21 以太坊权益证明

权益证明 权益证明

比特币和以太坊目前都使用工作量证明，这是一种被广泛批评为浪费电力的共识机制。

下图是比特币的能源消耗随时间变化的曲线和具体数字

以下是以太坊的能耗曲线

与比特币相比，以太坊消耗的能源要少得多。 这是因为比特币的区块生成时间长，而以太坊的区块生成时间短，所以比特币每笔交易消耗的能量要多得多，但即便如此，以太坊挖矿消耗的能量也比信用卡公司多得多。

如果我们对以太坊和比特币的能源消耗以及每个国家的能源消耗进行排序，我们将得到以下结果。

让我们思考几个问题。 矿工为什么挖矿？

为了赚钱，为什么要给他区块奖励？ 为了激励矿工参与区块链系统的维护，矿工应该如何挖矿？ 找一大笔钱买装备。 挖矿收益由区块、算力、电量决定。 其实是争钱决定的。 .

这就带来了一个问题。 既然决定谁发布谁发布下一个区块是拼钱的事情，那我们直接拼钱，不拼算力。 有时这种方法被称为虚拟挖矿。

使用 Proof of Stake 的加密货币一般会为开发者保留部分货币，同时也会出售部分货币作为货币开发基金。 未来根据Proof of Stake的共识机制，大家根据资金的多少进行投票。

这种方法的优点是降低了挖矿的能源消耗，减少了碳排放。 基于工作量证明的共识体系在某种意义上是维护区块链安全的资源不是一个闭环（挖的越多，越安全）。 .虽然某种虚拟货币的总市值很高，但是与一些组织相比，虚拟货币的总市值很小以太坊的出块时间比比特币短，所以如果一个组织恶意发起攻击，只需要足够的资金购买挖矿设备，然后聚集一半以上的算力就够了。 这个例子表明现实世界仍然对这个区块链系统构成威胁

像比特币这样更主流的加密货币更能抵抗攻击，因为系统的总计算能力比较大。 但是对于山寨币这样的小币种来说，遇到这样的攻击将是毁灭性的，很有可能币值暴跌，给系统开发者和早期矿工带来灾难性的损失，专门一个词就是杀婴杀它在摇篮里。

那么我们采用权益证明的一个好处就是，不管一些组织多么有钱，他们也不能通过外部的矿机之类的东西来威胁系统。 只有获得更多的加密货币，他们才能威胁到货币体系。 这就是我们从某种意义上说，基于工作量证明的共识系统不是闭环（挖的越多，越安全）维护区块链安全的资源。 基于权益证明的货币体系是一个闭环，只能在体系内上线。 攻击。 一旦有人用大量法币购买货币，货币价格就会大幅上涨，所以这对货币开发商来说未必是坏事。

有的加密采用混合模型，仍然采用挖矿，但挖矿难度与矿工持有的币种有关。 您持有的硬币越多，难度越低。

但是这么简单的设计有一个问题，就是钱多的人总能出块，富人越富，所以我们可以在一定时间内冻结比赛中的钱，让钱不能参与下一轮区块的发布权。 这种做法有时称为存款证明。

基于权益证明设计问题会遇到很多问题。 前期遇到的问题之一就是双方都没有赌注的问题

通常我们挖矿的时候会沿着最长的合法链继续挖，但是如果我们使用权益证明（我们需要用资金来打赌来比较谁有权发布下一个区块），用户可以同时使用链条。 进行下注，因为下链下注不会影响用户对上链进行无抵押下注。这是早期基于权益证明的共识机制遇到的问题

以太坊采用的权益证明协议称为 Casper the friendly finality gadget (FFG)。 它还在过渡阶段与工作量证明一起使用，为工作量证明提供最终性。 这个finality是一个final state，包含在finality中的交易不会被取消，第三是纯粹基于工作量证明以太坊的出块时间比比特币短，即基于挖矿的交易可能会被回滚。 因此，以太坊协议引入了一个概念验证器，称为验证器。 要成为验证者，您需要支付一定数量的以太币作为保证金。 验证者的职责是推动系统达成共识，投票决定哪条链是最长的合法链，投票的权重就是保证金的大小。 混的时候，还是有人挖的。 挖矿的时候，每挖出100个区块作为一个epoch，然后需要投票决定他能不能成为finality。

两阶段提交

这是原始版本

改良版

在投票过程中，如果验证者是

不投：扣除部分保证金

随机投票：比如双方有押注行为，直接没收所有押金

每个验证人都有一定的任期，任期结束后必须有一个等待期。 此时，其他节点可能会报告并暴露验证者。 如果没有问题，保证金将退还给验证者。 以及一定数量的奖励。 这是casper协议的一个过程。

casper协议可以对挖矿挖出的区块链的某个状态做一个checkpoint：一个checkpoint，那么这个checkpoint是绝对安全的吗？ 是否有可能推翻这个验证者达成的最终性？

我们之前说过，包含在最终确定性中的交易不会被推翻。 这句话是不是太绝对了？

如果矿工不可能推翻确定性，为什么？

因为finality是由验证者投票的，纯粹是恶意矿工，无论算力多强大，如果没有验证者作为帮凶，finality是无法被推翻的。

那么什么样的情况会导致finality被攻击成功呢？

分叉的两边肯定有大量的验证者押注，因为casper协议需要2/3以上验证者的支持才能通过每一轮投票。 如果出现这种情况，双方至少有 1/3 的验证者投票，一旦发现将没收 1/3 验证者的保证金。

其实这里我不太明白，那么两边至少有1/3的验证者投票是什么意思呢？ 是不是即使只有不到2/3的剩余验证者投票给一个分支，这个finality也不会被接受，也就是推翻。 的含义。

总结

我们可以看到，基于权益证明的共识机制与基于工作负载的共识机制是完全不同的。 以太坊的愿景是逐步从基于工作量的证明过渡到基于权益的证明。 随着时间的推移，挖矿的奖励会越来越少，股权的奖励会越来越多，最后完全没用。 挖矿的极限。

为什么以太坊一开始不使用权益证明？

权益证明还不是很成熟，但是工作量证明已经很成熟了（比特币和以太坊的挖矿算法都经过了漏洞赏金测试，没有人发现漏洞）。 很多人认为权益证明是未来的发展方向，但目前主流的加密货币仍然采用工作量证明。 例如，以太坊仍然使用工作量证明。 上个月，推出了一种名为 EOS 的加密货币。 它使用权益证明挖矿，但不使用 casper。 协议，使用DPOS协议，