POS:淺談共識方式以及 Staking

本文作者不是我，是匿名，他就是想發！區塊鏈是什么？為什么我們需要區塊鏈？區塊鏈最本質的東西是什么？當這一連串的問題追問下來，可能很多了解區塊鏈的人，其實在內心已有答案了。現在所謂區塊鏈2.0甚至3.0/4.0的概念都已經出來了，可是我們從市場認可度來看，好像大家并不認可。原因是什么，我想是大家都忽略了一件事，就是區塊鏈的本質，一個去中心化的賬本。讓每個人都持有賬本好不好？當然，這是最理想的方式，但是如果你今天的出入賬，需要在第二天才能全網正確的記錄，你會不會發狂？所以，這只是理論上最理想的方式，別忘了區塊鏈的三角難題。效率-去中心化-安全。如果讓每個人都持有賬本，那么固然會違反三角難題中的效率問題。舉個例子，Bill家富有，有很多高端設備，可以使Bill當前運行的賬本能夠在第一時間記錄和收發消息，可是Bob家里只有一臺2009年的老式電腦。他也想運行賬本，那么因為Bob的設備/網絡問題，需要更長的時間才能記錄和收發消息。那么整體鏈的性能就相對來說更低。這受限于木桶定律。所以，這只是一個例子。人人參與賬本記錄，并不是一件能夠在現實社會實現的最優解。共識機制現在主流存在的共識機制就兩種POW和PoS。其實還有很多種共識機制，但是由于前景不明，暫時不提。POW如何？同樣的道理，POW受限于網絡性能，機器性能等。在一定程度上達不到大規模使用，只能存在于極客主義的理想階段。POW目前的幾個問題。第一個--確認速度慢。以比特幣為例，出一個塊平均要十分鐘，確認的話還要再等六個塊，就平均要一個小時。第二個--交易吞吐量比較低。大家都很清楚，比特幣在這點上已經被人質疑了很久了。第三點--能耗高不環保。PoW，是依靠電能和機器性能來進行大規模的無意義運算來獲得記賬權，在越來越注意環保的今天，這種方式顯然不能長久維持下去。第四點--在短時間內更容易被51%攻擊BTC是目前礦池最多，算力最大，最耗電的幣種，但是你從礦池算力分布來看。想要攻擊BTC，其實也不是難事。很顯然，目前BTC的算力，正被幾個人所壟斷。第五點--價格更受限于礦工因為大多數人都為了利益而來，大多數人都會為了選擇自己的利益，而放棄所謂的共識和規則，礦工每天花費巨額電費，就是為了獲取利益，那么當收益不夠支撐電費的時候，大多數礦工會選擇傾銷，甚至低于成本的方式進行售賣。順便說一句，今天(2020.5.6)BTC價格9000USD,BTC今天需要產出的大約144BTC，合計1296000USD。如果僅算電費成本支出70%也需要907200USD的電費。這是每天POW礦工需要支付電費的情況，有時候甚至需要交付的更多，電費來對于BTC來說，無疑是一只巨大的吸血鬼。面對前兩個問題，確認速度慢和交易吞吐量低是不是可以通過修改出塊時間和區塊大小解決呢？當然不是那么簡單，萊特幣就是這么做的。它從比特幣的10分鐘降到2.5分鐘，然后一下子出塊速度就比特幣快四倍。提高吞吐量的方法就是增大塊容量，又比如BCH就把每個塊從1M先擴大到8M，然后又擴大到32M，甚至后來還有提議說要改到128M。很直觀地，同樣的出塊速度下，塊越大吞吐量也就越大。是不是這么簡單就可以解決比特幣確認速度慢和交易吞吐量低的問題呢？當然不會。要真這么簡單的話，比特幣也不會現在是十分鐘1M的設定了。為什么剛才說的方法不能解決問題呢？因為當我們出塊速度快了以后，區塊鏈就會很頻繁地出現分叉，特別是當你出塊的速度超過廣播速度的時候，分叉的情況就會特別嚴重。目前來說POW受限于區塊鏈三角問題，對于區塊鏈大規模使用，不太現實。Proofofstake權益證明基本的思想是：當你持有幣，你就有記賬權，然后有投票權。你的投票權和你持幣的數量是成正比的，這就是一個幣一票。簡單來說，就是幣越多，投票的權力就越大。PoS協議的基本框架是按所有的參與者的持幣量，去分配打包權和投票權。在PoS的系統里邊打包和投票兩件事是分開的，分配完打包權以后，拿到打包權的人就有資格出一個候選區塊。這個區塊里面包含要處理的交易，并且有他自己的簽名。候選區塊并不意味著就會被加入共識，在廣播候選區塊以后還需要由那些有投票權的人去投票。投票的形式可以就是在被投票的區塊上做個簽名。在投票后得到比較多票支持，候選區塊才會最終被加入共識，變成一個有效的區塊。當然投票的過程我們可以用很多方式執行，比較常見的就是可以用一個少數服從多數的共識算法去做。因為現在我們知道一共有多少人有資格投票、一共有多少票，所以用這個共識算法我們很容易算出來多數，比如超過1/2或者2/3。這一點跟PoW非常不一樣，因為在PoW系統里你根本不知道全網的算力有多少，只能靠估計，而且一般還估計不準。