立即將比特幣出售為法定貨幣的商家會對比特幣價格造成下行壓力，這已經不是什麼秘密了。然而，商人並不是唯一的罪魁禍首。比特幣和其他加密貨幣使用的工作量證明(POW) 系統未能激勵礦工持有他們的硬幣，這意味著每天可以出售3,600 BTC 來支付電費和租金。開采的比特幣價值超過180 000 美元。根據所使用的礦池類型，一些礦工在全天或週末或月底出售他們的代幣，而另一些礦工在獲得代幣後立即出售他們的代幣. 這種持續的拋售對比特幣的價格造成了持續的下行壓力。
礦工可以通過兩種系統獲得投資數字貨幣的獎勵：工作證明挖礦和權益證明挖礦。
以太坊計劃在不久的將來從基於工作量證明(PoW) 的挖礦轉向權益證明(PoS) 挖礦。PoW 和PoS 都是在區塊鏈上達成共識的算法。然而，他們以不同的方式去做。
我將在本文中向你解釋Pow 和PoS 之間的主要區別。我也會給你一個挖礦的定義，或者說新的數字貨幣通過網絡發布的過程。
此外，如果以太坊社區決定進行從“工作”到“權益”的轉變，那麼挖礦技術會發生什麼變化？
本文是理解上述問題的分步指南。
什麼是工作證明？
讓我們從基本定義開始。
比特幣基於PoW（工作證明）系統。在這個系統中，挖礦一個塊的概率取決於礦工做了多少工作。
PoW 是一種協議，其主要目標是阻止網絡攻擊，例如分佈式拒絕服務攻擊(DDoS)。這樣做的目的是通過發送多個虛假請求來耗盡計算機系統的資源。
PoW 概念甚至在比特幣之前就已經存在。然而，中本聰將這項技術應用於他/她的數字貨幣，徹底改變了傳統交易的設置方式。
事實上，工作證明的想法最初是由Moni Naor 和Cynthia Dwork 於1993 年發表的。然而，“工作量證明”一詞是在1999 年由Ari Juels 和Markus Jakobsson 發表的一份文件中創造的。
但是，PoW 可能是Nakamoto 比特幣白皮書背後最偉大的想法，因為它允許去信任和分佈式共識。該論文發表於2008 年。
PoW 是通過礦工試圖解決極其困難的數學問題而發生的。尋找解決方案基本上是一個猜謎遊戲。但是，檢查解決方案是否正確很簡單。制定這些解決方案需要現實世界的資源，這意味著礦工無法欺騙系統。
這些現實世界的資源是電力和計算機，這就是PoW 的主要問題所在。運行計算不同潛在解決方案的計算機或計算機集群需要大量電力，從生態的角度來看，這並不理想。這對環境不利，也導致礦工的能源成本很高。
你需要大量的計算能力，超出一般人的承受能力，甚至可以使用。這意味著挖礦社區變得越來越小，越來越排外，這與去中心化的理念背道而馳，並可能導致51% 的攻擊。
由於公地悲劇，人們擔心工作證明系統會導致網絡安全性低下，這導致一些代幣採用了權益證明系統。
51% 攻擊
51% 攻擊是指51% 的網絡計算能力由礦工控制，或者更可能是由礦池控制。他們可以用這種能力使有效交易無效並雙花資金。他們將通過創建和確認自己的欺詐區塊來實現這一點，而且做得非常快。其他創建真正區塊的挖礦社區將使其合法工作無效。
這就是權益證明可以真正提供幫助的地方，因為即使有人擁有51% 的數字貨幣，攻擊他們擁有多數股份的東西也不符合他們的利益。此外，由於它過於昂貴，任何人都不太可能有興趣購買51% 的貨幣。根據博弈論，任何攻擊都只會破壞數字貨幣的穩定性，降低其股份的價值，這意味著那些在加密貨幣中擁有較大股份的人應該想要維護一個安全的網絡。
比特幣的公地悲劇
比特幣的公地悲劇意味著，隨著比特幣礦工的支出越來越少，避免51% 攻擊的動力越來越小。權益證明系統使任何51% 攻擊的成本更高，這意味著試圖雙花並破壞對網絡的信心的人將不得不擁有大部分代幣，攻擊者將因他的行為而遭受損失。
