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什么是权益证明

2021-01-05 17:52:44

权益证明是用来保护加密货币的完整性,防止用户伪造加密货币的方式之一。虽然比特币和以太坊(市值最高的两大加密货币)目前采用的是工作量证明机制,但是以太坊计划转向权益证明机制,从而增强以太坊的可扩展性,并减少能源消耗。

工作量证明和权益证明都是所谓的“共识机制”,是区块链保持其完整性的方法。共识解决了数字货币的“双花”问题。如果某个加密货币的用户可以通过某种方式多次花费相同的代币,就会破坏整个系统。这个加密货币就会变得一文不值。

对于没有中央机构(如银行或政府)的网络货币来说,很难追踪每个人有多少钱,如何花这些钱,以及收款方是谁。

比特币是首个使用工作量证明机制解决这一问题的加密货币。一些学者认为,权益证明是一种更加安全节能的替代方法,但是存在不少争议。

为什么需要共识机制?

当所有交易的账本都由一个实体管理时,这种中心化模式很难防止双花。假设 Alice 向 Bob 发送 1 美元,中心化账本管理者会从 Alice 那里取走 1 美元,然后转到 Bob 账上。PayPal 就是这么做的。但是,加密货币则不同。加密货币旨在避免某个领导者或实体控制系统,这会让记账变得更加复杂。

全球有成千上万名用户运行比特币软件。这些“节点”会确保所有用户遵守网络规则。这个复杂的基础设施需要彼此连接,以便所有软件都能达成共识。否则,这些节点都成了孤岛。

事实证明,要让世界各地的用户达成共识并非易事,因此很长一段时间来都没有研究者研究去中心化货币。直到比特币诞生。比特币的创建者中本聪创造性地提出了工作量证明机制,首次将去中心化货币变为现实。

工作量证明 vs 权益证明

一些人认为工作量证明存在问题。随着比特币挖矿越来越中心化,一些团体已经变得比中本聪预想的更加强大。目前,比特币在耗电量上至少可以与整个瑞士匹敌。(还有人认为这没有那么糟糕,因为现行金融系统的耗电量也很大)

简而言之,这些共识机制可以用来验证哪些是通过区块添加到区块链上的。区块中打包的都是最新交易。第一个出块的矿工可以获得奖励。

工作量证明和权益证明采用不同的方式选择“获胜者(创建下一个区块的实体)”。

在工作量证明机制中,矿工都是参与者。矿工拥有的算力越多(需要消耗电力),出块的可能性就越高。

在以太坊的权益证明机制中,矿工拥有的 ETH 越多,出块的可能性就越高。换言之,权益证明依赖于用户拥有多少权益。

有批评者称,目前尚未证明权益证明可以解决现有问题。但是,支持者认为权益证明为未来发展指明了道路。

权益证明常见问题

以太坊的权益证明机制是如何运作的?

迄今为止,最有野心的权益证明项目是以太坊 2.0。以太坊 2.0 旨在通过一系列升级,将以太坊从工作量证明机制过渡到权益证明机制。

权益证明机制中,有一类叫做“验证者”的特殊群体,负责为以太坊区块链选出下一个区块。

验证者会质押部分 ETH,因此他们在参与权益证明过程时无法使用这些 ETH。与工作量证明机制中的矿工类似,验证者会通过参与这一过程获得奖励。

当满足以下条件时,验证者会获得奖励:

  • 为新区块提供证明,即,认为区块是合法并符合规则的。
  • “赢得”区块。

为了防止验证者作恶,以太坊的权益证明机制也规定了惩罚措施。

当发生以下情况时,验证者就会遭到惩罚:

  • 如果验证者提议了一个包含错误交易或错误数据历史的区块,就会被协议罚没很大一部分押金。此外,为了惩罚该恶意行为,验证者会被赶出网络。
  • 如果验证者离线,会遭到少量罚款。

在以太坊 2.0 中,每个验证者都需要质押 32 个 ETH 来运行验证者节点。

权益证明是否优于工作量证明?

不一定。这个问题依然存在争议。

权益证明已经遭到了一些人的批评。其中一个理由是,以太坊开发者急于宣传权益证明的优势,但是权益证明还没有在以太坊上实现,因此无法证明它是否可行。Blockstream 的研究总监安德鲁·波斯特拉(Andrew Poelstra)早在 2015 年就撰写了一篇数学论文,称权益证明“从根本上来说无法在比特币的信任模型中产生分布式共识。”

但是,如果权益证明最终证明是可行的,那么相比工作量证明,它就是一个更加高效环保的替代方案。

权益证明安全吗?

正如上个问题的答案所强调的那样,权益证明的安全性仍存在争议。

批评者认为,权益证明存在引发寡头垄断的风险。虽然按理来说区块链不存在中心化管理者,但是批评者担心权益证明会无意识地引导区块链走上中心化控制的道路,因为用户持有的 ETH 越多,拥有的权力越大。

以太坊社区对权益证明期待已久。以太坊创始人维塔利克·布特林(Vitalik Buterin)早在 2013 年就在白皮书中提议了权益证明。

以太坊会实现权益证明吗?

我们目前尚不清楚,权益证明将于何时完全实现。正如我们在上文所述,权益证明将通过以太坊 2.0 的一系列逐步实现。

以太坊 2.0 的 phase 1 已于 12 月 1 日上线。目前还不清楚完成所有阶段需要多长时间。 

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