百分比」和「持有代幣時間的長短」成正比。簡單來說,持有的代幣越多、持有的時間越久,在同等算力下,就越容易發現下一個區塊,意即獲得 挖礦 獎勵的機率也越高。

權益(stake)的概念有點像是股權分紅制度,每個人可以透過持股比重來獲得分紅,而且通常擁有系統裡最多權益的人,會比較關心如何維繫網路系統的安全,也擁有較高的決定權。

舉個例子

假設這個系統中共有四個人,A 持有 40 個幣、B 持有 30 個幣、C 持有 20 個幣、D 持有 10 個幣。而這個" 偽隨機" 的演算法按他們持幣的多少給予相應的成功概率,也就是說 A 成功被選擇為產生新區塊的概率比 D 要高 4 倍。

簡單來說,如果有一個節點所擁有的權益比重占全部網上流通貨幣的 p%,則他能夠獲得新區塊的概率也就是 p%。

除此之外,在 POS 權益證明共識機制裡還有幣齡的概念,每個代幣每天都會產生 1 幣齡,假設有 100 枚貨幣並存放了 10 天,幣齡就是 1,000。但如果被系統挑選為挖掘新區塊的人,幣齡就會歸零並重新開始累積計算。

獎勵公式為:獎勵 = 幣齡 * 年利率 / 365,亦即每成功挖出一個新區塊會獲得的獎勵為 1,000 * 5% / 365 = 0.137 個系統貨幣 (假設年利率為 5%)。

利與弊

總結一下,比特幣採用的工作量證明機制(PoW)是採完全隨機 (random) 去決定下一個負責產生區塊的人(節點)是誰,但權益證明共識機制(PoS)以「權益」作為參考值,用" 偽隨機" 的演算法去決定。

PoS 的優點是不再需要大量消耗能源挖礦,在一定程度上也縮短了共識達成的時間,所以運算速度更快,還可以防止 51% 攻擊。然而,缺點是容易加大系統中的貧富差距,因為代幣數量多的人會更容易獲得更多的獎勵。

乙太坊(Ethereum)原來打算從 POW 系統完全轉換為 POS,但遭到各方的反對,所以在 2017 年 5 月宣佈從原來的 PoW 轉換到混合 PoW + PoS 的 Capsper 系統,相互交替地使用兩種共識機制。

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