但是，僅PoS 系統是行不通的。如果不進行挖礦，你將無法圍繞你的代幣創建社區。大多數採用權益證明的代幣都使用權益證明和工作量證明的混合系統，其原因是因為POS 鼓勵囤積，這對投機很有好處，但對應該使用的貨幣卻沒有。自稱比特幣信徒和風險投資家的弗雷德·威爾遜（Fred Wilson）表示，由於價格波動和投機，人們正在囤積比特幣。人們擔心囤積比特幣會導致通貨緊縮。這可能導致比特幣價格暴跌並最終標誌著貨幣的死亡，並且根據設計，股權證明系統可能會無意中加劇囤積問題。
此外，PoS 系統並不像對它們的簡化解釋那樣安全，因為如果有500 個代幣在流通，但只有50 個代幣被質押，那麼攻擊者只需要51 個質押代幣來執行攻擊。現在想像一下如果只有2 個質押代幣會發生什麼。
什麼是去信任和分佈式共識？
無需信任的分佈式共識系統意味著，如果你想向某人發送和/或接收資金，則無需信任第三方服務。
當你使用傳統支付方式時，你需要信任第三方來設置你的交易（例如萬事達卡、維薩卡、銀行、貝寶），因為他們有自己的私人登記冊，其中存儲著每個賬戶的交易歷史和余額。
為了更好地解釋這種行為，我將舉一個例子：如果Ann 向John 發送了100 美元，受信任的第三方服務會從Ann 的賬戶中扣除並記入John 的賬戶。這意味著他們都必須相信這個第三方會做正確的事。
每個人都有一份帶有比特幣和其他一些數字貨幣的賬本（區塊鏈）副本。這意味著沒有人必須信任第三方，因為任何人都可以直接驗證寫入的信息。
工作和挖礦證明
PoW 是定義昂貴的計算機計算（又名挖礦）的要求。為了在稱為區塊鏈的分佈式賬本上創建一組新的無信任交易（所謂的區塊），需要執行此計算。
挖礦有兩個目的：
獎勵執行先前任務的礦工，這將創造新的數字貨幣；
避免所謂的雙花，或者驗證交易的合法性。
當你要設置事務時，這會在幕後發生：
交易被捆綁在一起形成一個塊
礦工必須驗證每個區塊內的交易是否合法
礦工應該解決一個稱為PoW 問題的數學難題
首先解決每個區塊問題的礦工將獲得獎勵
最後，經過驗證的交易存儲在公共區塊鏈中
這個“數學難題”有一個關鍵特徵：不對稱。事實上，請求方的工作一定難度適中，但網絡檢查很簡單。這個想法也被稱為CPU 成本函數、CPU 定價函數、計算謎題或客戶端謎題。
所有網絡礦工都爭先恐後地為與候選區塊有關的數學問題找到解決方案。這是一個除了蠻力之外無法通過其他方式解決的問題，因此基本上需要大量嘗試。
當礦工最終找到正確的解決方案時，他/她將向全網公佈。之後，他/她將獲得協議提供的加密貨幣獎品（獎勵）。
從技術角度來看，挖礦過程是一種反向哈希運算。它確定一個數字，因此塊數據的加密貨幣哈希算法導緻小於給定閾值。
這個閾值決定了挖礦的競爭性質——網絡中添加的計算能力越多，這個參數就越高。這種方法還將增加創建新區塊所需的平均計算次數，以及創建區塊的成本，推動礦工提高其挖礦系統的效率，以保持積極的經濟平衡。此參數更新應該大約每兩週發生一次。此外，每10 分鐘生成一個新塊。
PoW 不僅被比特幣區塊鏈使用，也被以太坊和其他區塊鏈使用。
值得注意的是，現在以太坊開發人員想要扭轉局面，使用一種稱為PoS（權益證明）的新系統。
什麼是股權證明(PoS)？
PoS 是一種基於驗證交易並實現分佈式共識的不同方式，它通過礦工投入股份或鎖定一定數量的硬幣來驗證交易塊。
它仍然是一種算法，目的與PoW 相同。然而，達到目標的過程卻大不相同。
PoS 的第一個想法是2011 年在bitcointalk 論壇上提出的。然而，第一個使用這種方法的數字貨幣是2012 年的Peercoin，以及NuShares/NuBits、BlackCoin、Nxt、ShadowCash、Qora 和Nav Coin。
在PoW 中，算法獎勵解決數學問題的礦工，目的是驗證交易和創建新區塊。另一方面，在PoS 中，新區塊的創建者是根據其財富以一種確定的方式被選擇的，也被定義為權益，並且沒有區塊獎勵。
