区块链入门PoS Proof of Stake
汉服爱好者清璃
发表于 2022-12-23 23:25:37
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PoS英文全称是 Proof of Stake，翻译成中文就是权益证明 。简单的说PoS就是一个根据持有代币的量和时间，进行利息发放和区块产生的机制。+ O7 c! x8 \+ H( W8 M7 Z
2012年，Sunny King提出了PoS的概念，并首先在Peercoin（点点币）中实现了1.0版的PoS。+ b* H' }4 \' t" K+ e) z2 T, b
PoS原理4 v: `+ g( L( m
7 E5 T5 I6 q5 I6 t
在讲原理之前，我们先讲一个概念，币龄，英文是 CoinAge （币龄 = 代币数 ×持币时长）， 比如你持有100个币，总共持有10天，那么你的币龄就为1000。币龄越大，权益就越大，那么获得下一个新区块的几率就越大，这就是获得区块奖励的方式。& ~; Z% W# c: Z
但币龄不会一直增长，在两种情况下会被清零：
* `% ]0 Y/ F6 S3 n/ ?
1.当获得了一个新区块之后，币龄就会被清空为零；' X4 N0 t0 [4 f0 n; a8 \
2.把一个地址上的币转移到任意其他地址，币龄就在转移过程中被花费了，币数量不变，但是币龄变为零。2.把一个地址上的币转移到任意其他地址，币龄就在转移过程中被花费了，币数量不变，但是币龄变为零。
! f6 x+ X) a9 d4 u# G
总体而言，PoS系统中存在一个持币人的集合，他们把手中的代币放入PoS机制中，这样他们就变成区块验证者。如对区块链最前面的一个区块而言，PoS算法在验证者中随机选择一个（被选中的概率与他们投入的币龄成正比），给他权利产生下一个区块。该验证者会检查其中所有的交易的有效性，检查完毕后，它会对这个区块签名并加入区块链。作为奖励，验证者收到块中与每笔交易相关的费用。: D( m X' a" Y2 a
?9 l& x: _! c* P3 u& X8 P! P% e
如果在一定时间内，该验证者没有产生一个区块，则选出第二个验证者产生新区块。, h" M& T- Y6 H0 P) h
0 L/ S. g4 V z* d% ^
那么，我们怎么防止验证者欺诈呢？如果验证者欺诈，他将失去他的权益。只要权益高于从交易费中获得的金额，我们就相信他会的履行好自己的职责。
( }5 }" x/ l, m
如果他不再是验证者，他的权益加上他所得的交易费将返还给他。但不是马上就返还他，而是要在一段时间之后，因为如果发现了他有欺诈行为，可以“惩罚”他。5 r4 K: A: D$ t) |2 ^ o1 ?
( b. v5 q" q7 S
PoS实现6 ~: H" {+ P3 c/ t% P
通过上一篇介绍PoW的文章我们知道了挖矿的基本逻辑和步骤，就是先寻求一个随机数B 使得hash（B）＜ 目标值。从公式中我们可以看到，PoW下所有矿工的目标值是一样的，只要计算结果哈希小于目标值即可。" D9 j& A9 b6 R9 ?
而在PoS系统中，这个公式变更为：. Z2 B9 Y0 s. Z# }: g3 j5 o
' I- g9 U# H* E( |2 t
hash（B）$ F1 ?+ w. ]7 K( X. Q& b- V# |
V; z' p5 r( ~0 f* g% v
公式中的Target与全网难度成反比，是用来控制出块速度的。可以看出币龄这个变量会造成每个验证者看到的目标值不一样，币龄越大，获得答案越容易。+ i5 B: V7 m: N# \& q
4 n7 s5 ?5 s6 @
PoS优缺点
u% _* K5 o( y
优点：1 z$ |3 U* r' V# R0 n
9 o0 I& W- X% Y# @4 }
在一定程度上缩短了共识达成的时间。+ k2 ]; G2 H" {; U1 N: b
) K# ]- R; J1 r4 U: D, U3 b
不再需要大量消耗能源挖矿。
6 y+ ]" v, R) B7 L5 H; W! H1 x% F+ O
缺点：
" c0 P+ W w0 |5 U, f4 n
极端的情况下会带来中心化的结果。
全节点确认时间过长，没有解决商业应用的痛点。
使“富者更富”，在POS体系下，新获得POS权益的能力受已持有POS权益的绝对限制。
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