POW和POS概念详解，让小白看懂（包括Polkadot）

本文主要对POW和POS（包括Polkadot）的概念进行详细讲解，供小白理解。 POW 依靠谁的算力获胜获得网络奖励，而 POS 则依靠质押绑定获得奖励。 读者的观念还是有很多差异的，跟着小编一起来看看还有哪些吧！

POW（工作量证明，工作量证明）

工作量证明原本是一个经济学术语，指的是系统为达到一定目标而设定的计量方法。 简单理解就是证明你做了一定工作量的证书。 早在比特币存在之前就已经对其进行了探索。

哈希运算是最常见的工作量证明机制之一，它是通过计算满足碰撞要求的哈希值来确定系统已经完成了一定的工作量。 此外，还可以采用卷积推导、大质数分解等，通过复杂的计算来达到工作量证明的目的。

挖矿就是找到一个合适的哈希值，消耗的计算、内存、电力等能源就是工作量。 挖矿的本质是一个数学计算过程。 有一个不断变化的“难度值”变量，以每 10 分钟在 BTC 网络中维护一个区块。 难度值可调。

上面这段话可以解释为什么以前会有这么多山寨币，因为它只需要稍微改变一下POW参数就可以创建一个新的出块时间的新山寨币，但本质上和BTC没有区别（没有任何智能合约）应用程序，实际上没有任何东西），并大肆宣传以愚弄菜鸟。

ETH 上的智能合约也可以通过只修改一些参数值来发行新币，但没有给出实际应用。 先发币再谈项目，这也是为什么2017年的ICO项目在市场上如雨后春笋般冒出来，但最后却收场一塌糊涂。

POS（Proof of Stake）股权证明机制

纯POS在市场上已经被淘汰了，不多说了。 剩下的就是 POS 的变体。 比较著名的有EOS的DPoS（Delegated Proof of Stake）授权权益证明机制和Polkadot的NPOS（Nominated Proof of Stake）提名权益证明机制。 所有持有者将自己的币质押给节点，节点负责出块维护网络。 如果你投票的节点有一个区块被包含在最终链中，你可以获得符合投票比例的分红。 这种分红相当于币网中的比特币区块奖励。

这与商业投资非常相似。 当有人筹集资金做某事时，你投资比特币充值网络选择，按比例赚取份额，并按比例亏损（如果没有出块，或者验证错误的块，网络将没收该节点的货币），而在 POS 中，正确性非常重要。 只有努力工作，正确地做事，才能获得网络奖励。

两者相比，POW更像是一场古老的武术比赛。 谁拥有最多的计算能力，就更有可能想出随机值来赢得比赛并获得奖励。 POS是文明人的游戏规则。 大家合作共赢，共享盛宴。 不管给节点投了多少票，只要是能够继续为网络工作的节点，都会得到网络的奖励。

总结：POW机制是做的越多，得到的越多； POS机制是持有越多，获得越多。

补充：EOS的DPOS仅选取21个大节点，获得的网络奖励数额由质押币数决定。 Polkadot 的 NPOS 有 1000 个节点。 节点获胜是根据质押币的数量和币地址的分散度来确定的。 只要是有效节点，无论质押币总数多少，都会向每个节点发放相同数量的DOT作为奖励。

这说明DPOS很容易导致大玩家联合合作，网络中心化，内卷竞争，而NPOS则更去中心化，因为满足足够多的代币持有者是一种进步，是一种行业发展。 合理但令人惊讶的进展。

当然，无论 POW 还是 POS，最重要的因素是代币的经济价值。 经济价值越高，攻击网络的成本就越高。 这里不讨论这个。

POW 与 POS

1. 公平

POW公平地将记账权分配给节点，但容易集中算力，财团抱团，个人参与难度大。 POS 有很多变种，但是 Polkadot 的 NPOS 保证节点是随机分散和组合的，比 POW 更公平。

2.网络性能

比特币和以太坊的拥堵已经有目共睹，但在区块链逐渐兴起的时代，如果未来需要更多的区块链，如何保证吞吐量和安全性？

(1) 吞吐量：

POS 系统可以容纳比 POW 链更高的吞吐量。

因为 POS 共识协议不是基于浪费一些实际能源消耗，所以区块时间和协议可以更快地发生。 这样做的逻辑是：POW 面临的挑战的解决方案不必在确定区块之前就找到，因此创建区块的开销可以减少到仅创建和分发区块的成本。

(2) 安全性：

POW的安全取决于算力，POS的安全主要取决于代币的去中心化持有和绑定。

POS系统的安全是靠绑定资产来保障的，而不是像POW那样大量消耗（消耗流动性机会成本，消耗电力）。 POS 的工作方式是通过选择一组具有已知经济身份的验证者，他们锁定代币以换取“验证”或参与共识过程的权利。 如果他们发现他们执行了错误的程序，他们将受到惩罚：部分或全部锁定的代币将被销毁。 这极大地抑制了不良行为。 POW 没有类似的奖惩机制，它只是损失算力（电力）成本。