權益證明中的加密貨幣計算對於計算機來說更容易解決。你只需要證明你擁有以給定貨幣提供的所有硬幣的一定百分比。例如，如果你以某種方式擁有所有以太(ETH) 的2%，那麼你將能夠挖礦2% 的以太坊交易。
使用PoS 系統，從技術上講，任何人都可以成為礦工，這意味著它將是一個比PoW 更公平的系統。權益證明提供了一個關於礦工可以確認的區塊百分比的線性比例，因為它基於礦工在加密貨幣中的股份，這意味著擁有十倍多硬幣的人只能開採十倍多的區塊。在PoW 協議下，在挖礦硬件上花費10 倍的錢將產生更高的對數計算能力，並且由於批量購買時價格降低的性質，允許更多的設備。此外，由於非常昂貴的設備通常比便宜的設備運行得更好，這可能會提供更多的優勢。
另外，所有的數字貨幣都是一開始就創造出來的，它們的數量永遠不會改變，這意味著權益證明系統中沒有區塊獎勵，因此，礦工收取交易費用。
事實上，這就是為什麼礦工在這個權益證明系統中被稱為偽造者。
我們可以幫助鼓勵更多社區參與以太坊，並通過切換到PoS 來幫助去中心化。將挖礦從少數幾個進行大量挖礦的GPU 農場礦池中解放出來，將在整個網絡中平均分配工作。這可能會導致一個更加民主化的系統。
為什麼以太坊想要使用權益證明？
為了從PoW 過渡到PoS，以太坊社區及其創建者Vitalik Buterin 正計劃進行硬分叉。
但是為什麼他們要從工作量證明過渡到權益證明呢？
在基於PoW 的分佈式共識中，礦工需要大量能源，而一筆比特幣交易所需的電量與為1.57 個美國家庭供電一天所需的電量相同（2015 年的數據）。
這些能源成本是使用法定貨幣支付的。這導致數字貨幣價值面臨持續的下行壓力。
專家在最近的一項研究中指出，到2020 年，比特幣交易消耗的電力可能與丹麥一樣多。
開發人員非常擔心這個問題。這就是為什麼以太坊社區希望利用PoS 方法來實現更便宜、更環保的分佈式共識形式。
此外，創建新區塊的獎勵也不同。在PoW 中，礦工可能不擁有他/她正在開采的任何數字貨幣，而在PoS 中，偽造者總是擁有所鑄造硬幣的人。
如何選擇偽造者？
如果實施Casper（新的股權證明共識協議），將存在一個驗證者礦池。用戶可以加入這個礦池被選為偽造者，這個過程將通過調用Casper 合約並與它一起發送Ether 的功能來實現。
Vitalik Buterin 在Reddit 上分享的一篇帖子中解釋說，你會在一段時間後自動入選。
他還表示，進入驗證者礦池本身並沒有優先計劃。任何人都可以加入他們想要的任何一輪，而不管其他加入者的數量。
每個驗證者的獎勵將是“大約2-15%”。不過，他還不確定。
此外，Buterin 認為，對活躍驗證者（或偽造者）的數量不會施加限制。但是，如果驗證者過多，將通過降低利率進行經濟監管，如果驗證者太少，將通過增加獎勵進行經濟監管。
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製作開關
在不久的將來，以太坊正計劃進行硬分叉，從工作量證明切換到權益證明系統。以太坊很可能會使用一種名為Casper 的協議。然而，Casper 最終可能不會成為以太坊中使用的協議，因為具體細節仍未確定。Gustav Simonsson 是以太坊的貢獻者。他在Ethereum 的subreddit 上並談到了潛在的選擇，“[a]t string.technology 我們正在探索使用BLS/閾值的股權證明算法，我們認為與Casper 相比具有有趣的權衡，我們的目標是開源和發布有關BLS/閾值的更多信息（用於基於以太坊的私有和公共鏈）。 ” 因此，以太坊似乎正在研究許多選項和PoS 協議的幾種變體。然而，Casper 似乎仍然是領跑者。
權益證明系統將取消傳統礦工，並創建虛擬礦工或驗證器。你需要被綁定才能成為驗證者。這意味著你將向Casper 合約承諾一定數量的以太幣。驗證者生成區塊的概率與他們的權益成正比。這類似於工作量證明，其中產生一個塊的概率與礦工的計算哈希能力成正比。