所以PoW系統里不可能說用一個確定的閾值去判斷什么是多數。在PoS系統中，如果檢測到有的參與者違反了PoS共識的協議，就可以對他們做出一些懲罰。比如有的人把自己的一票投給很多個塊，或者說他有票，但是就是不投，這些會對系統的安全性造成影響的行為都可以懲罰。我們再來看一下Pos(權益證明)的優點是什么第一個優點--效率PoS的延遲可以做得非常低，確認可以非常快。在PoS系統里，拿到一個交易就可以馬上打包，打包以后就可以廣播，這個時間是不需要等待的，不像PoW，必須等至少做一個PoW問題的時間。實際上，PoS共識的延遲主要是受限于網絡和參與投票的人數。因為你投票的人越多，肯定要等的時間也就越久。但是相對于POW機制來說，這點時間真的不算什么。第二個優點：PoS環保因為它不需要做工作量證明。投票實際上就是做個簽名，最多再做一些簡單的運算，比求解PoW難題容易多了。第三個優點：礦工和持幣者的動機是一致的。PoS的礦工都必須持幣，在整個的生態環境里減少了一個不持幣但靠機器來挖礦的角色。在PoW的社區中，經常會出現有錢人、開發者、以及礦工三方的利益不是完全一致的情況，達不到一定的共識，以至于最后很多事很難辦成。到了PoS中，現在至少礦工和資本家的利益會更為一致，一定程度上減少了沖突和分歧。第四個優點：在POS共識機制的項目中，任何人都可以通過加密資產抵押鎖倉參與Staking保本“賺幣”。第五個優點：由于簡單的操作，易于管理和上手，可以使更多的普通用戶參與進來，更加的降低了集中化的可能。所以結合以上來看，Pos共識機制在一定程度上能解安全-效率-去中心化等問題。Proofofstake的幾種主流共識**DPOS這是一種基于投票選舉的共識算法，有點像民主大會，持幣人選出幾個代表節點來運營網絡，用專業運行的網絡服務器來保證區塊鏈網絡的安全和性能。DPOS機制中，不需要算力解決數學難題，而是由持幣者選出誰是生產者，如果生產者不稱職，就有隨時有可能被投票出局，這也就解決了POS的性能問題。---評價：性能高，去中心化不足。流動性POS(LPoS)在LPoS中，委托是可選的。代幣持有者可以將驗證權限委托給其他代幣持有者，而無需進行托管，這意味著代幣將保留在委托者的錢包中。此外，只有驗證器在出現安全故障時才會受到懲罰。LPoS還提供投票權，但作為代幣持有者，您可以在協議修正案中直接投票，而不僅僅是像DPoS那樣保護網絡的人。---評價：性能高，權限下放，安全度高。BondedProof-of-Stake(BPoS)BPoS與LPoS非常相似:委托是可選的、非托管的，代幣持有者可以從協議修訂中的投票權中獲益。盡管如此，它被稱為BPoS是有原因的:在安全性或活動性錯誤的情況下，驗證器和委托程序的部分權益將被削減。在LPoS中，只有驗證器有被削減的風險，而委派者的唯一風險是在驗證器不誠實或效率不高的情況下錯過一些獎勵/利益。這種BPoS機制的優勢在于，它提供了一個清晰的解決方案，解決了一些LPoS協議上的驗證器必須維護的比率(類似于資本要求)問題。雖然它解決了這個問題，但它也意味著委派者需要在委派之前進行額外的盡職調查，并在驗證其驗證器的性能時保持活躍。---評價：性能高，權限下放，安全度高，技術難度相對較高。HybridProof-of-Stake(HPoS)HPoS通常被稱為工作量證明和權益證明的混合。這是一種使用這兩種方法保護網絡的方法:PoS與PoW系統一起工作以進一步保護區塊鏈。通常，在這種實現中，挖掘人員通過PoW生成新的塊，PoS驗證器隨后對這些塊的有效性進行投票。HPoS通過增加利益相關者投票的哈希能力，為多數人的攻擊提供了優越的威懾。---評價：受限于POW共識方式，不能最大發揮Pos鏈性能。區塊獎勵發放POW代幣發放獎勵，就是通過大量的哈希運算得出一個正確值，而Pos怎么發放？通過加密資產抵押鎖倉參與Staking。Staking的本質是什么?**Staking(抵押)是POS(權益證明)共識類項目中特有的行為，指的是代幣持有者通過對代幣進行質押，獲得staking獎勵的投資行為，根據其擁有的權益獲取相應收益。持幣者(普通投資者/機構投資者)要想獲得Staking獎勵，需要選擇一個節點(可以是錢包、交易所、第三方運營商等)進行委托，或者自身籌建一個節點，然后通過質押、投票、授權委托和鎖定等行為來獲取交易費、區塊獎勵以及分紅收益等Staking獎勵。因此，Staking也可簡單理解成一種持幣生息、質押挖礦或鎖倉挖礦的商業業態。這里的“質押”，是一個鏈上委托動作，是指用戶將POS挖礦權力(即使用權)轉移給節點，由節點代替用戶挖礦產生收益然后分配給用戶，但自始至終，該代幣的所有權都在用戶手中。