摧毁POW系统需要超过51%的算力。 目前，前三大矿池的算力合计已超过51%，但攻击从未发生。 因为只要发生51%攻击，比特币网络的金字招牌“公信力”就会消失，币价就会暴跌。 这对于靠挖币赚钱的矿工来说是极其不经济的。 自己的。 也就是说攻击的成本很可能会高于诚实挖矿的成本，所以都选择不攻击。 这是一个游戏问题。 （其实高于30%就可以发起攻击，但是高于51%就肯定攻击成功）。

传统 POS 链的共识需要超过 2/3 的验证者组同意所有发生在 layer1 上的交易：所有属于链状态机的逻辑都必须得到批准。 也就是说，每个人都需要验证网络上的所有信息。 但是，基于从异步网络接收到的不同信息，验证者可能对系统有不同的看法。 这使得很难就链的最新状态达成一致。

这意味着 POS 的吞吐量更高，更节能比特币充值网络选择，创建区块的时间成本和网络资源成本更低。 但是POS需要全网2/3的验证者达成共识才能确定网络的最新状态。 验证者可能从异步网络接收到不同的信息，对系统最新状态的看法不一致，这将导致难以维护网络的最新状态。 确认。

这也是 Polkadot 极致分片架构设计的考虑之一：每个节点参与者不需要验证每笔交易，而只需要每个节点参与检查交易的一部分。 每个节点参与者都会检查交易的某些子集，这样拜占庭中就有足够的冗余，任何恶意参与者都无法潜入无效交易，至少不会被发现和削减。 交易不能被撤销，也就是说，那些被撤销的交易必须被发现并受到惩罚。

另外，很多人喜欢比较以太坊和波卡。 从技术上讲，Polkadot 是更新的一代，自然更先进。 但是客观的看以太坊，刚成立的时候想用POS共识，但是那个时候POS共识没有现在这么成熟，POW的可靠性高，所以选择了后者，正是因为它支持区块生成。 时间限制，网络传输更可靠，可以减少恶意交易，这和使用POW算法杜绝垃圾邮件是一样的。

同时需要注意的是，POW 是一种概率共识。 网络中的两个节点可能同时与相同的正确哈希值发生冲突。 这时，我们称之为硬分叉（概率最终状态确定））。

POS 的共识是确定参与验证的节点集合。 这些节点采用类似 PBFT 的共识，类似于区块的有序轮换。 变种Polkadot的NPOS要求过半数签名有效，且签名者不能重复。 这就保证了每一轮只有一个节点可以获得出块权，是一种确定性共识。

可以看出，一般POS的安全性低于POW，因为验证者的集合是已知的，而且数量并不多。 不同于 POW 需要足够的算力才能进行攻击，POS 中的联合验证者中有一定比例的节点可以作恶。 攻击。 那么如何提高POS的安全性呢？

(1) 惩罚机制：slash or chill；

(2) 协同多种算法相互学习：就像Polkadot的分片和POS结合起来相互协调，利用架构的交互性来集中资金保护所有链：让一个Parachain Host为所有链提供完整的安全保障许多平行链不是部分资金保护部分链条，造成资本低效和浪费的状态； 甚至不需要所有参与者检查所有状态转换。 同时结合随机选举验证人节点组和GRANDP&BABE，保证网络的整体安全性。

综上所述，在网络性能方面，POS的吞吐量更高，安全性能需要多种算法的配合。

3、资源利用

POS算法几乎没有资源消耗，唯一消耗的是网络带宽资源。 POW挖矿经历了CPU/GPU/ASIC芯片的一系列迭代，都是为了更高效地挖币。 该过程消耗了大量的电力、计算能力和硬件资源，可以说是一种资源浪费。 但从另一个角度来看，POW挖矿已经形成了一个完整的产业链：水电站、网络、矿机制造等，只是网络找到一个合适的hash值，实际上没有其他作用，只是挖币。

4.权力下放

在波卡的NPOS出现之前，无论是POW还是POS，权利中心化的问题都会逐渐演变。 传统POS存在大户互相投票、互相推荐为大节点的现象，普通人参与的机会很少； 并且由于没有民主公投等明确的网络问题解决机制，形成了类似POW矿池挖矿的价值循环。 通过外部输入，其安全性与用户没有直接关系，而是通过大节点或矿机等媒介来完成（但作者认为挖矿中心化和专业化是正常的事情，世界的繁荣都是为了盈利，天下皆为盈利。只是中心化的结果违背了区块链网络的初衷）。

总之：

POW是根据谁拥有最多的算力来赢得网络奖励，但算力大不保证一定能获得，会造成资源浪费； POW虽然网速慢，但是比较靠谱。

POS通过质押绑定获得奖励，质押越多获得越多，无额外消耗。 网络安全性相对较弱，但可以通过与其他算法协同提高安全性。

以上就是为小白理解POW和POS概念（包括Polkadot）详解的详细内容。 更多关于POW和POS的概念，请关注Scenario的其他相关文章！

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