权益证明（PoS）：核心概念与运作原理详解

权益证明（PoS）是一种流行的共识算法，它要求参与者质押区块链代币以成为验证者，从而获得添加新区块、确认交易合法性及获取奖励的资格。

诸如 Solana、Cardano、Toncoin、BNB Chain、BNB Smart Chain 等知名区块链均采用权益证明机制。而市值排名第二的以太坊，也于 2022 年 9 月从工作量证明（PoW）转向了权益证明。

共识机制：定义与重要性

共识机制是一套规则，用于指导区块链参与者（验证者）如何形成新的交易区块。由于区块链是去中心化的，没有统一的中央机构来验证交易。共识协议的设计旨在保护网络安全，并确保所有参与者就区块链的同一版本达成一致。

简而言之：共识算法是区块链生存、运行和发展的规则体系，这些规则应用于在链中添加新区块。

目前存在多种共识协议，包括工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、实用拜占庭容错（PBFT）、燃烧证明（PoB）等。其中，PoW 和 PoS 最为人熟知。

权益证明的发展历程

PPCoin 于 2012 年 8 月首次采用了混合版本的 PoS：新币通过挖矿产生，但任何存储 PPC 的节点均可处理交易。2013 年 11 月，Nxt 成为第一个真正基于 PoS 的加密货币。

权益证明算法被证明非常成功且灵活，因此许多区块链以不同形式采纳了该机制。

权益证明的运作方式

PoS 算法不要求网络参与者解决复杂的数学函数，而是通过伪随机方式，根据质押代币的数量，赋予验证者生成新区块的权利。这一机制也称为“锻造”或“铸造”，而区块生成则被称为“铸币”。

简单来说：锻造是基于 PoS 算法创建新区块，并有机会获得奖励的过程。

PoS 的工作原理如下：

1. 一旦节点锁定代币，区块链即视其准备就绪。每个区块链的最低入门门槛不同，例如在以太坊中需要质押 32 个 ETH 才能成为验证者。
2. 所有验证者竞争向分布式账本链中添加新区块的权利。

3. 区块链根据多个标准随机选择节点添加区块。选择计算设备锻造区块的方式有多种：

   • 币龄：考虑代币质押的时间长短和数量。一旦验证者被选中，其币龄将重置为零。
   • 质押率：发送到哈希中的代币数量及哈希值。质押值越高、哈希值越低，节点创建新区块的机会越大。
4. 验证者验证区块中的交易，签署区块，其他节点确认其合法性。若多数节点认为有效，则该区块被添加到区块链中。

如果验证者发现区块不合法，被选节点将损失所有质押代币，整个过程重新开始，且该锻造者未来无法再生成区块。

5. 节点以交易费的形式获得奖励。奖励和节点的质押将被锁定，以便网络再次检查交易的合法性。

权益证明的优势与劣势

权益证明的主要优势包括：

• 无需昂贵设备；
• 能耗显著低于 PoW；
• 安全性高（51% 攻击需持有超过全网半数以上的加密货币，成本极高，且即使攻击者筹集到足够资金，攻击也无利可图）；
• 交易速度快；
• 终止验证者活动只需解押并出售代币；
• 奖励可再投资，长期盈利能力增强，而 PoW 矿工需投资设备，难度较大。

权益证明也存在缺点。主要问题在于一定程度上趋向中心化，因为验证者拥有的代币越多，其投票权重越大。此外，尽管 51% 攻击无利可图，但发生的可能性依然存在。

权益证明的主要类型

传统 PoS 发展出多种共识算法，它们在部分细节上有所区别。以下是几种常见类型：

• 委托权益证明（DPoS）：区块链参与者使用代币选择验证者，例如 Bitshares 即采用此机制。
• 租赁权益证明（LPoS）：验证者向区块链参与者租用加密货币并支付费用，例如 Waves 使用该算法。
• 提名权益证明（NPoS）：区块链参与者中的提名者代表验证者进行质押，并对其行为负责，例如 Polkadot 采用此机制。
• 纯权益证明（PPoS）：用于 Algorand 网络，新区块的验证者从持有超过 1 ALGO 的加密货币所有者中随机匿名选择。
• 权威证明（PoA）：每个验证者须经区块链开发者批准，即权益证明加声誉机制，验证者均经过验证，例如 BNB Chain 网络采用该算法。

质押的主要方式

参与维护 PoS 区块链有多种方式：

1. 传统质押（自主技术型）：用户自身作为验证者。最大问题在于钱包中锁币的最低金额要求较高，许多人难以承担大额资金锁定。例如，以太坊需 32 ETH（约合 44,600 美元），DASH 区块链需 1,000 DASH（约合 47,820 美元），Tezos 需 10,000 XTZ（约合 8,400 美元）。质押期限从数天到数年不等，验证者若处于离线状态将被罚款。
2. 冷质押：代币在冷钱包中锁定，无需持续在线，但解冻和提取代币后奖励立即停止。
3. 委托质押：将代币转移给中介，由中介与其他客户的加密货币一并质押。若客户众多，中介可积累大量代币，从而获得更高几率的区块生成权和奖励。

结语

权益证明共识算法潜力巨大。对于希望成为验证者的人群而言，它比工作量证明对潜在矿工更为友好。

其最重要优势在于环保性。由于无需重型设备，能源成本得以保持在较低水平。如果您对参与质押感兴趣，👉探索更多实用策略与工具可以帮助您深入了解实际操作和优化方案。

常见问题

1. 权益证明与工作量证明有何根本区别？
权益证明依赖代币质押和经济激励来维护网络安全，而工作量证明则通过计算竞争和能源消耗实现共识。PoS 能效更高，入门门槛更灵活。

2. 成为验证者是否有资金风险？
是的。如果验证者恶意行为或长时间离线，可能被罚没部分或全部质押代币。因此需谨慎选择节点并确保设备稳定运行。

3. 小额持有者能否参与权益证明？
可以。通过委托质押或加入矿池，小额持有者可将代币委托给大型验证节点，按比例分享奖励，无需直接运行节点。

4. PoS 是否真的更去中心化？
尽管 PoS 降低了参与门槛，但大额持有者可能拥有更大影响力。新型变体算法（如 DPoS、NPoS）正试图通过代议制设计平衡这一问题。

5. 质押奖励通常如何计算？
奖励取决于网络通胀率、交易费用总量、质押代币比例及个人质押量。年化收益率一般在 3%–15% 之间，各链规则不同。

6. 解押代币需要多久？
解押期因区块链而异，通常在数小时到数周不等。期间代币处于锁定状态，无法交易或转移。