區塊鏈:全面對比 I PoS 真的比PoW好嗎？_POW

隨著Tezos,Cosmos,Loom等PoS項目上線，以及將要轉為PoS的Ethereum和Cardano，加上還沒有面世的Polkadot，Dfinity等眾多明星項目項目都采用PoS共識機制。2019年被成為StakingEconomy(質押經濟)元年，眾多交易所也看到的機會紛紛推出PoS服務，如老牌交易所Coinbase推出了CoinbaseCustody委托服務，讓幣圈驚呼PoS正在來臨。

為什么StofofStake獲得了巨大的關注？它真的比ProofofWork更好嗎？

必須有一些優于PoW的重要優勢，下文將在眾多緯度上比較兩者的關系優勢和劣勢。

本文將以行業趨勢，社區互動，中心化，成本，激勵，攻擊因素，安全性，治理，引導和環境的簡易性這10個方面對PoW和PoS進行全面對比，給大家一個參考。

1.PoS定義

Pow和PoS都是去中心化網絡中達成共識算法并且獎勵參與共識者的方式。

換句話說，PoW和PoS決定了一個項目的代幣發行和獎勵方式，獎勵參與者對整個網絡以及共識對貢獻，這也決定了想要參與共識就必須有資源，如礦機，持有幣對數量等以及誠實的行為作為所述獎勵的先決條件，BTC，ETH，XTZ等項目。

對于某些人來說，在網絡中抵押或持有某個代幣，自己承擔風險，為網絡安全作出貢獻，并且獲得獎勵。

工作量證明可以在概念上被認為是股權證明，其中股權以staking硬件和電費的成本表示。可以進一步概括并認為Staking是一種傳統的經濟活動形式，為了實現收益獎勵，必須投入資本來產生收益獎勵。

在工作量證明中，安全性來自于加密算法。在概率上，具有最高計算能力的參與者獲得最多的獎勵。

在股權證明中，安全性來自于將經濟價值暴露給某種風險。在概率上，具有最高風險/抵押價值的參與者以確定的方式被選擇并給予最多的獎勵。它是“概率性”的詳細說明，因為它指的是如何選擇驗證器以避免始終選擇最大利益的隨機性的元素。

權益證明有很多細微差別。盡管每個協議都不盡相同，但仍有一些基本原則可供我們將其與工作量證明協議進行比較。

為了簡單起見，我們將權益證明作為其各種實施的集合，如拜占庭協議，Tendermint，Dfinity，Casper，Ouroboros，StellarConsensus，所有這些協議都是對持有或者抵押代幣對人進行金錢激勵。

2.趨勢

盡管PoS目前相對新穎且相對PoW較少采用和“可抵押”資代幣項目，正如我們前面所討論的那樣，這些項目正在迅速發展。

CZ：Binance將于8月在日本新平臺上開始提供全面服務:7月25日消息，加密交易平臺Binance創始人CZ表示，Binance將于8月在日本新平臺上開始提供全面服務。[2023/7/25 15:57:26]

實際上，按市價計算的前三十名Cryptocurrencies中有13個已經使用了權益證明或類似的共識機制。這些包括EOS，Stellar，Tron，Dash，Neo，BinanceChain，Ontology，Tezos，NEM，VeChain，Waves，Qtum，Decred，Lisk。另外三個主要的是轉向PoS。

