PoS權益證明機制是什麼？PoS持幣挖礦有什麼優缺點？
最後更新：2022-07-21
區塊鏈是一個分散式(P2P)系統，網路上有許多參與者，也因為其去中心化的性質，
缺乏一個管理者來檢查和更新交易帳本，因此網路成員必須在平等的基礎上，
決定哪些交易應該被添加到區塊鏈上，就必須透過共識演算法機制。
共識機制主要分為3種：PoW、PoS、DPoS，
這篇文章市場先生介紹PoS(Proof of Stake)權益證明(又稱股權證明)，分為以下幾個部分：
本文市場先生會告訴你：
PoS權益證明機制是什麼意思？
區塊鏈是一種分散式帳本(DLT)、去中心化的概念，每個區塊鏈會運行在一個共識機制上，
這是網路中所有節點的協議，任何加密交易透過共識機制來驗證真實性，才能成為鏈上的一部分。
權益證明機制PoS (Proof of Stake)又稱為股權證明，也稱為持幣挖礦，是2011年在Bitcointalk論壇上提出的一種共識機制算法，是工作量證明機制PoW的替代方案，目的是減少大量運算所造成的資源消耗。
簡單來說，區塊鏈就是一個一群人共同維護的帳本，維護帳本的方式就是做驗證，當驗證者有普遍共識，就可以確保內容不被竄改，
最初的區塊鏈需要透過浪費大量的電力作演算來實現共識和驗證(例如大量的顯示卡挖礦)，這些浪費就是所謂的工作量證明PoW，
參與驗證提供工作量證明的人可以從中得到一點好處，但後來人們希望改善這種浪費情況，能夠同時有共識機制作驗證，卻又不需要浪費大量資源，因此就發明出PoS機制。
所謂的Stake(權益)，其實就是在比誰的加密貨幣多(誰的錢多)，就有能力去爭取新的區塊。
所以PoS (Proof of Stake)又稱為股權證明機制，可以把它想成股權的概念，誰的股票(股權)多，誰就有更多獎勵(股息)。
談PoS之前，如果還不懂PoW，建議可先看完：工作量證明PoW機制(算力挖礦)是什麼？
PoS權益證明機制如何運作？
權益證明機制PoS (Proof of Stake)不消耗大量電力、能源來取得新的區塊，而是消耗大量的權益(金錢)來取得新的區塊，也就是說，
PoS是用加密貨幣的抵押數量，來取代礦工的運算力，必須花錢購買加密貨幣，並將這些加密貨幣抵押在智能合約中。
PoW共識機制下開採節點的稱為礦工，而PoS共識機制下開採節點的稱為驗證者，依代幣持有量來取代PoW機制下的運算力。
PoS共識機制下，會依照幣齡(Coin Days)以隨機的方式，選擇下一個區塊的驗證節點。
幣齡也會用來計算在新區塊能獲得多少獎勵，每個代幣每天都會產生1幣齡，可以把它想像成當你越早持有某公司的股權，幣齡就會加權。
幣齡計算方式= 代幣質押的天數 × 質押的幣數
假設你有10個代幣，持有代幣10天，幣齡 = 10 × 10 = 100。
成功幫忙打包一個新區塊會獲得一定的加密貨幣獎勵(利息)。
利息計算方式 = 幣齡 × 年利率 ÷ 365
舉例來說，在一個年利率 5% 的系統內，
驗證者可獲得：100 × 5% ÷ 365 = 0.0137 個貨幣
獲得獎勵後幣齡就會歸0，並且重新累積到下一次的新區塊產生(必須等待一段時間)，
這樣是用來防止較大的權益節點主導區塊鏈。
在PoS中，提升記帳權(獲得獎勵)機率的方式：
- 加密貨幣抵押數量越多
- 加密貨幣抵押時間越長
- 距離上次獲得記帳權越久的節點
PoS權益證明機制有什麼優點、缺點？
PoS權益證明機制雖然可以解決PoW大量消耗電力、能源的缺點，
但這種機制仍有一些缺點要注意。
PoS工作量證明機制優點：
- 不需要強大、昂貴的採礦設備
- 減少51%攻擊的可能性
撰文當下挖礦用的顯示卡仍供不應求、且價格節節上漲，就反映過往PoW機制的問題。
PoS權益證明不需要像工作證明PoW一樣，
不需要準備強大、昂貴的採礦設備，因此可大幅節省能源消耗。
另外，因為PoS採用抵押加密貨幣的方式來開採節點，若是駭客想要在裡面作亂，
抵押的代幣就會被沒收，可以減少駭客51%攻擊的機率。
所謂的51%攻擊，是指當一個驗證者控制住全網51%以上的權益節點，
代表他取得記帳權的機會就越大，就可以出於自己的目的篡改、取消或更改交易，
使用區塊鏈執行其他惡意操作。
PoS工作量證明機制的缺點：
- 可能導致富人囤積加密貨幣
- 可能產生加密貨幣通膨問題
PoS權益證明機制鼓勵購買大量的加密貨幣，這可能導致網路的中心化，
如果一小群擁有足夠資金的人聯合起來，就能對加密貨幣的運作施加自己的規則，
變成富人擁有越多的權力，失去原本去中心化的價值。
另外，因為PoS不需要投資昂貴的成本購買機器，只需要準備加密貨幣就可以產生新區塊，
因此當區塊鏈分叉(Fork)成2條鏈時，節點抵押的代幣在2條鏈都會存在並獲得所有收益，
這會造成區塊鏈上的貨幣產生通貨膨脹，使價值降低。
PoS這種分叉(Fork)成2條鏈的狀況稱為無利害關係(Nothing at Stake Problem)，
