优于比特币的工作量证明

围绕工作量证明 (PoW) 和权益证明 (PoS) 作为在区块链网络上达成共识的一种手段，存在无数争论。

很多人一直在问自己哪个更好，为什么？ 在本文中，我将讨论每种共识机制的一些主要优点和缺点。

让我们潜入水中。

什么是工作量证明 (PoW)？

工作量证明是比特币（BTC）首次引入的去中心化共识机制。 我们将以比特币网络为例来了解工作量证明共识机制。

比特币网络本质上要求成员贡献计算能力，例如图形处理单元，以解决任意数学难题，并防止任何人获得控制或操纵系统。

发生的每笔交易在添加到区块链之前都经过验证。 然后，每个区块都由矿工验证，矿工通过他们的处理单元投入“工作”，从而获得奖励的 BTC 代币。 因此，这被称为工作量证明。

工作量证明共识机制经受住了时间的考验。 这种共识机制多年来成功验证了比特币区块链上的数十亿笔交易，并保持了其作为迄今为止创建的最安全和去中心化的共识机制的真实性和可靠性。

什么是股权证明 (PoS)？

权益证明 (PoS) 是一种共识机制，用于区块链网络，作为验证交易的 PoW 方法的替代方案。

在这种机制中，加密货币所有者可以根据验证者所持有的硬币数量（而不是矿工验证它们）来验证区块交易。 因此，这被称为股权证明（PoS）。

PoS 中的验证者是随机选择的。 要成为验证者，需要抵押特定区块链所需的特定数量的加密货币代币。

PoS 有多种变体，例如委托权益证明 (DPoS) 等。这些已经在各种区块链网络中开发和实施，但它们大多以类似的方式工作。

当准备好处理一个交易块时，加密货币的协议会选择一个验证器来审查该块。 然后验证者检查区块中的交易是否完全准确，如果它们通过检查，则该区块被添加到区块链中。

作为这样做的回报，验证者会因其贡献而以加密货币代币的形式获得奖励。

但是，如果验证者最终提出了一个包含不准确信息的区块，他们将失去一些质押的代币作为惩罚。 这可能发生在 PoS 中，因为没有解决密码难题的硬件（与 PoW 的情况不同）。

哪种共识机制更好，为什么？

PoW 和 PoS 都旨在帮助区块链网络上的节点验证所有发生的交易。

一旦节点同意交易块的有效性，交易就会被添加到区块链中。 两种模型都提供了独特的方法来实现相同的最终结果。

然而，工作量证明作为验证交易和保护区块链网络的系统远优于权益证明 (PoS) 模型，但它是有代价的。

下面，我讨论了与 PoS 相比，是什么使 PoW 成为一种优越的共识机制，以及与之相关的成本。

安全性和数据真实性

从安全性和数据真实性的角度来看，PoW 比 PoS 更优越。 这是因为在 PoW 中，数据与经过验证的人类选择历史相关联，无法在验证每笔交易的系统中作弊。

该系统以 0% 的信任运行，100% 的交易由网络参与者验证并记录在公共分类账上。

PoW 也是一种高度安全的共识机制，因为在一段时间内，它使网络变得越来越困难，以至于它变得无法破解——因为网络不断受到参与者的监控。 这些参与者现在在游戏中占有一席之地（因为他们需要“工作”来解决交易问题）。 这使得网络被黑客入侵非常昂贵。

另一方面，PoS 共识机制更容易受到黑客攻击。

从理论上讲，如果一个网络参与者（或一组参与者）达到拥有 51% 的质押硬币的程度，那么这个网络参与者（或组）就可以从本质上控制整个区块链并对其进行更改。 这被称为 51% 攻击。

网络所有权

鉴于获得奖励的“挖矿”设计，PoW 模型实现了去中心化结构。

比特币就是一个很好的例子。 比特币的网络是完全去中心化的。 没有任何人、实体或国家控制它。 它由运行网络的数千个节点拥有和控制，在一个分散且安全的系统中，由 PoW 支持。

另一方面，PoS 支持更集中的结构。 理论上，可以质押更多的参与者（通常是富人）可以通过质押更多来积累更大的控制权。

这是一个冒险的提议，因为如果一组参与者最终获得 51% 的控制权，他们可以改变区块链以使自己受益。

我们还没有看到这种系统的问题吗？ 只要睁开你的眼睛，你就会看到我们已经在这个系统中生活了一段时间，看看它把我们带到了哪里。

激励调整和公平

当矿工解决复杂的数学难题时，PoW 模型会奖励他们——在某些情况下，是区块奖励和交易费用的一部分。 当节点竞争解决难题以获得奖励时，这会激励正确的行为。

网络越来越强硬，确保解决这些难题需要更大的计算能力。 这反过来又使整个网络更加安全，并且黑客或攻击的成本更高。

随着加密货币价值的上升，奖励的价值也会上升。 网络上的每个矿工都有获得奖励的平等机会，并且在这样做的过程中，他们继续保护网络并使其健壮。

整个设置激励了正确的行为并阻止了分叉，这是在协议更新时创建替代区块链。

另一方面，在 PoS 模型中，获得奖励的动机是增加质押。 这导致了参与者抵押更多的集中化问题，可能会获得对区块链的更大控制权。 在不受监控的区块链中，这种激励会导致更大的安全威胁，而去中心化程度更低，更容易受到低成本攻击。