這意味著超過一半的市場使用PoS和另外幾乎所有的第2層解決方案都在利用一些PoS機制。甚至比特幣的閃電網絡也可以被認為是某種類型的權益證明。

現在讓我們看看下面一組數字。

目前PoS項目總市值:>160億美元。

鎖定抵押的總價值:>50億美元。

PoS占據市場份額:9.8%

PoS占據市場份額(不含BTC和ETH):26.6%

這些數字正在迅速增多，多方認為到今年年底時PoS的項目將獲得約500億美元的市值。

將各種項目轉移到更新到PoS區塊鏈協議隨著以太坊2.0的推出這一數字甚至會更高。

權益證明機制似乎正在抓住趨勢。

3.可延展性

當我們談論可伸縮性時，重要的是要考慮區塊鏈的交易吞吐量以及它的交易最終性。

區塊鏈網絡的鏈上交易處理能力受平均區塊創建時間和塊大小的限制。這兩者共同限制了網絡的吞吐量。

工作量證明的比特幣每10分鐘產生一個區塊。其他協議將其減少到15秒，這會導致交易吞吐量略有增加。

在股權證明中，由于出塊時間短得多，交易吞吐量平均要高得多，這在一定程度上可以通過有限數量的共識管理者實現。

作為PoS鏈的一個例子，Tezos已經達到每秒40次交易。如EOS或TRON中的委托證明甚至可以處理超過1000TPS。

如前所述，交易終結性是區塊鏈可擴展性的重要因素，尤其是在商業落地中。權益證明鏈的主要證明提供更快，在某些情況下接近即時確定最終性。這不僅是“傳統”PoS區塊鏈的共同點，例如DASH主節點可以具有類似的終結性。

4.網絡安全

我們知道2009年的比特幣是工作量證明的第一次實施，已經使用了10多年。自成立以來，許多其他項目已經采用了工作量證明，從那以后它已成為設計公鏈的無可挑剔的方式。比特幣的工作量證明經歷了許多攻擊嘗試，并且已被證明是可靠和安全的。

CFTC主席：必須獲得國會的授權，以全面監管加密市場:金色財經報道，美國商品期貨交易委員會（CFTC）Rostin Behnam在參議院聽證會中表示，希望獲得新的權力來監管加密貨幣。他說，“我們缺乏全面監管數字商品市場的權力，為了防止這種情況再次發生，我們必須獲得國會的適當授權。”

Behnam認為，即使美國政府決定將整個行業推向海外，數字資產也會存在。如果政策制定者圍繞市場建立一個聯邦框架，更多的加密公司可能會轉移到美國，圍繞整個行業建立更多的結構，包括執行經審計的財務披露，這將有助于防止客戶資金與專有資金混合。CFTC主席指出，他的機構正在與SEC協調對FTX的調查。[2022/12/2 21:16:37]

PoW鏈是需要外部保證的系統，這意味著資源和價值來自系統外部，這與內在PoS不同可能具有一些優勢。這樣，PoW避免了一些潛在的游戲理論情況，其中攻擊系統的好處超過了利益損失。

從短期來看，工作量證明鏈可能會受到Cartels挖礦或通過Nicehash等服務購買的挑戰，這可能會導致51％的攻擊。由于比特幣不可能購買執行此類攻擊的算力能力，因此我們最近使用Verge和ETC看到的較小的工作量證明鏈是可行的。

為了估計51％的比特幣攻擊成本，我們必須考慮總硬件和電力成本，以便在算力能力方面達到51％的優勢。

a.目前總算力：50,000,000TH/s

b.目前螞蟻S9礦機的當前價格：300美元

c.螞蟻S9礦機算力：13TH/s

d.51％攻擊的硬件成本：1,153,846,153美元

免責聲明：這是一個非常大概的攻擊成本。

權益證明和staking機制仍然是一個非常新的東西。盡管PeerCoin或Ardor等區塊鏈已經存在了很長時間，但直到2018年夏天，第一個主要的權益證明項目Tezos誕生才讓大家接觸到權益證明。

他們都沒有真正受到嚴格的壓力測試，所以我們不知道我們可能面臨的問題。

有一些可能的攻擊向量用于權益證明項目，例如：

遠程攻擊

遠程攻擊是指對手在區塊鏈上從創世區塊開始創建分支并超越主鏈的情況。此分支可能包含不同的交易和區塊，也稱為“備用歷史記錄”或“歷史記錄修訂版”攻擊。

無利害關系攻擊

PoS網絡可能出現的一個問題是“Nothingatstake”的問題，其中區塊產生者/驗證者通過投票多個區塊鏈歷史沒有任何損失，從而阻止實現共識。因為與PoW系統不同，在幾個鏈上工作的成本很低，導致其作惡成本很低，好處多多。會導致有的節點產生新的分叉支持和發起不合法交易。導致區塊鏈將不是唯一鏈。

