什么是工作量證明 PoW (Proof of Work)？_POS:Tribal Token

最早的區塊鏈如比特幣以及以太坊都是采用PoW共識機制保障區塊鏈帳本的一致性與交易的最終性。

PoW的全名是Proof of Work，中文為工作量證明。

何謂工作量證明

網絡上的節點可以簡單地透過工作量證明，快速驗證彼此是否擁有記帳權。

就像是我們求學時期所發的畢業證書，大學四年熬夜苦讀、鑿壁偷光就是為了獲得那張畢業證書，求職時，面試官透過那張畢業證書，快速驗證你大學的成果。

上述例子中，你的畢業證書就是你的“工作量證明”。

以比特幣為例介紹PoW

每10~15分鐘比特幣網絡上全體礦工會互相競爭，運用大量的運算能力去解一道複雜的數學題的答案，這個答案是一個隨機數，可以想像題目大概長這樣：

Hash｛（前一個區塊的Hash值）,（當前區塊的交易資訊）,（隨機數）｝＝當前區塊的Hash值

礦工必須找出一串數字，代入上述公式，讓當前區塊的Hash值開頭為18個0，例如：

0000000000000000001583447dd74c13c09280a9218827244089adadaba8c8c9

解答的過程沒有軌跡可循，礦工只能不斷代入隨機數，透過暴力的解法找出答案。

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挖礦難度

最先解開的人就能獲得下一個區塊的記帳權并獲得比特幣作為獎勵。

比特幣固定10~15分鐘出塊一次，但是如果節點越來越多、全網算力增加，會縮短算出答案的時間。

因此，比特幣協議每2016個區塊會調整一次挖礦難度，大約兩個禮拜調整一次。

挖礦難度提高時，就必須找出有更多個0的當前區塊Hash值，例如從原先的18個0增加到19個0，難度降低時則相反。

算力低的礦機沒機會得到記帳權？

必須強調的是，挖礦的過程其實像是擲一顆20面的骰子，誰先骰到<2的數字誰就能獲得計帳權，換句話說，礦機的硬體運算能力再強大，也只能提高獲得計帳權的機率（骰骰子手速比較快），算力差的礦工不代表沒有機會。

很多人都認為，如果以后超級電腦普及，工作量證明不就沒用了嗎？

其實工作量證明數學題的難度相當高，因此取得記帳權的機會就像抽獎一樣，即便某人擁有超級電腦，也只能夠提高機率。

這就像在湖里丟一枚硬幣，讓一萬個人去找這枚硬幣，就算你是奧運游泳選手，也未必能第一個找到這枚硬幣，只能提高找到的機率。

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優點

容易實現，節點可自由進入，去中心化程度高。

破壞系統需要投入極大的成本，安全性極高。

缺點

為了保證去中心化程度，區塊的確認時間難以縮短。

透過礦工的計算能力以及硬體成本確保礦工立意良善，挖礦過程中過多的能源消耗，使得這個機制非常不環保。

權益證明PoS(Proof of Stake)－持幣挖礦

?posPoW共識機制雖然能夠保證區塊鏈帳本的安全性與去中心化，但PoW存在幾個為人所詬病的問題，例如驗證效率差、浪費能源、區塊鏈分叉以及出塊時間受限等問題。

于是開發者們不斷探索其他可替代的共識機制，已期望解決上述這些問題。

token持有量取代算力

權益證明（Proof of Stake,PoS）共識機制，就是為了解決PoW局限性所衍生的另一種共識機制。

PoS與PoW的差別在于，PoS用加密貨幣抵押量取代礦工算力的比拼，節點不需要花大筆錢買礦機或繳交巨額電費，相反的，他們必須花錢買加密貨幣，并將這些加密貨幣抵押在智能合約中。

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PoS共識機制下，大部份都是根據“幣齡”以偽隨機的方式，選擇下一個區塊的驗證節點，簡單來說就是，“抵押越多加密貨幣、抵押時間越長且距離上次獲得記帳權越久的節點，獲得下一次記帳權的機率越高”。

