什么是权益证明?一位计算机科学家为你解读

Proof-of-stake is a mechanism for achieving consensus on a blockchain.
Proof-of-stake is a mechanism for achieving consensus on a blockchain.Image: Unsplash/Pierre Borthiry - Peiobty
本内容由人工智能自动翻译。
  • 权益证明是一种共识机制,用于协调基于区块链的系统运行。

  • 用户通过证明自己拥有区块链上的资产来验证身份。

  • 与当前的工作量证明机制相比,这种机制能耗较低,也更具可持续性。

权益证明是一种在区块链上达成共识的机制。区块链是一种记录交易的技术,记录的信息无法删除或篡改。它是一种去中心化数据库或账本,不受任何个人或组织控制。由于没有人控制数据库,因此需要权益证明等共识机制来协调基于区块链的系统运行。

尽管比特币让这项技术广为人知,如今区块链已应用于许多不同的系统,催生了去中心化金融等有趣的应用,去中心化金融平台以及非同质化代币,简称NFT。

首个广泛商业化的区块链共识机制是工作量证明,它让用户通过解决复杂的数学问题达成共识。作为解决这些问题的回报,用户通常会获得系统中的权益。这一过程被称为挖矿,需要大量计算能力。权益证明是一种能耗低得多的替代方案。

从根本上说,区块链技术具备三项重要特性:

1. 去中心化治理与运行——系统使用者可以共同决定如何治理和运行系统。

2. 状态可验证——任何系统使用者都能验证系统的正确性;每位用户都能确认系统当前按预期运行,并且自创立以来一直如此。

3. 抵御数据丢失——即使部分用户因疏忽或网络攻击而丢失了系统数据副本,也可以从其他用户处以可验证的方式恢复这些数据。

第一项特性,即去中心化治理与运行,决定了运行区块链系统所需的能源。

区块链系统中的投票

区块链系统通过投票实现治理与运行的去中心化。各区块链系统实现投票和共识的具体机制各不相同,但总体而言,区块链系统允许每位用户就系统应如何运作进行投票,并对具体操作是否应获批准进行表决,例如是否将新区块纳入链中。

传统上,投票要求能够获知并核实投票者的身份,以确保只有符合资格的人投票,而且每人只能投一次。一些区块链系统允许用户出示数字身份凭证来证明身份,从而以极低的能耗进行投票。

然而,在大多数区块链系统中,用户都是匿名的,没有可用于证明身份的数字身份凭证。那么,如何防止某人冒充许多人并投下多张选票?目前有几种不同的方法,其中最常用的是工作量证明。

在工作量证明机制中,用户获得的票数取决于其计算能力相对于其他用户所占的比例。用户通过解决难度较高的数学问题来证明自己拥有这些计算能力。如果一位用户解决问题的数量是另一位用户的两倍,那么其计算能力就是其他用户的两倍,获得的票数也相应翻倍。

然而,解决这些数学问题会消耗大量能源,因此有人批评工作量证明缺乏可持续性。

权益证明

为解决工作量证明的能源消耗问题,需要采用另一种验证用户的方式。权益证明就是这样一种方法。在权益证明机制中,用户通过证明自己拥有区块链上的某种资产来验证身份。例如,在比特币中,这意味着拥有比特币;在以太坊中,则意味着拥有以太币。

虽然用户需要将资产暂时锁定在区块链上一段时间,但这种方式效率高得多,因为它几乎不消耗能源。根据该公司的估算,从工作量证明转向权益证明将使以太坊的能源消耗减少99.95%。

以太坊的“合并”

这种能效提升正是许多区块链系统计划从工作量证明转向权益证明的原因。以太坊计划在2022年9月15日当周完成这一转变。这一过程被称为“合并”。合并期间,系统运行将从使用工作量证明进行投票转为使用权益证明。合并完成后,交易投票将只采用权益证明。

人们希望此举能让以太坊在可预见的未来保持可持续发展。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。