動態 | 媒體：印度承認并沒全面禁止加密貨幣 印度公民投資加密貨幣仍合法:1月21日消息，在最高法院聽證會之后，印度承認比特幣和加密資產不是非法的。印度中央銀行印度儲備銀行也表示，沒有對比特幣（BTC）或其他虛擬貨幣施加限制。其解釋稱，沒有禁止所有實體，而只禁止了不涉及比特幣和其他數字貨幣的部分公司。而在在銀行業務方面，加密貨幣社區預計法定貨幣和加密貨幣之間的轉移會出現問題。而最后印度人投資虛擬資產仍然合法。印度監管機構將在一定程度上放松對資本的管制，印度公民每年可向國外轉移25萬美元。這可能使印度人可以通過第三方交易所投資于比特幣和加密貨幣。（Bitcoinist ）[2020/1/21]

51％的攻擊力

您可能認為運行此類攻擊需要總共51％的網絡值，但在某些PoS網絡中，進行此類攻擊所需的steke量估計低至33％。通過受托人或投票，攻擊者甚至不需要自己的stake，但在第三方網絡支持下也可以，他可以通過投票購買或賄賂獲得。重要的是要指出攻擊者不需要總供應量的1/3，而是需要活躍stake的1/3，這可能會顯著降低攻擊成本。

低staking參與

重要的是要指出，51％的攻擊者不需要總供應量的1/3，而是需要活躍股權的1/3，這可能會顯著降低。例如。如果stake比例為25％，則所需金額僅為總供應量的1/12。所以低的抵押率將導致整個網絡的風險，這也是為什么很多PoS項目在初期會用高回報率來激勵和達到高抵押率。

私鑰攻擊

雖然抵押私鑰總是在線并因此暴露給網絡，以證明所有權和簽署交易。通過與網絡的持續連接，密鑰更容易受到攻擊。即使私鑰不直接控制總賭注的所有抵押金：獲得對密鑰的控制也可以訪問驗證和抵押權利，以進行攻擊。

因此，PoS中的一個巨大安全風險實際上是將網絡價值轉移到驗證者，這可能導致高度集中化和可能對網絡的攻擊。大公司可能擁有大量資源來通過購買投票或形成驗證cartels來實現成功的攻擊。

我通過LISK體驗這一點，其中驗證人已經抑制獎勵分享幾乎不參與投票者分享。此外，EOS驗證者還制定了EOS憲法，不允許任何獎勵與選民分享。

請考慮在某些PoS實現中解決并阻止上述攻擊因素。很明顯他們還沒有進行過壓力測試。

有幾種混合方法，例如Elastos使用與比特幣的合并挖掘來利用其安全性，同時具有類似EOS的dPoS共識算法。這種混合選項也值得探索。

安方面直接引導我們進入中心化化的主題。

5.中心化I去中心化

PoW

工作量證明中的基本共識機制是采礦硬件。該硬件很難訪問，并且該技術由單個公司許可。

聲音 | 京東數字科技研究院高級研究員：借助區塊鏈等建立智能風控平臺，能夠實現從授信申請到貸后管理的全面數字化:8月31日，京東數字科技研究院高級研究員龔謹發表了題為《數字科技是解決小微企業融資難的一把金鑰匙》的文章。文章表示，數字科技降低了銀行服務小微企業的運營成本，提高服務效率。借助大數據、人工智能、區塊鏈等技術建立的智能風控平臺，能夠實現從授信申請到貸后管理的全面數字化，能利用數據建立信用評估模型，大大降低了小微企業的申貸成本，實現了“讓數據多跑路，用戶不跑路”的徹底轉變。要積極引導數字科技企業，發揮其在大數據、區塊鏈、云計算等方面的優勢，鼓勵探索小微企業金融服務的創新模式。（證券日報）[2019/8/31]