人性本貪，節點抵押的加密貨幣都是成本，作惡有可能導致幣價下跌，且抵押的代幣會被沒收，對節點而言就像是拿石頭砸自己的腳，理性的節點為了最大化利益，理論上不會選擇作惡。

鍛造者取代礦工

所以在PoS機制下的節點稱作鍛造者(Forger)，這樣的驗證機制使鍛造者不需要像礦工一樣耗費大量的電力競爭，能源消耗的問題被解決。

若鍛造者希望在這個區塊鏈之中增加競爭力，只需要抵押更多的加密貨幣并持續持有，而不需要新增電腦或礦機。

相較之下加密貨幣有機會增值，電腦或礦機只會貶值，所以就經濟考量，PoS對節點也比較有利。

由于PoS的挖礦成本比PoW低很多，因此，PoS共識機制下不一定需要產出新的加密貨幣作為區塊獎勵，只需以該區塊的交易費作為獎勵，即足以維持系統安全。

美國央銀行內容策略師解釋了為什么領先的數字貨幣與普通貨幣沒有什么不同:圣路易斯聯邦儲備銀行的內容策略師克里斯汀史密斯認為，比特幣跨國用途并沒有人們想象中那么大。比特幣的主要的兩個用途在于，價值儲存和作為貨幣，而史密斯則用理由來說明為什么領先的數字貨幣與普通貨幣沒有什么不同。他表示，與美元一樣，比特幣也不基于黃金等實物資產。它的價值是人們對它的需求的結果。[2018/5/1]

且PoS甚至可以加入銷毀機制，將一部分作為交易費的token從生態系統中銷毀，藉此提高token的價值。

賞善罰惡

為了驗證交易并創建區塊，鍛造者必須先質押自己的token，質押的token會被保管在智能合約中，鍛造者仍然保有該token的所有權，只是不能隨意動用。

一但有惡意鍛造者批準了無效交易，那他們將被系統銷毀部分資產作為懲罰，且token價格也會因為系統異常而下跌，進一步造成惡意鍛造者的損失。

因此，理論上鍛造者會被激勵去驗證正確的交易。

PoS機制不再需要浪費電力爭記帳權，有效解決能源問題

驗證效率提高

降低區塊鏈臨時分叉的機率

Nothing At Stake Problem(無利害關系)

過于資本主義(富者恒富)

質押挖礦－PoS共識機制下的DeFi

用戶提交的韓幣退款申請一周還未到賬，Bithumb表示由于內部問題，但不知道什么時候處理:1月11日，一韓國用戶向韓國最大的虛擬貨幣交易所Bithumb提交韓幣退款申請，但是已經過了1周都未到賬。對于這個問題Bithumb交易所表示 ：“是由于內部問題導致延遲，但是什么時候會處理還不知道”。 現在有很多用戶都提交了韓幣退款申請，但都得不到處理。[2018/1/17]

質押挖礦（Staking Mining）是什么？

我們用一個簡單的小故事來解釋。

阿平是一個了解區塊鏈且認為Cosmos項目很有發展性的工程師，他認為反正錢包裡Cosmos的代幣放著也是放著，不如我來弄一個節點，每個月還能賺一點區塊獎勵。

于是阿平就架設了Cosmos的驗證器(Validator)/節點開始挖礦，挖著挖著他發現，持有的Cosmos數量太少了，挖礦的獎勵不如預期，但是又沒有錢買更多幣，這該怎麼辦。

阿平腦筋一動，拿起電話打給了Cosmos的長期投資人阿菜和阿祐，跟他們說：

“欸欸欸，我現在在當Cosmos的節點，你們的幣放著也是放著，要不要乾脆放我這，區塊獎勵我們按比例分，我只要抽一點手續費就好。”

阿菜想也不想地就答應了，但阿祐眉頭一皺，向阿平提問:

“不對阿，我把幣給你，你要是把幣都拿走了，那我怎么辦。”