时间的考验

PoW 模型经受住了时间的考验。 比特币网络就是一个很好的例子。

在过去的 13 年中，比特币网络从未以任何方式或形式遭到黑客攻击或破坏。 它是世界上最强大的网络，从网络真实性、可靠性和安全性的角度来看，它经受住了时间的考验。

另一方面，权益证明模型相对较新，在采用和实施方面仍处于早期阶段。 此外，随着越来越多的未经过充分测试的变体出现，其中一些模型的可行性存在更高程度的混淆。

能源消耗

历史上一直存在这样的论点，即 PoW 模型需要过多的能源消耗，这会导致成本增加和环境影响。

这是真实的。 事实上，PoW 模型比 PoS 模型消耗更多的能量。

这是因为随着网络难度的增加，需要越来越多的计算能力来解决复杂性。 这是运行高度安全的网络的成本。

以安全为核心的货币网络确实会消耗能源。 让我们以法定货币为例。 法定货币比 PoW 模型消耗更多的能量，就像比特币网络使用的那样。

这是因为由法定货币支持的传统银行业务依赖于纸币，这需要资源来生产它们，并导致大量浪费。 当你考虑到银行、高层办公空间、安全保险库、安全卡车和其他开销的能源成本时，传统的银行系统被证明比比特币更耗能。

PoW 模型，如比特币网络，不需要任何物理资源来生产，除了维护区块链所需的计算能力。 因此，虽然比特币网络消耗能源，但它仍然比传统银行业务和我们今天使用的法定货币系统更加环保。 这是一个更好的解决方案，是对能耗用例的改进，也是对当前系统的升级。

换句话说，将我们的货币体系转移到比特币网络中不仅会更加高效和安全，而且也是对抗全球变暖的重要一步。

PoW 是一个优越的系统（正如我们之前所讨论的），它也激励了能源消费领域的创新和创造力。

在过去的几年里，PoW 的能源消耗得到了极大的优化，并使用了可再生能源，以及原本会被浪费的能源。

让我们以比特币网络为例。 根据第三季度全球比特币挖矿数据，在比特币上进行的大部分挖矿都是通过可再生能源进行的。

事实上，与世界总能源相比，比特币采矿能源使用量仅为 0.122%。 根据该报告，2021 年第三季度，采矿效率提高了 23%，可持续电力结构提高了 3%。

图片来源：bitcoinminingcouncil.com

事实上，在过去七年中，比特币挖矿的效率提高了 43 倍。 换句话说，它现在的采矿效率比七年前提高了 4,237%。

该报告得出的结论是，比特币采矿委员会估计，在未来四年和接下来的四年中，采矿效率将提高 3 倍和 2 倍。

因此，它不仅是当今最有效的能源使用方式（对于货币体系的应用），而且在未来八年的跨度内保证会显着提高效率。

开采比特币的回报很高，这会激励矿工寻找替代能源，从而推动可再生能源的创新。 由于开采比特币的大部分成本都用于电力，因此矿工被迫寻找最便宜、最清洁的资源以实现利润最大化。

事实上，比特币挖矿可以说是全球最环保的大型产业之一。 大多数最大的采矿公司都位于可再生电力丰富的地区。 可再生能源正变得越来越流行，因为它们比传统形式的能源更清洁、更便宜。

许多专家认为，可再生能源的未来是光明的，最终将超过传统形式的能源。 比特币挖矿正在引领这一潮流。

考虑到它提供的经济和社会价值，比特币的能源消耗是一个很小的代价。 比特币值得保持它运转所需的每一点能量。

结论

当您查看 PoW 模型的所有收益和成本时，您会意识到 PoW 模型的收益远远超过成本。

PoW 是一个优越的系统，因为它公平、安全，并确保与区块链网络目标一致的激励措施，以保护每笔交易。

在过去的几年里，PoW 的能源消耗得到了极大的优化，并使用了可再生能源或原本会被浪费的能源。

比特币以 PoW 共识机制为后盾，在过去 13 年中经受住了时间的考验。 仅此一项就证明了 PoW 共识模型的有效性和强大性。

建立在公平、安全、去中心化和工作证明共识机制之上的网络旨在蓬勃发展。

这是 Mir Quadri 的客座帖子。 所表达的观点完全是他们自己的观点，不一定反映 BTC Inc 或比特币杂志的观点。

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原文链接：https://bitcoinmagazine.com/technical/proof-of-work-superior-for-bitcoin

原文作者：Mir Quadri

编译者/作者：wanbizu AI

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