以太坊 2.0 为什么改变共识机制

以太坊是面向全球的开源公链平台，其宗旨是成为「世界计算机」。为实现这个目标，以太坊的改进和升级都必须朝着成为更适合搭建和运行DApp的公链平台这个方向前进。以太坊 2.0 的共识机制由 PoW 转为 PoS，可以更好地平衡「不可能三角」问题，尽可能在去中心化、可扩展性和安全性这三个要素之间做到兼顾。

去中心化

去中心化是区块链的核心特性之一。最初，中本聪设计的比特币是一个完全去中心化的点对点系统，每个用户都可以使用个人电脑进行挖矿。然而，随着比特币价格的升高，大量算力不断加入，使得比特币挖矿难度越来越大。目前，比特币全网的绝大部分算力都由几个头部矿池控制，普通用户想参与挖矿的途径只能是选择加入矿池。

从上图中可以看出，比特币前十大矿池的算力占比之和超过全网算力的90%，中心化的程度非常高，用户使用个人电脑就可以挖比特币的景象再也不可能出现。

与比特币一样，以太坊上线时也采用了 PoW 共识机制。虽然以太坊的挖矿算法中加入了抗 ASIC 矿机的设计，但是目前以太坊的中心化程度也非常高。

从比特币和以太坊的实际运行情况可以看出，PoW 共识机制不能保证去中心化，反而会催生出矿池，使得整个系统趋向中心化。如果继续采用 PoW 共识机制，以太坊的中心化程度会继续提高，这与区块链去中心化的精神背道而驰。因此，从这个角度来看，提高去中心化程度是促使以太坊 2.0 从 PoW 共识机制转为 PoS 共识机制的原因之一。

当然，很多采用 PoS 共识机制的公链，如 EOS 和 TRON 等，也存在中心化的问题。针对这个现象，以太坊 2.0 还采用了其它的限制措施，后文中会继续介绍。

可扩展性

可扩展性一直是困扰以太坊发展的重要因素，以太坊的 TPS 大概是 15 左右，远远不能满足其「世界计算机」的定位。2017 年 12 月，一款简单的游戏加密猫（Crypto Kitties）就让整个以太坊网络拥堵不堪，整个以太坊网络的使用率达到 90% 以上，即下图中的红色圆圈部分。目前，以太坊的使用率大概是70%，随着以太坊生态的发展，部署在以太坊上的DApp越来越多，以太坊想要承载对交易速度要求更高的应用，必须解决可扩展性不足的问题。

需要指出的是，很多采用 PoS 共识机制的公链在设计上拥有很高的 TPS，但实际生态中缺少开发者，也没有用户。就像是城市中修了很宽的马路，但马路上没有车辆，这相当于是一种资源浪费，这种所谓的高性能也就没有任何意义。因此，以太坊 2.0 在提高性能的同时，还必须要注重生态建设。

安全性

就安全性而言，很难判断 PoW 共识机制和 PoS 共识机制哪个更好。在 PoW 共识机制中，作恶者需要掌握足够多的算力，在 PoS 共识机制中，作恶者需要掌握足够多的代币，作恶成本都很高。目前来看，比特币仍然是安全性最高的区块链，作恶成本也是最高的。因此，安全性并不是以太坊 2.0 改变共识机制的原因。

尽管以太坊 2.0 采用 PoS 共识机制并不意味着安全性比之前更高，但还是有三点需要说明一下。

一是在 PoS 共识机制中，节点需要抵押一定数量的代币，对于作恶者，可以将其抵押的代币没收，这对于作恶者是一种威慑。

二是在当前的激励体系下，维护以太坊全节点并不能获得收益，以太坊全节点的数量在不断下降；而在以太坊 2.0 中，能参与挖矿的用户数量大大增加，愿意维护以太坊全节点的用户数量也可能随之增加，从这个角度来看，全节点数量的增加也意味着以太坊的去中心化程度和安全性更高。

三是相比于 PoW 共识机制对能源的巨大消耗，以太坊 2.0 采用 PoS 共识机制是一种更加环保和绿色的选择，不需要消耗大量的能源来维护系统运行。

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编译者/作者：天眼

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