PoS机制是什么?如何运作?有何风险?

时间:2024-10-02  分类:电子


PoS是什么?


PoS是权益证明(ProofofStake),2011年区块链早期被提出的共识机制,不需要庞大的电脑计算能力。


也就是说不用花费大量的开销在购买矿机设备、电费等等支出,其目的是为了解决工作量证明(PoW)所造成的能源消耗问题而提出的替代方案。


对于想要参与区块链挖矿的投资者来说,门槛较低且简易,人人皆能参与,同时也比PoW共识机制更环保。


其共识机制的原理是区块链中存在多个节点,透过质押代币的方式来争取记帐权,以投资者的质押代币多寡与时间为基准。


质押代币越多、时间越久有越高的机率成为区块的验证者并取得记帐权,同时投资者参与质押挖矿是协助区块链的拓展,因此也会获得相对应的报酬,类似于持有股票多寡领取股息,只是差异在于两者性质不同。


相较于PoW共识机制需要透过电脑的算力以及消耗相对的能源才能够取得记帐权,


提出的新共识机制PoS能够解决PoW矿机的能源消耗问题、提升安全性以及赋予较低的中心化风险,同时也让验证效率提高。


PoS如何运作?


区块链的PoW共识机制运行方式是由多个节点所连接起来的分布式网络组成,以共识机制的演算规则:


透过矿机来计算随机数的方式来不停地送出函数的Hash值至节点,使得最后产生的答案达到演算法设定的范围内,才能够成功打包区块且持续地同步其链上资料至其他节点来达成共识。


但当人们注意到PoW共识机制所衍生的问题后,而提出新的共识机制解决方案:以质押代币的多寡来争取记帐权,也就是本文所讲的PoS共识机制。


在PoS共识机制上的演算法会依据各个节点在区块链上的质押代币多寡来选出验证者,也就是我们要去争取到验证节点才能够取得记帐权。


其演算规则是质押越多代币的一方就有越高的机率取得验证节点来提出区块并打包,接着该区块的资料会同步到整个区块链网络中,而其他节点则会依据质押代币的多寡来验证该区块的合理性。


此时,PoS共识机制是不需要跟PoW共识机制一样透过购买矿机且消耗能源的方式来争取记帐权,而是透过投资者的质押代币多寡在其链上的智能合约中来争取记帐权。


换个角度思考,也可以说PoS共识机制是以购买代币的成本取代原先的PoW共识机制的矿机运行成本。


PoS共识机制的币龄及利息


智能合约上的PoS共识机制还会计算币龄(CoinAge)以随机的方式选择下一个区块的验证者,币龄越大,争取记帐权的机率越高。


除此之外,币龄也会用来计算在取得记帐权时,能够获得多少利息奖励,每一个代币一天都会有一币龄。


换句话说,币龄的公式为币龄=代币质押天数×质押代币的数量,比如说我质押100颗代币花10天争取到记帐权,此时我的币龄是1000。


然而其币龄所获得相对应的利息奖励公式为利息=币龄×该代币的年利率÷365,比如说我的代币年利率是12%,因此我可以获得1000×12%÷365=0.328颗代币利息奖励。


而币龄会归零重新再次计算,避免有大量代币质押的节点垄断区块链的问题产生。


另外,质押代币的年利率是参考年化报酬率,每日都会变动,并不代表质押结束后能拿到相对应的值,仅参考用。


总结上述,我们能够知道增加争取记帐权的机率有以下三项条件:



在PoS共识机制上的质押挖矿适合长期持币且不太会动用到该资产的投资者使用,能够在持币期间有代币利息进帐,就如同持有股票分发股息一样。


但是相对要注意的是它也同股票一样有无法动用资产的时间,在质押期间内或者你要提前赎回质押资产,你都无法马上动用,必须要等待一段时间才能够拿回,


因此在质押时,所需要考量及注意的风险是若币价发生了跌势,你将无法及时拿回资产。


PoS的优势与劣势


PoS共识机制是为了解决PoW共识机制的缺点而提出的解决方案,但这也将会牺牲一些区块链不可能三角的优势来去弥补缺点。


我们将会透过条列式的方式来简单区分说明PoS的各个优缺点。


PoS的优点



PoS的缺点



因此我们可以理解PoS共识机制虽然有很好的优势,但也伴随着相对应的风险。这也是区块链所提到的不可能三角问题:只要两方得到提升,必然会有一方是属于弱势的。


此时,我们就必须要思考在PoS共识机制中,牺牲了哪些因素呢?


然而区块链所提到的「不可能三角」,指的是在区块链的所有共识机制中,目前没有一个共识机制可以完美的同时兼具这三项特质:去中心化(Decentralization)、可扩展性(Scability)、安全性(Security)


虽然在PoS共识机制下,可以让投资者透过质押代币的方式取得稳定的利息收入,满足不可能三角的「安全性」及「可扩展性」,


但也伴随富者越富的风险,而丧失「去中心化」,因此该机制还是有风险与限制的存在。


PoS与PoW、DPoS的差异


当我们了解PoS是透过质押代币多寡的方式在区块链上争取记帐权,并获取相对应的代币利息奖励。


虽然其中的原理满像我们购买股票来领取股息,但是实际上背后定义并不一样。那么接着又有哪些较为常见的共识机制与差异呢?


因此我们将会以条列式与表格的方式来细说PoS、PoW以及DPoS的差异,以便浅解易懂。