工作量证明与权益证明：哪一个更好？

01月16日 16:06

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## [TL；DR]
最流行的区块链共识机制是工作量证明和权益证明。

工作量证明共识机制的原理是，要求验证者解决复杂的数学问题来验证交易。

而权益证明机制要求验证者抵押一定量的原生加密货币。

很难说权益证明和工作量证明共识机制哪个更好；它们有各自的优点和缺点。
 
**关键词**：工作量证明、权益证明、以太坊、比特币、51% 攻击、ASIC、验证器、区块链、加密货币、中心化、去中心化、加密货币挖矿、质押
##  简介
在传统金融领域，所有交易由银行和其他金融机构手动记录。在大多数情况下，他们使用软件程序来捕获所需的数据。在区块链上，计算机系统会验证并记录所有交易。目前，用于验证和记录区块链上发生的交易主要有两个系统：工作量证明和权益证明系统。

[工作量证明共识机制](https://www.gate.io/learn/articles/what-is-proof-of-work/63 "工作量证明共识机制")（ PoW ）要求用户求解复杂的密码方程来验证交易，这个解决复杂数学问题以验证交易的过程称为挖币，在这个过程中会产生新币或新代币。若矿工解题成功，就会获得区块链原生代币或币作为奖励。例如，比特币区块链上的矿工会获得比特币奖励。

权益证明（ PoS ）共识机制下，验证者需要抵押一定量的代币来验证交易。例如，以太坊区的权益证明共识机制要求验证者抵押他们的 ETH。基本而言，加密货币质押是质押或锁定加密货币以保证在区块链上记录准确信息的过程。验证后，验证者会获得区块链的原生代币或币作为回报。
## 理解共识机制
安全可靠的共识机制是建立成功区块链的基础。基本上，以太坊和比特币等区块链是通过共识机制来确认交易的真实性。这个过程就是，受委托验证交易的各方确认数据正确并将其记录在区块链上。
## 什么是工作量证明共识机制？
比特币采用工作量证明共识机制确保了价值数十亿美元的加密货币的安全。如前所述，该验证方法要求验证者解决复杂的数学问题，以验证区块链上发生的交易。
解决数学难题的计算机或节点称为矿工。此外，工作量证明共识机制还需要设计可以验证交易的算法并将其添加到区块链上。
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工作量证明共识机制-[Raincom](https://images.ctfassets.net/p4n9cqsquyq8/3OwIsIm0tY7BJOWhWKKB6n/4cf14277137397f2317e84a4771c7f25/PoW__PoS__PoA_-_Popular_consensus_mechanisms.png?fm=webp "Raincom")

成功解决数学问题的矿工会在网络上添加一个新区块并获得奖励。值得注意的是，矿工是一个具有巨大计算能力的专用机器。目前最好的矿机是专用集成电路（ASIC）。普通的计算机系统是无法用来挖币的。

这个解题过程需要消耗大量电力、计算能力和时间。此外，还涉及与一般基础设施、冷却系统和人力相关的其他费用。各种高手争相解决数学问题，竞争很激烈。

虽然挖币的过程困难重重且耗资不菲，但一旦挖币成功，矿工会获得价值数千美元的加密货币。例如，向比特币网络添加一个区块，投资者可以获得 6.25 BTC。
## 工作量证明的优缺点

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## 什么是权益证明（ PoS ）？
权益证明是第二流行的共识机制。PoS 创建的目的是为了克服工作量证明机制的限制：交易速度慢和可扩展性有限。

该机制要求，成为网络验证者后，投资者应该抵押一定数量的加密货币，作为诚实行为的担保。如果验证者批准了不当交易，区块链将烧毁其抵押的加密货币。

网络会根据抵押的加密货币数量随机选择交易的验证器，同时也会考虑代币的质押时期。

没有达到最低抵押金额的投资者可以加入质押池，共同参与交易验证过程。[使用权益证明共识机制](https://www.gate.io/learn/articles/what-is-proof-of-stake/60 "使用权益证明共识机制")的区块链包括 <a href="/price/polkadot-dot" target="_blank" class="blog_inner_link">Polkadot</a> 、<a href="/price/cardano-ada" target="_blank" class="blog_inner_link">Cardano</a> 和以太坊。
## 以太坊权益证明
以太坊区块链就是使用权益证明共识机制的网络之一。要成为验证者，投资者应至少抵押 32个 ETH。此外，还需要三个软件程序：验证者、共识客户端和执行客户端。

以太坊区块链曾长期使用工作量证明共识机制，直到 2022 年 9 月才转向权益证明机制。这次升级的主要原因是为了减少区块链的能源消耗并提高可扩展性。值得注意的是，共识机制的功能是批准网络上发生的准确交易。但是不同的验证方式的工作方式有所不同。

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## 工作量证明和权益证明之间的区别
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工作量证明与权益证明 - [Deltaexchange](https://www.delta.exchange/wp-content/uploads/2019/12/PoW-PoS-1024x478.jpg "Deltaexchange")