阿平笑了笑，說道:

“我當然會給你們保障阿，我會寫一個智能合約，你們只需要把幣打進去就好，我不會經手這些資產，打進去的幣，只有打進去的人才能夠移動，這樣對大家都很公平。”

于是，三人取得共識，將幣打進智能合約，由阿平負責節點運營，后來大家都知道阿平提供這樣的服務，紛紛把幣打進智能合約，交給阿平管理，后來Cosmos發展的越來越好，阿平成為主要的節點的運營商與阿菜和阿祐三人，靠著質押挖礦的機制，三十歲進入退休生涯。

如何質押挖礦？

質押挖礦的服務現在已經發展的越來越成熟了，目前已經有部分錢包商和交易所為用戶提供簡易的質押挖礦服務，大幅降低了參與網絡共識的技術門檻。

不同的平臺與項目會有不同的質押規則，我們以錢包商ImToken的Cosmos質押流程為例：

第1步：下載ImToken錢包并創建一個新的COSMOS地址

這部分下載錢包后按照指示操作即可，這部分需注意的是務必做好備份工作，錢包的助記詞必須妥善保管，最好的方式是用手寫，避免被駭客竊取的風險。另外，錢包務必在官網下載，否則會有釣魚的風險。

第2步：轉入ATOM

從交易所提幣，打進錢包地址。

第3步：在錢包內進入質押操作

進入錢包自帶的質押挖礦功能。

第4步：選擇節點商

點選“驗證者”選擇你想要委託的節點商。

第5步：委托挖礦

輸入你要委托的數量即可將幣打進智能合約，開始挖礦坐等收益。

注意事項

過程中節點或者是任何人都不需要把幣轉賬到任何人的錢包里，只需要在自己的錢包里操作即可，請勿上當受騙。

質押挖礦的風險

驗證器/節點商風險

一般來說，節點商都會透過智能合約集資，若排除特殊情況的話，本金不太會發生問題，但這并不代表委托人不需要為節點商下功夫，關于節點商，還是有其風險存在。

節點商作惡不是只偷走委托人的錢，而是指為全網共識做出負面貢獻，例如:節點長時間不參與網絡共識并錯過了幾個塊、雙重簽名擾亂網絡共識或其他不符合共識規定的行為，都有可能因此被系統沒收抵押的部分資產，而這也有可能會導致委托人的損失。

如Cosmos或IRISnet兩個項目，驗證者及其委托人都會直接受到懲罰，因此委托人必須慎選節點商。

另外，雖然質押的token會被鎖定在智能合約，但區塊獎勵不會，而大部分委托人不會定期去計算自己獲得的利息，是不是比照節點商所公布的報酬率。

因此，有些不良節點商會少給委托人其應得的獎勵，也就是所謂的“吃錢”。

token價格波動

質押最危險的風險可能就是價格的波動性。

如果市場處于暴跌狀態，即使你可能獲得了相當多的質押獎勵，換算下來，依然有可能會因會token跌價而導致最終的收益變為赤字。

因此，重要的是委托人必須清楚了解加密貨幣是高度不穩定的產品，存在相當大的風險。

如果你想要降低PoS質押挖礦的風險，如果想要降低代幣價格波動的風險，其中一個解決方案是透過保證金交易，進行對沖鎖定幣價。

不過最重要的，還是選擇一個具有真實技術和社群協議的區塊鏈項目，而不是那些看起來支付最多獎勵的營銷商品，且不同的項目有不同的規則，委托人選擇時必須熟知這些質押規則。

例如Cosmos質押挖礦時，如果要贖回必須等待21天才會入帳，這些都是委托人需要了解的規則。

總而言之，如果要降低質押挖礦的風險，除了要慎選項目與節點商外，還要學會不要把雞蛋放在同一個籃子裡，同一個項目選擇不同節點商，能夠避免節點作惡造成的損失，選擇不同項目，也可以避免因為單一幣價的波動性所造成的虧損。

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以太坊交易