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

PoS-持幣挖礦

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:

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:

  1. 不需要強大、昂貴的採礦設備
  2. 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:

  1. 可能導致富人囤積加密貨幣
  2. 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

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
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
  • 節點可自由進入、去中心化程度高
  • 安全性高,因破壞系統需要投入極大的成本
  • 不需要強大、昂貴的採礦設備
  • 減少51%攻擊的可能性
缺點
  • 挖礦過程會消耗大量的能源
  • 挖礦機器昂貴,最後可能越來越集中化
  • 有遭受51%攻擊的危機
  • 可能導致富人囤積加密貨幣
  • 可能產生加密貨幣通膨問題
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

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?

  1. 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)。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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

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