什么是以太坊權(quán)益證明？如何運(yùn)作？一文了解
權(quán)益證明 (PoS) 是以太坊共識(shí)算法的底層機(jī)制。對(duì)于那些不了解這一變化的人來(lái)說(shuō)，以太坊在 2022 年正式切換到 PoS 機(jī)制，該機(jī)制被認(rèn)為能耗更低，并為實(shí)現(xiàn)新的擴(kuò)展解決方案提供了平臺(tái)。
在本文中，Ledger Academy 將以簡(jiǎn)單而簡(jiǎn)潔的方式幫助您了解以太坊 PoS 共識(shí)算法的復(fù)雜性，讓我們開始吧！
什么是權(quán)益證明（PoS）？
權(quán)益證明（PoS）是一種用于保護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全的共識(shí)機(jī)制。共識(shí)機(jī)制是所有區(qū)塊鏈的支柱，是決定網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)行的底層規(guī)則。
什么是共識(shí)機(jī)制？
我們先來(lái)理解一下“共識(shí)”的概念。一般來(lái)說(shuō)，共識(shí)是指一群人達(dá)成一致的過(guò)程。
就區(qū)塊鏈而言，共識(shí)是指網(wǎng)絡(luò)上的一組節(jié)點(diǎn)確定哪些區(qū)塊鏈交易有效的過(guò)程。共識(shí)機(jī)制是達(dá)成這種一致的方法論。
區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式、去中心化且通常公開交易的數(shù)字賬本。區(qū)塊鏈上的每筆交易都記錄為一個(gè)數(shù)據(jù)“區(qū)塊”，必須經(jīng)過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證后才能添加到鏈中。該系統(tǒng)有助于保護(hù)區(qū)塊鏈免受欺詐活動(dòng)和雙重支付的侵害。
共識(shí)機(jī)制種類繁多，雖然運(yùn)作方式各有不同，但其目標(biāo)只有一個(gè)：確保區(qū)塊鏈上的交易記錄真實(shí)可靠。權(quán)益證明 (PoS) 是最受歡迎的共識(shí)機(jī)制之一。
PoS共識(shí)機(jī)制
權(quán)益證明 (PoS) 網(wǎng)絡(luò)是一種使用質(zhì)押加密貨幣來(lái)保障自身安全的系統(tǒng)。每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都必須在網(wǎng)絡(luò)上“鎖定”一筆由 ETH 組成的安全保證金才能參與共識(shí)。通過(guò)使用加密貨幣作為抵押，它可以強(qiáng)制節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行，并有助于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。
以太坊 PoS 如何運(yùn)作？
當(dāng)前的以太坊由兩個(gè)主要層級(jí)構(gòu)成：
- 執(zhí)行層：處理所有交易與智能合約；
- 共識(shí)層：負(fù)責(zé)區(qū)塊生產(chǎn)、驗(yàn)證以及最終確認(rèn)。
當(dāng)用戶質(zhì)押 ETH 后，這部分資產(chǎn)會(huì)鎖定在共識(shí)層，并啟動(dòng)一個(gè)驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)，從而具備出塊和投票的資格 [Crypto for Innovation]。
系統(tǒng)將通過(guò)算法在眾多驗(yàn)證者中挑選一位提議新區(qū)塊，其他驗(yàn)證者則對(duì)該區(qū)塊進(jìn)行投票確認(rèn)。整個(gè)流程包括：
- 提議新區(qū)塊：被選中的驗(yàn)證者從執(zhí)行層中收集待處理交易，并打包成區(qū)塊。
- 參與投票確認(rèn)：其他驗(yàn)證者會(huì)檢查該區(qū)塊是否合法，并進(jìn)行投票。
- 獲得獎(jiǎng)勵(lì)或面臨懲罰：積極參與且表現(xiàn)良好的驗(yàn)證者可獲得 ETH 獎(jiǎng)勵(lì)；反之則可能被削減質(zhì)押資產(chǎn)。
一旦某個(gè)區(qū)塊獲得超過(guò)三分之二質(zhì)押 ETH 的支持，即視為「最終確認(rèn)」，意味著該數(shù)據(jù)不可更改，大幅提升網(wǎng)絡(luò)抗攻擊能力 [Ledger Academy]。
什么是驗(yàn)證者？
驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。它負(fù)責(zé)參與權(quán)益證明 (PoS) 區(qū)塊鏈的共識(shí)構(gòu)建過(guò)程。驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)對(duì)新交易區(qū)塊的真實(shí)性進(jìn)行投票，從而共同確保新區(qū)塊在永久添加到區(qū)塊鏈之前是有效的。同時(shí)，一個(gè)特定節(jié)點(diǎn)被選為當(dāng)前時(shí)隙的“區(qū)塊提議者”。該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)構(gòu)建新的交易區(qū)塊并將其廣播給其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。
如何驗(yàn)證新區(qū)塊？
每個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都擁有相同的區(qū)塊鏈歷史記錄副本。它們會(huì)根據(jù)這些共同的歷史記錄，評(píng)估新的交易區(qū)塊是否有效。然后，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會(huì)集體投票，最終將區(qū)塊添加到主鏈。
以太坊網(wǎng)絡(luò)如何選擇驗(yàn)證者？
以太坊權(quán)益證明 (PoS) 系統(tǒng)中的驗(yàn)證者選擇基于驗(yàn)證者在網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)益。具體來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證者的權(quán)益越大，該節(jié)點(diǎn)被選中將新區(qū)塊添加到鏈中的可能性就越大。
以太坊質(zhì)押要求
在以太坊 PoS 系統(tǒng)中，每個(gè)驗(yàn)證者必須質(zhì)押網(wǎng)絡(luò)的原生代幣（在本例中為 32 ETH）。質(zhì)押 ETH 的要求激勵(lì)驗(yàn)證者以網(wǎng)絡(luò)的最佳利益行事。這是因?yàn)?，如果?yàn)證者試圖破壞系統(tǒng)，或無(wú)法可靠有效地進(jìn)行驗(yàn)證，他們就有可能損失自己的投資。
通過(guò) Ledger Live 應(yīng)用程序，您可以輕松安全地將以太坊幣質(zhì)押給驗(yàn)證器并開始被動(dòng)地賺取 ETH 獎(jiǎng)勵(lì)。
什么是最終性？
最終性是指保護(hù)區(qū)塊鏈上交易所需的時(shí)間。最終性保證區(qū)塊鏈中的特定區(qū)塊無(wú)法被更改或撤銷。因此，區(qū)塊內(nèi)的交易是不可篡改的。
即使交易已被確認(rèn)為最新區(qū)塊的一部分，也并不意味著它無(wú)法被更改或撤銷。在隨后的短時(shí)間內(nèi)，交易可能會(huì)受到惡意行為者的攻擊，這些行為者會(huì)試圖利用區(qū)塊鏈的弱點(diǎn)。
以太坊權(quán)益證明機(jī)制下的區(qū)塊最終性
在權(quán)益證明 (PoS) 機(jī)制下，以太坊使用“檢查點(diǎn)”區(qū)塊來(lái)管理驗(yàn)證者投票。每個(gè)周期（周期為 32 個(gè) slot，驗(yàn)證者在此階段提出并證明區(qū)塊，周期為 6.4 分鐘）的第一個(gè)區(qū)塊就是一個(gè)檢查點(diǎn)。
除了對(duì)單個(gè)區(qū)塊的有效性進(jìn)行投票外，驗(yàn)證者隨后還會(huì)對(duì)整個(gè)檢查點(diǎn)進(jìn)行投票。如果檢查點(diǎn)獲得至少三分之二的質(zhì)押 ETH 投票，則該檢查點(diǎn)將被升級(jí)。之后，最新的檢查點(diǎn)將被“合理化”。之前的檢查點(diǎn)由于是上一個(gè) epoch 的目標(biāo)，因此已被“合理化”，現(xiàn)在將被升級(jí)為“最終確定”。
如果攻擊者想要撤銷最終確定的區(qū)塊，他們就必須愿意損失至少三分之一的已質(zhì)押 ETH。
什么是 Slashing？
罰沒(méi) (Slashing) 是 PoS 協(xié)議使用的一種懲戒機(jī)制，用于懲罰任何有害或不負(fù)責(zé)任的行為的驗(yàn)證者。這通常會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)扣除驗(yàn)證者的部分安全保證金（即他們最初質(zhì)押的代幣）。
為了進(jìn)一步理解這一點(diǎn)，讓我們看一下削減的一些關(guān)鍵要素：