挖礦是一項艱巨的業務，因為購買ASIC始終是一項非常長期的投資，不可交換或作為權益證明資產流動性。

如今的工作量證明挖礦業務利潤率很低，只有擁有硬件技術和廉價電力等高級資源的大型企業才有利可圖。所以某種程度上PoW是中心化的。

PoS

與PoW不同，PoS中潛在的共識機制是原始資產。股權證明是免費提供的，可以在任何交易所甚至OTC市場批量購買，而不會有太多麻煩。因此，為了參與抵押，通常存在低到不存在的障礙。

然而，區塊鏈節點需要建立并運行以參與其中，以穩定和分散網絡并獲得獎勵。運行這些節點的動機很高。

雖然不是每個人都愿意或有能力運行這些節點，但像權益下放這樣的機制在權力下放中至關重要，因為這些機制甚至允許最小的投資者在不運行節點的情況下進行投票并參與共識。

但是，在權益證明中，只有富人變富了嗎？它似乎與時間匯合到一個高度集中的國家......

是的，這是一個有效的論點，但與工作證明相比，它可能實際上并非如此。

在“工作量證明”中，“富人越來越富裕”的權力法則更加明顯，富裕的礦工可以簡單地將ASIC設備放大。它們具有獨家資源和高復合效應，并且通過許可技術更容易保持競爭優勢。對于大型礦工來說，存在著巨大的規模經濟，而對于PoS的收益者來說，規模經濟和線性獎勵發展是零。

6.成本

我們要考慮三個方面成本：

A.區塊鏈交易成本

B.維持區塊鏈所需的資金

C.通貨膨脹成本以補償驗證者/礦工

區塊鏈交易成本

在公共區塊鏈上存儲數據非常昂貴。每個字節需要傳遞到網絡中的每個節點，并且所有節點都必須存儲它。

至于PoW，比特幣交易成本目前約為每個1.91美元，而以太坊交易價格約為0.1美元，在牛市高峰期的某個時刻，比特幣和以太坊的交易成本分別達到54.9美元和5.5美元。

動態 | EOSIO v1.5.0-rc 作為發布候選公開 以進行更全面的測試:據 IMEOS 報道，EOSIO V1.4.4 正式發布后，EOSIO v1.5.0-rc 作為版本發布候選公開，EOSIO和EOSIO.CDT的新版本在準備好首次編譯版本時將標記為“Release Candidates”（-rc），以便進行更全面的測試和文檔編制。一旦文檔完成，該版本將被提升為“穩定”并且將被重命名為V1.5.0并在Github存儲庫中合并為master。

EOSIO v1.5.0-rc 中包含了多線程簽名驗證（＃6149）、State History Plugin (Alpha) (#5970)、白名單和黑名單安全更新（＃6318）等。[2018/11/21]

權益證明方面，成本通常要低得多。例如，在Tezos，交易成本約為0.01美元。其他像Cosmos目前的成本在類似的價格維度內。

現在讓我們看看保護和維護這些區塊鏈所需的資金。

維持區塊鏈所需的資金

工作量證明需要昂貴的硬件和大量電力，而在權益證明中，每個驗證者的成本只是一個堅固而安全的硬件基礎設施，因此電費很小。

在比特幣中，保護網絡的成本大約為每年20億美元硬件和每年約40億美元的電力成本。

這將導致每年需要總共約6.5％的網絡值來維護工作量證明區塊鏈。

在權益證明中，所需資本僅為網絡價值的0.1％左右。

通貨膨脹成本以補償礦工/驗證人員

PoS網絡的平均通貨膨脹率為6％，而工作量證明網絡的平均通貨膨脹率為4％。

由于區塊鏈激勵設計往往會隨著時間推移降低通脹，我們可以說補償礦工/驗證人的通脹成本大致相等。這是因為工作量證明已經存在更長時間，而且權益證明通貨膨脹也可能隨著時間的推移而下降。