上文介绍了工作量证明共识机制和权益证明的原理。下面我们将对两者进行比较。
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## 工作量证明共识机制和权益证明机制哪个更好？
工作量证明共识机制和权益证明各有优缺点。因此，很难说哪个比另一个更好。下面，我们将简要讨论一下两者存在三个主要不同。
### 中心化程度
相比之下，使用[权益证明共识机制的区块链似乎](https://ventures.gate.io/ru/learn/articles/what-is-pos-staking/10 "权益证明共识机制的区块链似乎")比依赖工作量证明机制的区块链更加去中心化。因为权益证明机制允许更多的用户参与到区块链，用户可以抵押任何任意数量的加密货币就可加入。

若投资者无法支付成为验证者所需的最低加密货币数量，也可以选择加入质押池。相比而言，参与工作量证明共识机制的区块链验证者数量相对较少，因为验证者需要购买昂贵的采矿设备，例如 ASIC。除此之外，他们还必须承担其他费用，例如电费。
### 网络安全
使用权益证明共识机制的区块链遭受 51% 攻击的可能性小于依赖工作量证明的网络。这是因为在权益证明中，区块链可以销毁攻击者的代币，因此攻击者即使发动攻击也没有任何经济利益可言。

此外，由于众多投资者都持有代币，因此单个人或一小群投资者基本不可能持有发送攻击所需的代币金额。

在工作量证明共识机制之下，虽然少数矿工很难控制区块链超过 50% 的算力；但是对于市值较低的区块链，获取其50%以上的算力还是有可能的。
### 能源消耗
挖币活动会消耗大量能源，因此非常昂贵。解题过程也会消耗大量的电力。因此，环保主义者一直在反对挖币。
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工作能耗证明-[Thenextweb](https://img-cdn.tnwcdn.com/image?fit=1280%2C720&url=https%3A%2F%2Fcdn0.tnwcdn.com%2Fwp-content%2Fblogs.dir%2F1%2Ffiles%2F2018%2F08%2Felectricity-bitcoin.png&signature=428b5387162056ebac165b63081f77ae "Thenextweb")

使用权益证明共识机制的能耗很少。一个例子是，以太坊从工作量证明机制转向权益证明机制后，其电力消耗减少了 99.9%。

如此看来，权益证明共识机制似乎比工作量证明共识机制更好。但是鉴于权益证明共识机制的测试时间尚短，且验证规模较小，因此二者的优劣尚需时间观察才能得出定论。
## 结论
目前存在多种区块链共识机制，最流行的是工作量证明和权益证明机制。工作量证明机制通过挖币来验证交易，而权益证明机制则依赖于抵押一定数量加密货币的验证者来验证交易。
## 关于PoW和PoS差异常见问题解答
### 为什么比特币需要工作量证明？
工作量证明是一种共识机制，是通过验证者解决复杂的数学问题验证交易并将其添加到区块链。它是经过验证的保护区块链网络（例如比特币网络）安全的有效方法。它可以防止黑客等恶意行为者的攻击，并防止 BTC 双花问题。
### 工作量证明与权益证明有何不同？
主要区别在于工作量证明依赖于求解密码方程来验证交易并将其添加到区块链中。一般恶言，具有最高计算能力的节点才能够批准交易。权益证明机制则要求验证者锁定一定量的原生加密货币，才能验证区块链上的交易。投资者抵押代币数量越多，其参加验证并将其添加到网络中的机会越高。
### 为什么PoS比PoW更好？
首先，工作量证明和权益证明的相似之处在于，它们都是验证交易并将交易添加到区块链的共识机制。通过PoW，投资者需要消耗大量算力来验证交易，这个过程会产生大量能耗。而PoS是要求投资者在网络上锁定一定数量的原生加密货币，才能验证交易并将其添加到区块链中。因此， PoS能耗较小。此外， PoS比PoW更具可扩展性、处理速度更快、且花费更低。
### 比特币使用工作量证明还是权益证明？
比特币使用工作量证明共识机制，投资者通过解决复杂的数学方程来批准交易并将其添加到网络中。使用计算能力解决密码方程并生产新币的过程称为挖币。作为回报，区块链会奖励第一个成功解题的节点 6.25 个BTC。
### 工作证明和权威证明有什么区别？
权威证明共识机制仅允许少数网络参与者担任验证者的角色。然而，工作量证明机制是要求验证者利用其计算能力来解决复杂的数学问题，以验证交易。由于参与解题的验证者众多，区块链只向成功验证交易的验证者提供奖励。
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  <div>作者：**Mashell C.**，Gate.io研究员
  <div>译者：Joy Z.
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[TL；DR]

简介

理解共识机制

什么是工作量证明共识机制？

工作量证明的优缺点

什么是权益证明（ PoS ）？

以太坊权益证明

工作量证明和权益证明之间的区别

工作量证明共识机制和权益证明机制哪个更好？

结论

关于PoW和PoS差异常见问题解答

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