激勵(lì)驗(yàn)證者
在以太坊 PoS 系統(tǒng)中，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)質(zhì)押的加密貨幣總額（32 ETH）將作為保證金。由于該金額可能會(huì)被網(wǎng)絡(luò)“削減”（如果驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)未能正確執(zhí)行），因此驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)有既得利益，會(huì)選擇以有利于區(qū)塊鏈的方式行事。
防止停機(jī)
導(dǎo)致罰沒(méi)的最常見行為之一是停機(jī)時(shí)間。“停機(jī)時(shí)間”是指驗(yàn)證者離線且無(wú)法生成新區(qū)塊的時(shí)間段。這可能是由于網(wǎng)絡(luò)延遲、軟件問(wèn)題或硬件問(wèn)題造成的。
當(dāng)驗(yàn)證者宕機(jī)時(shí)，他們將無(wú)法參與共識(shí)過(guò)程。由于這會(huì)損害網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行，因此網(wǎng)絡(luò)會(huì)通過(guò)罰沒(méi)（slashing）對(duì)其進(jìn)行懲罰。
權(quán)益證明（PoS）與工作量證明（PoW）有何不同？
PoW 和 PoS 都是共識(shí)機(jī)制，允許加密貨幣網(wǎng)絡(luò)在無(wú)中心管理機(jī)構(gòu)的情況下運(yùn)行。但它們實(shí)現(xiàn)方式不同，安全性和可靠性也各有不同。
工作量證明：通過(guò)能源消耗實(shí)現(xiàn)安全
在工作量證明(PoW) 共識(shí)機(jī)制中，只有通過(guò)極其復(fù)雜的方程式計(jì)算出區(qū)塊哈希值，才能添加新的區(qū)塊。礦工可能需要進(jìn)行數(shù)萬(wàn)億次猜測(cè)才能隨機(jī)得出該值。這會(huì)消耗大量電力。只有第一個(gè)完成此操作的礦工才能確認(rèn)區(qū)塊并獲得獎(jiǎng)勵(lì)。在這個(gè)系統(tǒng)中，能源是網(wǎng)絡(luò)用來(lái)保護(hù)自身安全的資源。攻破區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制所需的巨大能源，對(duì)惡意行為者而言是至關(guān)重要的威懾。
權(quán)益證明：通過(guò)質(zhì)押代幣實(shí)現(xiàn)安全
像以太坊這樣的權(quán)益證明網(wǎng)絡(luò)通過(guò)質(zhì)押加密貨幣來(lái)保障自身安全。驗(yàn)證新交易的節(jié)點(diǎn)無(wú)需消耗算力來(lái)解決難題，而是將自身價(jià)值作為抵押品。這些節(jié)點(diǎn)高效、誠(chéng)實(shí)地運(yùn)行，避免損失抵押品。
與此同時(shí)，任何想要控制網(wǎng)絡(luò)的惡意行為者都需要擁有當(dāng)時(shí)質(zhì)押代幣的 51% 以上?？刂凭W(wǎng)絡(luò)上所有質(zhì)押代幣的 51% 非常困難，因此這種攻擊的可能性極小。這就是權(quán)益證明網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)機(jī)制的運(yùn)作方式。
總結(jié)
權(quán)益證明共識(shí)算法通常被認(rèn)為是工作量證明的演進(jìn)，使用者可以質(zhì)押持有的加密貨幣成為驗(yàn)證人，建造新區(qū)塊獲得獎(jiǎng)勵(lì)，也能和其他節(jié)點(diǎn)共同驗(yàn)證交易紀(jì)錄，維護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全。
雖然權(quán)益證明的共識(shí)機(jī)制看似改善了工作量證明所面臨的諸多難題，但在區(qū)塊鏈中仍然是較為新穎的技術(shù)，是否有其他未知的問(wèn)題和缺陷，有待時(shí)間的考驗(yàn)及見證。
到此這篇關(guān)于什么是以太坊權(quán)益證明？如何運(yùn)作？一文了解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)以太坊權(quán)益證明全面介紹內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持腳本之家！
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