只要你在挖礦，一旦你下注，你就無法再訪問你的以太(ETH)。以太坊已經提到了驗證者可以質押的最小和最大以太幣數量，你質押的越多，解決區塊的機會就越大。重要的是要注意，這些具體數字並不是一成不變的，而且很可能在協議完全設計之前不會如此。這個想法是確保所有開采的硬幣中只有一定比例可以鎖定在Casper 合約中，這將解決大量囤積硬幣可能影響貨幣整體價值的任何問題。
權益證明協議是一個驗證器，因此，它會根據你的權益價值與所有以太幣的價值，隨機分配你創建區塊的權利。每個區塊，都會隨機選擇一系列驗證者來製作下一個區塊，並且序列中的第一個人通常會製作區塊。如果他們碰巧離線，協議將簡單地切換到順序的下一個驗證者，如有必要，依此類推，直到在線虛擬礦工創建一個塊。重要的是要注意，如果他們碰巧離線，他們會受到處罰（尚未確定），並且很可能會被視為無效的礦工。
當驗證者想要停止他們的虛擬挖礦時，他們可以撤回他們的保證金。不過，他們的以太幣不會立即歸還，而且他們必須等待一段未指定的時間才能收到存款。這是為了確保某些類型的攻擊和欺詐是不可能的。這給了區塊鏈足夠的時間來成長，因此他們的欺騙很容易被無效。
更安全的系統？
任何計算機系統都希望免受黑客攻擊的可能性。如果服務與金錢有關，情況尤其如此。
所以，主要問題是：PoS 比PoW 更安全？
專家們對此感到擔憂。此外，社區中幾乎沒有懷疑論者。
使用PoW 系統，由於經濟和技術以及抑制因素，不良行為者被排除在外。
事實上，對工作量證明網絡的攻擊進行編程是非常昂貴的。這意味著你需要的錢比你能偷的錢多。
相反，底層的權益證明算法必須盡可能防彈，因為基於權益證明的網絡在沒有特別懲罰的情況下攻擊成本可能更低。
Buterin 創建了Casper 協議來解決這個問題。他設計了一種算法，可以在某些情況下使用壞驗證者可能會丟失押金的情況。
他解釋說：“在Casper 中，經濟上的確定性是通過要求驗證者提交存款才能參與的，並且，如果協議確定他們的行為違反了某些規則，則通過拿走他們的存款（’削減條件’）來實現。 ”
Slashing 條件是指上述情況或用戶不得違反的法律。
結論
由於權益證明系統，驗證者不必使用他們的計算能力，因為影響他們機會的唯一因素是網絡的當前複雜性和他們自己的代幣總數。
因此，未來可能從工作量證明轉換為權益證明可以提供以下好處：
一個更安全的網絡，因為攻擊成本更高——如果黑客想要購買51% 的硬幣，市場的反應是快速升值。
能源效率和節約
Casper 將是一個依賴於經濟共識系統的保證金協議。由於新區塊的創建，節點（或驗證者）必須支付保證金才能成為共識的一部分。由於對保證金的控制，Casper 協議將確定驗證者收到的具體獎勵金額。
如果一個驗證者創建了一個“無效”區塊，他的保證金將被刪除。他參與網絡共識的特權也將被刪除。
換句話說，Casper 安全系統基於質押之類的東西，在基於權益證明的系統中，質押是一種交易，將獎勵他們的驗證者以及驗證者下注的每條鏈。
因此，Casper 是基於驗證者將根據其他人的投注進行投注的想法。他們還將留下能夠加速達成共識的積極反饋。
還有很多變數有待解決。然而，從PoW 切換到PoS 協議不僅對環境更好，它還增加了社區參與度，並有助於為礦工創造公平的競爭環境。所有這些都對以太坊有利。
雷內·彼得斯
Rene Peters 是Captain山寨幣的主編，負責編輯策劃和業務發展。在接受會計師培訓後，他學習了外交和經濟學，並在一家管理諮詢公司和幾家數字營銷機構擔任過各種職務。他對區塊鏈技術對政治、社會和經濟的長期影響特別感興趣。
資訊來源：由0x資訊編譯自CAPTAINALTCOIN。版權歸作者所有，未經許可，不得轉載
