ETH-权益证明（区块链技术及应用）

权益证明 权益证明

比特币和以太坊目前都使用工作量证明，这是一种被广泛批评为浪费电力的共识机制。

与比特币相比，以太坊消耗的能源要少得多。 这是因为比特币的区块生成时间长，而以太坊的区块生成时间短，所以比特币每笔交易消耗的能量要多得多，但即便如此，以太坊挖矿消耗的能量也比信用卡公司多得多。

矿工为什么挖矿？

为了赚钱，为什么要给他区块奖励？为了激励矿工参与区块链系统的维护

挖矿工具本体如何挖矿：找重金购买设备。 挖矿收益由区块、算力、电量决定。 其实是争钱决定的。

这就带来了一个问题。 既然决定谁发布谁发布下一个区块是拼钱的事情，那我们直接拼钱，不拼算力。 有时这种方法被称为虚拟挖矿。

使用 Proof of Stake 的加密货币一般会为开发者保留部分货币，同时也会出售部分货币作为货币开发基金。 未来根据Proof of Stake的共识机制，大家根据资金的多少进行投票。

从某种意义上说，基于工作量证明的共识系统并不是一个闭环（挖的越多，越安全）的资源来维护区块链的安全。 虽然某种虚拟货币的总市值很高，但与一些组织相比，虚拟货币的总市值很小，所以如果某个组织恶意发起攻击，只需要足够的资金购买挖矿设备，并且那么聚集一半以上的算力就够了。 这个例子说明现实世界对这个区块链系统还是有威胁的。

比特币作为一种比较主流的加密货币，由于系统的总算力比较大，所以更能抵抗攻击。 但是对于山寨币这样的小币种来说，遇到这样的攻击将是毁灭性的，很有可能币值暴跌，给系统开发者和早期矿工带来灾难性的损失，专门一个词就是杀婴杀它在摇篮里。

我们采用 PoS 的好处之一是，无论一些组织多么富有，他们都无法通过外部矿机和其他东西来威胁系统。 只有获得更多的加密货币，他们才能威胁到货币体系。 这就是我们所说的基于工作量证明的共识系统，从某种意义上说，维护区块链安全的资源不是一个闭环（挖得越多，越安全），基于工作量证明的货币系统- stake是一个闭环，攻击只能在系统内部发起。 一旦有人用大量法币购买货币，货币价格就会大幅上涨，所以这对货币开发商来说未必是坏事。

有的加密采用混合模型，仍然采用挖矿，但挖矿难度与矿工持有的币种有关。 您持有的硬币越多，难度越低。

但是这么简单的设计有一个问题，就是钱多的人总能出块，富人越富，所以我们可以在一定时间内冻结比赛中的钱，让钱不能参与下一轮区块的发布权。 这种做法有时称为存款证明。

基于权益证明设计问题会遇到很多问题。 前期遇到的问题之一就是双方下注的问题（nothing at stake）

通常我们挖矿的时候会沿着最长的合法链继续挖，但是如果我们使用权益证明（我们需要用资金来打赌来比较谁有权发布下一个区块），用户可以同时使用链条。 下注，因为下链下注不会影响用户对上链下注。 这是早期基于权益证明的共识机制遇到的问题。

Casper the friendly finality gadget (FFG)

以太坊采用的权益证明协议称为 Casper the friendly finality gadget (FFG)。

它还需要在过渡阶段与工作证明混合，以提供工作证明的最终性。 这种最终性是最终状态。 包含在finality中的交易不会被取消比特币使用了pos权益证明机制吗，并且纯粹基于工作量证明是基于挖矿。 该交易很可能会被回滚并且缺乏最终性。

因此，以太坊协议引入了一个概念验证器，称为验证器。 要成为验证者，您需要支付一定数量的以太币作为保证金。 验证者的职责是推动系统达成共识，投票决定哪条链是最长的合法链，投票的权重就是保证金的大小。 当它混合时，仍然有人开采它。 挖矿的时候，每挖出100个区块作为一个epoch，然后需要投票决定他能不能成为finality。

通过以下方式投票：

两阶段提交：两阶段提交

在casper协议中，规定在每一轮投票中，必须有2/3以上的验证者通过。在实际系统中，不再区分这两个消息，将这个epoch改为每50个产生一个epoch块，然后每个纪元只需要一票。 对于下一个epoch，上一个epoch是它的prepare message 第一轮投票

原版：100个区块为一个epoch，挖出100个区块后进行两轮投票

优化后：每50个区块产生一个epoch，每个epoch只需要一票

验证者

在投票过程中，如果验证者是

不投票：扣除部分保证金 随机投票：如双方有对赌行为，直接没收全部保证金

每个验证人都有一定的任期，任期结束后必须有一个等待期。 此时，其他节点可能会报告并暴露验证者。 如果没有问题，保证金将退还给验证者。 以及一定数量的奖励。 这是casper协议的一个过程。

casper协议可以对挖矿挖出的区块链的某个状态做一个checkpoint：一个checkpoint，那么这个checkpoint是绝对安全的吗？ 是否有可能推翻这个验证者达成的最终性？

因为finality是由验证者投票的，纯粹是恶意矿工，无论算力多强大，如果没有验证者作为帮凶比特币使用了pos权益证明机制吗，finality是无法被推翻的。

分叉的两边肯定有大量的验证者押注，因为casper协议需要2/3以上验证者的支持才能通过每一轮投票。 如果出现这种情况，双方至少有 1/3 的验证者投票，一旦发现将没收 1/3 验证者的保证金。

我们可以看到，基于权益证明的共识机制与基于工作负载的共识机制是完全不同的。 以太坊的愿景是逐步从基于工作量的证明过渡到基于权益的证明。 随着时间的推移，挖矿的奖励会越来越少，股权的奖励会越来越多，最后完全没用。 挖矿的极限。

为什么以太坊一开始不使用权益证明？

权益证明还不是很成熟，但是工作量证明已经很成熟了（比特币和以太坊的挖矿算法都经过了漏洞赏金测试，没有人发现漏洞）。 很多人认为权益证明是未来的发展方向，但目前主流的加密货币仍然采用工作量证明。

例如，以太坊仍然使用工作量证明。 上个月，推出了一种名为 EOS 的加密货币。 它采用的是权益证明挖矿的方式，但不是使用casper协议，而是使用DPOS协议。