但在工作量證明中，所有未參與挖礦的投資者確實有效地將其投資稀釋為通貨膨脹百分比，而在權益證明中，投資者可以大部分時間不費力地參與投資，甚至獲得投資回報。。

考慮到6％的通貨膨脹和50％的抵押參與率，抵押者們實際上有6％的凈收益正盈余。

在工作量證明中，投資者實際上有一個約4％的負稀釋。

7.治理

工作量證明中的協議治理分為多方：

A.礦工：決定確認哪些交易以及在哪些區塊鏈上挖礦

B.用戶：決定接受哪個協議作為原始協議以及要使用的生態系統中的哪些服務

C.基金會：決定對正在制定不同協議提案等的某些開發團隊的資金分配

D.節點：決定運行哪些軟件并通過API為用戶提供服務

由于PoW中的投票權難以衡量，因此無法確定誰在各方中獲得最多票數。但是，為了維護區塊鏈并管理其所有龐大的物理資源和網絡價值，雙方之間仍需要達成共識。工作量證明中治理缺乏透明度和透明度導致協議設計和升級的進展非常緩慢。

權益證明治理也在上述所有各方之間分配，但治理機制往往更加結構化，因為我們可以根據1幣=1投票的簡單規則進行投票和選擇。

此外，在權益證明中，我們能夠進行鏈上治理。。它允許創建和建議協議變更的提案，并對鏈上的那些進行投票。在連鎖投票取得積極成果后，這些提案可以在鏈上自動實施。這種鏈式治理機制目前在Tezos中得到應用。

在權益證明中其他治理投票的例子是：

EOS

Decred

Dash

Cosmos

采用清晰透明的投票設計進行的權益證明治理有利于在簡化的流程中快速實施協議變更。

8.社區互動與參與

工作量證明中的礦工通常具有傳統的商業心態。他們很樂意投資他們理解的傳統業務，因為離工廠制造業務不遠，容易理解。挖礦硬件將是技術如何生產商品，而更好的技術總是最有效的。廉價的電力是挖礦和工廠的必要資源。這些企業依賴于他們生產的商品的市場價格，就像生產傳統工廠一樣。就像他們成產鋼材，那么他們生產鋼材的積極性取決于鋼價。

所以當然存在一定的風險。如果加密貨幣價格下跌，挖礦可能變得無利可圖。但在大多數情況下，即使以市場價格立即出售所有幣，它也是一項有利可圖的業務。

如今成為礦工的人大多是擁有獨家獲得硬件和電力的人。他們沒有很多動力參與社區活動。

如果他們真的相信相關資產的價值，那么只需直接投資資產就會更好。直接投資比特幣已經超過了對挖礦的投資，我們預計這將在長期內持續。

另一方面，權益證明中的驗證人更多地被視為投資者而非商人。他們需要深入了解基礎資產的技術，為協議做出貢獻并進一步發展。在大多數情況下，大型企業可以獨家獲得人才和研究。他們需要聰明。

在大多數協議中，他們需要自己持有大量代幣才能接受來自其他投資者的更多受托人。通過抵押和運營抵押服務，資金在協議中被捆綁在一定的鎖定期間，如果他們決定清算一些資金，他們可能無法為所有現有客戶提供服務。

這將驗證者轉變為潛在原始資產的長期投資者。因此，他們獲得了推動技術和價值向前發展的強大動力。通過這些激勵措施，我們可以看到很

它與早期初創投資相當，VC支持其投資組合公司。這種敘述大多由Coinfund和廣義礦業投資論文推廣。

9.吸引力

談到推出公鏈的最佳方式，我們必須考慮公眾對加密貨幣的訪問關注，從而推動項目落地以及開發資金。簡單來說如何吸引大眾參與。

啟動工作量證明區塊鏈非常簡單。加密貨幣以0個幣的初始量供應開始，每個人都有平等的參與權，并通過挖礦獲得幣。這個過程被認為相對容易，公平和透明。

為了支持正在進行的協議研究和開發，可以實施開發補貼，例如Zcash，其中一小部分區塊獎勵直接發送給開發人員。

然而，權益證明的引導要復雜得多。由于我們要求多方從一開始就持有股份，因此必須在發布之前確定最初的幣分配。

最常見的方式是代幣銷售，其中最初的代幣供應被出售并分發給投資者，開發者團體，基金會，顧問等。

由于有時候對大投資者有很高的投資要求和大額獎金，這些代幣銷售通常被認為是不公平的，并且限制了社區對鏈的訪問熱情。

歸屬期代幣很少是透明的，有時會在之后發生變化。這意味著投資者對其真正的稀釋保持沉默。

另一種代幣分配機制是空投，人們或社區在沒有直接投資的情況下接收代幣。由于代幣通常在未經接收方事先同意的情況下分發，并且數量非常少，因此總供應量的很大一部分很容易被遺忘或丟失。再次缺乏透明度，這似乎不是引導加密貨幣的最佳方式。