也可能產生雙花攻擊(同一筆加密貨幣被重覆使用)、遠程攻擊(駭客擁有足夠多的股權，就會打破公有鏈安全性造成遠程攻擊)。
PoW vs. PoS
前面提到最常用的共識機制為：權益證明機制PoS (Proof of Stake)、工作量證明機制PoW(Proof of Work)，
PoS、PoW都屬於共識機制的一種，但驗證交易的方法不同，工作量證明機制PoW認為網路上所有節點的定位是平等的，
必須透過消耗大量的運算能力來解決複雜的數學問題。
詳細可閱讀：工作量證明PoW機制(算力挖礦)是什麼？
權益證明機制PoS則是取決於抵押加密貨幣的數量，當驗證者押注的加密貨幣越多，採礦能力就越有效，節點是用來驗證網路中所有權百分比的交易，
而不是透過運算能力來解決複雜的數學問題。
PoW vs. PoS |
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| 比較項目 | 工作量證明機制PoW(Proof of Work) | 權益證明機制PoS (Proof of Stake) |
| 機制簡介 | 可以想成是算力挖礦，意思就是透過消耗電腦CPU、電量、時間，來解碼PoW工作量證明(複雜的數學題目)，解碼成功的人才能爭取新的區塊、獲得獎勵。 | 可以想成是持幣挖礦，意思就是誰的加密貨幣多(誰的錢多)，就有能力去爭取新的區塊。 |
| 能源消耗 | 高 | 低 |
| 所需工具 | 採礦設備 | 不需要設備 |
| 安全性 | 經過驗證較安全 | 較新的機制尚未詳盡的驗證 |
| 優點 |
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| 缺點 |
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| 代表貨幣 | 比特幣(BTC)、比特幣現金Bitcoin Cash (BCH) | 乙太坊2.0、ADA幣 |
| 資料整理：Mr.Market市場先生 | ||
有哪些加密貨幣使用PoS機制？
權益證明機制PoS (Proof of Stake)是在2011年首次提出，做為工作量證明(PoW)機制的替代方案，底下列出幾個使用PoS機制的加密貨幣，
比較特別的是以太坊2.0，因為以太坊1.0採用的是PoW機制，而以太坊2.0則宣佈使用PoS機制，會以抵押ETH的方式來選擇可創建區塊的驗證者。
使用PoS機制的加密貨幣舉例 |
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| 加密貨幣 | 特性介紹 |
| Cardano艾達幣(ADA) | 被稱為第三代區塊鏈平台，結合了比特幣、乙太幣的優點，旨在創建基於智慧合約基礎的去中心化應用程式。 |
| 乙太坊2.0 | 以太坊2.0採用PoS機制，會讓驗證者抵押ETH，在智能合約中存入32枚ETH，接下來網路會從驗證者池中隨機選擇驗證者，被選中有機會創建下一個區塊。 |
| Algorand(ALGO) | 目標是成為能用於DApp、DeFi協議，快速且可擴容的系統，讓使用者不用透過第三方中介機構，交易、借入和借出加密貨幣資產。 |
| Tezos (XTZ) | 與乙太坊相似，使用智慧合約和分散式應用程式的分散式區塊鏈平臺。 |
| Celo (CELO) | Celo的目標是移動DeFi用戶，也就是基於移動的區塊鏈平台，希望讓世界各地的智慧手機用戶、沒有傳統銀行帳戶的用戶，可以使用去中心化金融應用程序DApp和加密貨幣支付。 |
| 資料整理：Mr.Market市場先生 | |
快速重點整理：PoS權益證明機制是什麼？
- 權益證明機制PoS (Proof of Stake)又稱為股權證明，誰的加密貨幣多(誰的錢多)，就有能力去爭取新的區塊，可以把它想成股權的概念，誰的股票(股權)多，誰就有更多獎勵(股息)。
- PoS權益證明不需要像工作證明PoW一樣，需要準備強大、昂貴的採礦設備，因此可大幅節省能源消耗。
- PoS採用抵押加密貨幣的方式來開採節點，若是駭客想要在裡面作亂，抵押的代幣就會被沒收，可以減少駭客51%攻擊的機率。
- PoS權益證明機制鼓勵購買大量的加密貨幣，這可能導致網路的中心化，如果一小群擁有足夠資金的人聯合起來，就能對加密貨幣的運作施加自己的規則，變成富人擁有越多的權力，失去原本去中心化的概念。
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編輯：Joy 主編：市場先生FB社團－加密貨幣討論區
區塊鏈、虛擬貨幣是很新的領域，也有很高的風險，我也還在持續研究了解中。
我會把自己一些研究心得或體驗紀錄在FB社團中，
也歡迎對這領域比較有興趣想多了解的人一起交流。
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