POW , POS 與 DPOS ,到底是什麼？

共識機制的背景

加密貨幣都是去中心化的，去中心化的基礎就是P2P節點眾多，那麼如何吸引用戶加入網絡成為節點，有那些激勵機制？同時，開發的重點是讓多個節點維護一個數據庫，那麼如何決定哪個節點寫入？何時寫入？一旦寫入，又怎麼保證不被其他的節點更改（不可逆）？回答這些問題的答案，就是共識機制。

比特幣的共識解決方案

我們知道比特幣使用的是POW 共識機制, 比特幣已經運行接近10年, 這種機制也得到了證明. 然而POW 就會涉及到眾所周知的挖礦, 會消耗巨大的電力, 這也就是POW 機制最受詬病的地方. 隨後就有人提出 POS和DPOS的機制.

我們今天來研究一下 這三種機制, 以及這幾種機制之間的區別.

1.PoW

**(Proof of Work)：工作量證明機制. 可以理解為按勞分配. **

基本原理

第一代共識機制,比特幣的基礎。理解起來，很簡單，就是“按勞取酬”，你付出多少工作量，就會獲得多少報酬（比特幣等加密貨幣）。在網絡世界裡，這裡的勞動就是你為網絡提供的計算服務（算力x時長），提供這種服務的過程就是“挖礦”。

那麼“報酬”怎麼分配呢？假如是真的礦藏，顯然在均勻分佈的前提下，人們“挖礦”所得的比重與各自提供的算力成正比，通俗一點就是，能力越強獲得越多。

優點

1. 機制本身當然很複雜，有很多細節，比如：挖礦難度自動調整、區塊獎勵逐步減半等，這些因素都是基於經濟學原理，能吸引和鼓勵更多人參與。
2. 理想狀態，這種機制，可以吸引很多用戶參與其中，特別是越先參與的獲得越多，會促使加密貨幣的初始階段發展迅速，節點網絡迅速擴大。在Cpu挖礦的時代，比特幣吸引了很多人參與“挖礦”，就是很好的證明。
3. 通過“挖礦”的方式發行新幣，把比特幣分散給個人，實現了相對公平.

缺點

1. 算力是計算機硬件（Cpu、Gpu等）提供的，要耗費電力，是對能源的直接消耗，與人類追求節能、清潔、環保的理念相悖。不過，如果非要給“加密貨幣”找尋“貨幣價值”的意義，那麼這個方面，應該是最有力的證據。
2. 這種機制發展到今天，算力的提供已經不再是單純的CPU了，而是逐步發展到GPU、FPGA，乃至ASIC礦機。用戶也從個人挖礦發展到大的礦池、礦場，算力集中越來越明顯。這與去中心化的方向背道而馳，漸行漸遠，網絡的安全逐漸受到威脅。有證據證明Ghash（一個礦池）就曾經對賭博網站實施了雙花攻擊（簡單的說就是一筆錢花兩次）。
3. 比特幣區塊獎勵每４年將減半，當挖礦的成本高於挖礦收益時，人們挖礦的積極性降低，會有大量算力減少，比特幣網絡的安全性進一步堪憂。

2.PoS

(Proof of Stake):股權證明機制。

基本原理

這是點點幣（PPC）的創新。沒有挖礦過程，在創世區塊內寫明瞭股權分配比例，之後通過轉讓、交易的方式（通常就是IPO），逐漸分散到用戶手裡，並通過“利息”的方式新增貨幣，實現對節點的獎勵。

簡單來說，就是一個根據用戶持有貨幣的多少和時間（幣齡），發放利息的一個制度。現實中最典型的例子就是股票，或者是銀行存款。如果用戶想獲得更多的貨幣，那麼就打開客戶端，讓它保持在線，就能通過獲得“利息”獲益，同時保證網絡的安全。

優點

1. 節能。不用挖礦，不需要大量耗費電力和能源。
2. 更去中心化。首先說，去中心化是相對的。相對於比特幣等PoW類型的加密貨幣，PoS機制的加密貨幣對計算機硬件基本上沒有過高要求，人人可挖礦（獲得利息），不用擔心算力集中導致中心化的出現（單用戶通過購買獲得51%的貨幣量，成本更高），網絡更加安全有保障。
3. 避免緊縮。PoW機制的加密貨幣，因為用戶丟失等各種原因，可能導致通貨緊縮，但是PoS機制的加密貨幣按一定的年利率新增貨幣，可以有效避免緊縮出現，保持基本穩定。比特幣之後，很多新幣採用PoS機制，很多采用工作量證明機制的老幣，也紛紛修改協議，“硬分叉”升級為PoS機制。