還有其他區塊鏈自舉機制出現，但它們仍然是一個很新的結論。一個是通過Cosmos引入的“跨鏈空投”通過Cosmos的HardSpoon想法。它將任何PoW或PoS鏈的賬戶余額復制到新的PoS區塊鏈，其中新的代幣具有互操作性和staking功能。

“HardSpoon：一個考慮到現有產業鏈狀態的新鏈;不是競爭，而是提供廣泛的訪問。“-Cosmos網絡Tendermint的JaeKwon這樣說。

10.環境污染

當我們研究確保一個公鏈的成本時，我們發現，由于硬件和電力成本，工作證明要昂貴得多。顯然，這意味著工作量證明對環境也有負面影響。

盡管如此，我們相信，與我們從中獲得的價值相比，這些電量是微不足道的。我們得到的價值是一個無需信任的、全球性的、不可變的賬本，具有非常高的安全性。與金礦開采(與現有金融體系相關的成本)的各種比較，讓PoW不那么負面。

但是僅僅從環境影響的角度來看，我們已經承認了權益證明的環境優勢，因為它更加環保。

總結

在這篇文章中，我們比較了幾個維度的工作量證明和權益證明。每一個都有優點和缺點，區塊鏈未來公式算法應該不會只有一種。

我們堅信至少需要一條PoW鏈，最重要的當然是比特幣。像比特幣這樣的PoW區塊鏈提供了無與倫比的安全性和不變性，同時也可以作為全球結算層和單一事實來源。圍繞比特幣設想或最適合的內容存在多種愿景和爭論。

無論比特幣的愿景是什么，都很難說沒有更靈活和可組合的區塊鏈框架的需求，從而能夠在其上開發和部署更高階的應用程序。

使用PoS安全模型正在推出大多數追求精確視覺的新的突出區塊鏈協議，結合以太坊向PoS的轉變將大大增加區塊鏈空間中PoS的總體份額。大多數第2層解決方案也實現了PoS的轉變，這使得該主題成為區塊鏈空間中不可或缺且不斷增長的部分。

如果我們考慮區塊鏈互操作性和特定應用區塊鏈的未來，由諸如Cosmos和Polkadot之類的PoS協議提供支持，PoS的相關性甚至可能觸及這樣的經典PoW區塊鏈，例如：比特幣，Monero，zCash，因為這些可能需要互操作并需要自己的Zones/Parachains/Brigdes，使它們間接成為staking生態系統的一部分。

總結一下，這里是有益處的簡短概括性總結，這可能是導致PoS如此重大轉變的原因：

能夠獲得staking獎勵而不會被通貨膨脹所稀釋

降低參與者參與的門檻

由于共識管理者數量和交易吞吐量之間的健康平衡，平均可擴展性更高

大型投資者和基礎設施提供商的規模經濟減少，這可能導致隨著時間的推移中心化程度降低

降低維護區塊鏈的成本

可以說是針對51％攻擊的更高程度的安全性

由于1幣=1投票規則，治理更加透明

共識管理者與整個社區之間更好的激勵共識

環境友好

值得注意的是，上述優點以一定的成本獲得，并且大多數PoS區塊鏈還沒有PoW鏈的記錄......隨著整體空間的成熟，我們將看到PoW和PoS都會增長，并且隨著我們通過陡峭的學習曲線集體變得更有效。沒有任何一條鏈可以統治它們-所有這些，就像沒有一種共識算法來統治它們一樣。混合系統可能會受到歡迎，例如保持兩個世界的元素......

本文編譯自：https://blog.stakingrewards.com/research-report-breaking-down-

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