美國4月CPI低于預期，美股三大指數集體高開:金色財經報道，美國4月CPI低于預期，美股三大指數集體高開，道指漲0.46%，納指漲0.88%，標普500指數漲0.65%。[2023/5/10 14:55:20]

Staking是如何興起的?

POS概念早在2011年就已經提出來了，2012年Peercoin項目可視作第一個內置PoS共識的項目，隨后人們看到了POS機制的種種優勢。從2015~2017開始，市場醞釀出了一大批新興的POS項目(如Tezos、EOS、Cosmos、Polkadot、Cardano等)，它們對POS機制的設計做了大量的改良和創新。還有另外的新興的主流項目在2018年(EOS、ONT、等)-2019年(Cosmos、Polkadot等)陸續上線，特別是隨著以太坊2.0實施階段越來越臨近(預計2020年切換到POS共識機制)，市場對POS項目的期待越來越高。Staking本身是POS共識的一個參與行為，各項目發展初期大多都會設置一些激勵措施來提升Staking參與度，維護POS網絡的安全性和活性。參與POS項目的Staking共識，不需要盯盤、不需要頻繁操作，就能實現持幣生息(有些只需要鎖倉即可獲取相應收益)，相當于增加了一類固收產品的投資選擇。

Staking對加密行業有影響嗎?

Staking(質押)經濟對加密行業的價值主要在兩方面。

首先，維護鏈本身的安全性。全網被質押的代幣越多，鏈的安全性越高，各大POS公鏈項目往往都需要委托參與節點治理和社區投票，不然權益就會受到稀釋。其次，比起POW中，代幣被挖出來就賣掉，Staking經濟將讓POS項目中的代幣持有者和鏈本身的聯系更加緊密，Staking行為本身就是在參與POS共識，Staking激勵讓用戶更具廣泛參與性，這都將為公鏈社區和生態建設留下更多價值。Staking經濟模式明顯更受到錢包和交易所的青睞，因為Staking天然的技術優勢能與時俱進地增強用戶粘性，包括用戶存幣在交易所或錢包，服務商都能獲取一定的利益，而POW鏈則往往是服務商補貼用戶。Staking生態POS礦池首先便是礦池。如同當年的PoW礦池(為提升挖礦收益而聯合起來的比特幣礦池)，POS礦池被視作一個新的商機。主要的業務模式是，礦池幫助POS項目持幣者行使權利，持幣者通過委托給專業服務團隊進行Staking操作，獲得屬于個人的權益，而這些服務團隊則從中收取一定的托管費。錢包和交易所交易所和錢包服務商可以增加額外的收入，目前市面上現有的區塊鏈錢包遲遲未能找到合適的商業模式，大多功能單調，僅僅用于存放數字貨幣，無太多附加價值。針對POW鏈，更是需要錢包服務商倒貼用戶，還要保護用戶的資產安全。這一點從經濟利益來說，是不可持續的。Staking經濟激勵用戶將錢包中存的幣用來挖礦賺收益，給錢包帶來了新的機遇，新的使用場景。交易所作為加密市場上的存幣“大戶”，也可以通過Staking，將交易所內用戶的幣進行質押獲取額外收益，同時運行節點，享受各個項目每年增發的收益。專業節點運營團隊諸多POS公鏈項目的安全性都依賴廣大節點來維護，由于運營節點的成本問題，專業節點運營團隊也有一定需求。專業團隊可以維護不同鏈上的節點并參與PoS挖礦有很多繁瑣的工作，需要長期追蹤社區的狀態，緊跟社區更新，遵守不同鏈上規則避免被踢等等。智能合約針對于Pos的高性能，區塊鏈開發者可以在Pos鏈上開發更多簡單有趣的Dapp，增加生態的繁榮度，增加本鏈用戶粘性。更加分散化相對于Pow鏈，Pos用戶參與更高，持幣人更分散，當然權益更分散。Staking經濟或許是一個必然的趨勢，以太坊2.0，以及2019年之后的諸多備受主流關注的項目，都非常默契的選擇了Staking，所以，Staking一定是未來的趨勢和未來發展的方向。

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