缺點

1. 純PoS機制的加密貨幣，只能通過IPO的方式發行，這就導致“少數人”（通常是開發者）獲得大量成本極低的加密貨幣，在利益面前，很難保證他們不會大量拋售。
2. PoS機制的加密貨幣，信用基礎不夠牢固。
3. 為解決這個問題，很多采用PoW+PoS的雙重機制，通過PoW挖礦發行加密貨幣，使用PoS維護網絡穩定。或者採用DPoS機制，通過社區選舉的方式，增強信任。

3.DPoS

（Delegated Proof of Stake）：授權股權證明機制。

基本原理

這是比特股（BTS）最先引入的。比特股首次提出了去中心化自治公司(DACs)的理念。比特股的目的就是用於發佈DACs。這些無人控制的公司發行股份，產生利潤，並將利潤分配給股東。實現這一切不需要信任任何人，因為每件事都是被硬編碼到軟件中的。通俗點講就是：比特股創造可以盈利的公司（股份制），股東持有這些公司的股份，公司為股東產生回報。無需挖礦。

對於PoS機制的加密貨幣，每個節點都可以創建區塊，並按照個人的持股比例獲得“利息”。DPoS是由被社區選舉的可信帳戶（受託人，得票數排行前101位）來創建區塊。為了成為正式受託人，用戶要去社區拉票，獲得足夠多用戶的信任。用戶根據自己持有的加密貨幣數量佔總量的百分比來投票。DPoS機制類似於股份制公司，普通股民進不了董事會，要投票選舉代表（受託人）代他們做決策。

這101個受託人可以理解為101個礦池，而這101個礦池彼此的權利是完全相等的。那些握著加密貨幣的用戶可以隨時通過投票更換這些代表（礦池），只要他們提供的算力不穩定，計算機宕機、或者試圖利用手中的權力作惡，他們將會立刻被憤怒的選民門踢出整個系統，而後備代表可以隨時頂上去。

優點

1. 能耗更低。DPoS機制將節點數量進一步減少到101個，在保證網絡安全的前提下，整個網絡的能耗進一步降低，網絡運行成本最低。
2. 更加去中心化。目前，對於比特幣而言，個人挖礦已經不現實了，比特幣的算力都集中在幾個大的礦池手裡，每個礦池都是中心化的，就像DPoS的一個受託人，因此DPoS機制的加密貨幣更加去中心化。PoS機制的加密貨幣（比如未來幣），要求用戶開著客戶端，事實上用戶並不會天天開著電腦，因此真正的網絡節點是由幾個股東保持的，去中心化程度也不能與DPoS機制的加密貨幣相比。
3. 更快的確認速度。每個塊的時間為10秒，一筆交易（在得到6-10個確認後）大概1分鐘，一個完整的101個塊的週期大概僅僅需要16分鐘。而比特幣（PoW機制）產生一個區塊需要10分鐘，一筆交易完成（6個區塊確認後）需要1個小時。點點幣（PoS機制）確認一筆交易大概也需要1小時。

缺點

1. 投票的積極性並不高。絕大多數持股人（90％+）從未參與投票。這是因為投票需要時間、精力以及技能，而這恰恰是大多數投資者所缺乏的。
2. 對於壞節點的處理存在諸多困難。社區選舉不能及時有效的阻止一些破壞節點的出現，給網絡造成安全隱患。

關於 DPOS

現實生活中有更多的類似於DPOS的制度. 比如中國的人名代表大會制度. 美國的兩會制度.

就以人民代表大會制度為例. 每個省市通過選舉選擇出自己的代表, 然後由這些代表參加人名代表大會, 這樣會更有效率. 也能組織起更多的人.

總結

1. POW 工作量證明機制. 類似於按勞分配
2. POS 股權證明機制. 持有股票的人, 就有對應的權利, 持有的越多, 權利越大 .
3. DPOS 授權股權證明機制. 類似於董事會. 董事會成員數量有限, 由大家選舉產生. 被選中的董事會成員可以行使權利.

從機制設計上來看. POW 機制更加強調去中心, 更加強調對等. 而DPOS 則是有一個明顯的中心, 通過帶來部分中心,來得到效率的提升.

哪一種機制更好, 有待時間的驗證. POW 已經運行快10年, 電力耗費已經非常嚴重. DPOS的出現, 有可能讓記賬這件事情更經濟效率, 從而支撐起更多大規模的協作體系.一切還是交給時間來驗證吧。

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