POS 權益證明

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POS 是和 POW 類似的共識演算法，目的是在去中心化網路上達成共識。今天我們聊聊 POS 的原理，與 POW 的差異，以及 POS 存在的問題。讓大家對 POS 形成一個比較立體的認識。

原理

先來說 POS 的基本原理。首先要聲明一下，POS 不是一個演算法，而是一類演算法的統稱，POS 最早的實現版本是在 2012 年推出的 PPCoin 中，但是後來各家的 POS 其實差別還是很大的，所以下面我們只說共性的內容。

POS 的基本哲學就是去相信那些持幣多的人，這裡的幣就是當前使用 POS 的區塊鏈上的幣。POS 會實現一個彩票系統，隨機的選出記賬人。持幣越多的人就越可能被選中，概率跟持幣數量成正比。注意，這裡的持幣數量，通常不只是幣的絕對數量，而是幣的數量乘以持幣時間，以天為單位，這樣就得到一個新的名詞就是「幣天」。例如，小明有10個幣持有了30天，而小剛有20個幣持有了10天。那麼小明就有300幣天，而小剛只有200幣天，被選中記賬的概率小明反而更大。時間這個維度體現的是持幣人對這條區塊鏈的忠誠度，所以 POS 的基本出發點就是持幣多的人有動機去保護自己的資產，所以有理由誠實的記賬。

POS 的全稱就是 Proof Of Stake ，翻譯過來叫權益證明。基本意思是證明我在這條鏈上是有很多權益的，所以我不可能自己去傷害自己的權益。Stake 的本意是抵押，意思就是要抵押一定的幣到系統上，如果記賬出錯，這些幣就會被沒收。抵押截止時間一般就是按區塊數量算，例如在我生產這個區塊之後鏈上又生成了30個區塊，我就可以把我的幣領回來了。抵押過程，就是鎖定了幣的流動性。

這就是 POS 的基本原理了，總結起來一句話：相信有錢人。

POS 和 POW

下面我們來仔細對比一下 POS 和 POW ，這樣很多細節就又會浮出水面。

首先，POS 設計之初的功能就是跟 POW 一樣的，就是達成共識。但是 POW 耗能巨大，社區很多人非常不滿，於是有人發明了 POS ，意圖去取代 POW 。POS 是沒有能源消耗的，因為隨機選出記賬人之後，生成區塊的工作就是由這個人去做，沒有類似 POW 那樣的算力競爭，所以也就沒有能源消耗了。記賬人，或者說產生下一個區塊的人也不叫礦工 Miner 了，而是叫 Forger 或者 Block Producer 。

另外，POW 和 POS 大思路其實很相似，二者都是去試圖在全球人中，隨機的去選出一個人去進行記賬。只要保證攻擊者不能操縱這種隨機性，那麼系統就是安全的。但是問題在於，網路上如何去定義一個人呢？是用一台機器嗎？一個 IP 嗎？這些都是很容易偽造的，女巫攻擊是不可避免的。所以倒不如拿一些不能偽造的東西進行隨機，POW 是用真金白銀，也就是花錢越多的人買的礦機和電力就越多，就越可能被選中。而 POS 是抵押鏈上代幣的形式，持有的幣越多，就越可能被選中。

看到這裡，我們可能感覺 POW 跟 POS 真的很像啊，而且 POS 不用耗費電能，難道不是一種更為優秀的共識演算法嗎？

POS 的問題

但是實際情況是從 2012 到現在 2018 年，所有 POS 的鏈都不是很成功。所以下面我們就來看看 POS 有哪些問題。

著重讓大家搞清楚的，就是 Nothing At Stake ，翻譯為「權益粉碎攻擊」。基本意思就是」如果我作惡，其實我也不會損失任何東西「。當然，這裡的作惡方式肯定是有特指的。區塊鏈存在於去中心化網路上，產生分叉是非常正常的事情，POW 條件下分叉後大家會按照最長鏈原則，逐步回歸到一條鏈上。而 POS 在分叉條件下卻非常有可能出問題，這就是 Nothing At Stake 的出現場景。這裡面的根本原因就是製作區塊是本身沒有成本的，那麼如果系統出現了分叉，那麼記賬人就往每個分叉上都加上自己的塊，這樣，不管哪個分叉最終勝出，他都可以拿到手續費。所以理性的記賬人會出於自己利益的考慮而同時支持不同的分叉，這就會造成一個分叉上有90%的人支持，另外一個分叉上也有90%的人支持的情況，這樣共識就非常難以達成。所以說 POS 條件下，對於這種形式的作惡，是沒有辦法直接做出處罰的。這就是 Nothing At Stake 了。

除了 Nothing At Stake ，POS 也有一些其他問題。比如 POS 會造成富人越來越富，因為持幣越多的人越可能被選中記賬，獲得更多的報酬。或者，因為壓的是系統內的幣，所以可能出現的情況是，我就去作惡，然後我失去這些，但是會贏得更多。而對應的，POW 是用系統以外的能源消耗，去保證系統內的共識，也可以說不管是產生幣，例如比特幣，還是共識，都是有成本的。而 POS 是通過系統內的幣來達成共識，或者說是自己證明自己，產生幣還是共識，都是無成本的，這個聽起來有些詭異。所以有人說，POS 是一條咬住自己尾巴的蛇。

總結

關於 POS ，Peter 要分享的內容就是這些了。總結起來，POS 就是一種通過抵押鏈上資產來保證鏈上共識的方式。POS 的好處非常明顯，就是不需要耗能。但是 POS 的問題也很多，這些問題到底能不能被解決，多年來爭論一直都沒有停止過。目前還有沒有任何一條真正成功的 POS 鏈，但是以太坊正在考慮切換到 POS ，大家都很關注，因為這將為 POS 的可行性提供一個最有力度的證明。

參考：

• https://www.zhihu.com/question/22369364
• https://www.youtube.com/watch?v=ba0XYlae7D4
• https://www.youtube.com/watch?v=r0pcpGduaJw

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