文章最後更新於
大家可能已經閱讀了之前的內容，比特幣數字貨幣用大量的算力來保護網絡的安全性，但是為什麼要這樣呢？還有什麼其他選擇嗎？
什麼是POW?
PoW算法的演算方法挖礦，需要消耗大量的算力，1993 年由 Cynthia Dwork 和Moni Naor 提出， 被用於阻斷拒絕服務攻擊（DDOS）、反垃圾郵件等一些服務濫用的經濟對策，之後在1997年被正式命名為 Proof of work(工作證明)
直到 2009年中本聰創立了比特幣之後，這種技術才被大規模使用，他意識到這種機制可以被用來創造多個節點網絡環境中的共識，並且使用這種機制來保護比特幣的安全
但是，PoW算法需要所有的節點大量運算解決一個密碼學的問題，這些密碼學問題的運算者我們稱為礦工，第一個算出正確解的礦工就可以得到礦工獎勵，由於這些獎勵導致人們建造越來越大的礦場
根據Digiconomist的報導，比特幣礦場的耗電功率高達 54TWh，這些電力足以為500萬美國居民提供生活用電，更相當於新西蘭一個國家的耗電量，或是一整個匈牙利，還不僅僅這樣，PoW算法的存在造成算力設備性能越好的人，可以獲得的獎勵就越多
算力速率越高，獲得記帳下一個區塊的概率與獎勵就越大
為了提高挖礦的成功率，礦工們把算力都集中在一起，形成礦池 (Mining pool)，礦池會根據各個礦工的算力比例分配並獲得獎勵，簡單來說，PoW導致礦工在挖礦上需耗費大量的電力，而且激勵大家在礦池中挖礦，反而導致區塊鏈的算力越來越集中，違反了區塊鏈去中心化的原則
什麼是POS?
為了解決這個問題，在 2011年，一個比特幣論壇的用戶 QuantumMechanic，提出了一個 “ Proof of Stake（產權證明）” 的新技術，他認為讓大家為了挖礦互相競爭是一種很浪費的行為，PoS機制使用一種選舉機制，這種機制會在網絡中隨機選取某一個節點，節點將會負責驗證下一個區塊
PoS算法中，不存在礦工，取而代之的是驗證者，而且這種算法並不允許大家”挖礦”，而是”創造”區塊，成為驗證者的條件是，一個節點必須先抵押一定數量的Token作為“Stake（產權）”，你可以把這個抵押金想像成押金，抵押金的數量多寡，影響你下一次投票時被選為驗證者的機率
假設小明抵押了100美金，小華抵押了1000美金，那麼小華被選取作為下一個區塊的創建者的概率就是小明的10倍，雖然這個看起來是偏袒富人，也就是持幣量大的人，但其實這種算法更加公平！
POW跟POS差異在哪?
如果採取PoW算法，富人可以擁有大量的成本優勢，因為大礦主在礦機和電價上都能盡可能的壓低成本，意思是他們買的越多，單價就會越便宜！
但是回到了PoS算法，如果一個節點被選為驗證者，它必須驗證下個節點中的所有交易都是有效的，如果所有檢查都能通過，這個節點就會為新區塊簽署簽名並將這個區塊加入鏈裡，然後獲得新區塊中所有轉帳的手續費作為回報
如何信任被選舉中的驗證者？
還記得剛提到POS機制必須先抵押一定數量的Token作為產權嗎？這時候Stake（產權）就派上用場了
- 如果驗證者讓非法的交易被寫入區塊中，那麼他就會損失一部分押金，只要押金比獲得的交易手續費高，我們就能安全的信任他們
- 如果惡意竄改帳本就會遭受損失，只要押金比手續費金額還要大，驗證者損失的金額就會更多，當然不符合現實中經濟效應
當一個節點不再是驗證者時，之前付出的押金和記帳獲得的所有手續費，就會全部返還
所以，PoW和PoS公式機制是非常不同的兩種機制，PoS並不允許所有人都參與記賬過程，也就消耗更少的能量，同時更加去中心化
在PoW機制中，存在著“礦池”的概念，礦池的參與者通過礦池組隊挖礦來獲得收益，但這些礦池控制著比特幣很大比例的算力，也讓區塊鏈挖礦過程更加中心化、更加危險，如果全世界最大的幾個礦池合併起來，他們就會擁有大部分（超過50%）的算力，這時他們就可以偽造交易
PoS另一個優勢
- 在於設立節點的成本，PoS節點相比PoW節點要便宜的多，因為你並不需要昂貴的礦機，
- 也可鼓勵更多人參與設立節點，從而讓區塊鏈網絡更加的去中心化
那如果我擁有超過51%的代幣，我就能偽造交易來操縱區塊鏈網絡了嗎？
是的
51%攻擊
在PoW算法中，如果一組礦工擁有了超過51%的算力，這組礦工就能控制這條區塊鏈，但以加密貨幣目前的市值，PoS讓這種51%攻擊在現實面上變得非常困難，如果要通過51%方式去攻擊比特幣，按照現在的比特幣幣價，至少需要750億美元的成本，而且還不一定會成功
這種針對PoS機制的發生攻擊的可能性遠比PoW更小，但也不是完全沒有風險，因為PoS機制有抵押金多寡的因素，讓挑選過程非完全隨機，而富人能獲得更多記賬機會，進一步增加了他們被選為驗證者的可能性，所以必須更仔細挑選下一個驗證者
所以有數個針對該問題的議題進行研究，例如基於代幣年齡的選擇法，當網絡選擇了一個節點作為驗證者時，拒絕作為驗證者，我們可以在選取驗證者的同時，備用選取其他的驗證者
結論
PoS機制相比於PoW機制而言多了更多的風險，還需要做很多研究，有一些項目已經開始使用PoS機制，如Cardano嘗試建立一個安全性可證明的PoS算法，叫做 Ouroboros
延伸閱讀 ：Cardano(ADA) | 區塊鏈3.0 乙太坊殺手? 世界上第一個透過數理驗證的區塊鏈項目！
—
如果這篇文章對你有幫助，可以幫我按 5 個Like，讓我得到一些回饋，支持我繼續寫出更多好文章！