本文目录一【览：

• 1、两种共识机制对比（PoW vs PoS）
• 2、Gate.io芝麻开门如何理解POW、POS、DPOS共识机制？
• 3、号称“区块链的灵魂”的共识机◥制是什么？
• 4、以▃太坊基金会：ETH将在未来几个月转向PoS 能源消耗至少减少99.95%

两种共识机制对比（PoW vs PoS）

区块★链中最核心的架构就是共识机制，可以说是区块链的驱动▓引擎，发展这么多年，目前☆主流比较明确经得住考验的就只剩下PoW(Proof of Work)与PoS(Proof of Stake)两种机制。简单概述下，PoW系统的特点是通过消耗大量∏算力来计算特定】算法的解（典型如哈希），第一个算出结果的有权生成区块，同时也▼会得到coin作为奖励（这也是coin的生产与分发过程，形象地称为Mining），采用PoW的典型区块链有Bitcoin和Ethereum，目前PoW也是运行时间最长，被公认为是最可▽靠安全的共识机制； 其本质是通过消耗大量算力来实现系统内的逆熵过程，保证系统的々长期安全与稳定 。但PoW被广为诟病的也是其消〓耗太多的能源资源，这方面PoS就被认为是更为绿色的解决方案，顾名思义PoS是通过质押系统中的资产即coin来成为一个质㊣　押者（staker），这〖样就有权产出区块，质押份额越︽多，获得产出区块权的概率就越高，也代表着奖励越多。

在分布式系ξ　统中有一个 CAP 定理，是指ㄨ一个分布式系统中存在着三元悖论，即不可能同时满足这三个特性：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和◥分区容错性 (Partition tolerance)，而只能满足其中两个。区块链作为一种分布式网络，这个定理也逐渐演变成了区块链的三元悖论，即 安全性(Security) 、 去中心化(Decentralization) 和 可扩展性 (Scalability) ，也是同时只〓能满足两个特性。

整体上看PoW系统更注重的是 安全性(Security) 与 去中心化(Decentralization) ，放弃 可扩展性 (Scalability) ，这也是Bitcoin网络的吞吐量非常慢♀的原因。而PoS系统更〓关注的是 可扩展性 (Scalability) 与 去中心化(Decentralization) ，但就PoS能否真的 实现 去中心化(Decentralization) ，我是比较持怀疑态度的。从保守主义与系统的更长期稳定的角度出发，我个人是坚定地站在PoW这边的，可能跟自身保守的性格有关，并不是特别看好PoS作为基础层能比较稳定。特别是像这次 5月份的Luna事件 ，事件大概的过程是Luna链◥上的算法稳定币UST缺乏价值支撑最终脱锚，其核心问题在于UST的锚定设计试图用一个PoS股权系统去支撑其锚定美元，而且还超发了○太多UST，再加上UST与Luna的兑换设计缺陷最终导致Luna自身的死亡螺旋。但这个事件更大的意义ぷ应该是敲响了一个警钟，PoS机制在面对空头资本砸盘时真的还能维持稳定、维持所谓的去中心化吗？可能到时节点数量萎缩▂的速度会很快，逐渐趋于中心化。

所有系统设计都需要根据自身定位来折中，以下从价值锚定√的角度，简单分析下为什么长期来看PoW会更有优势。

在PoW系统中三股主要的参与者分别是研发人员，投资者（或☉者叫用户）与Miner，这三者【的相互制衡，使得这个系统达到一个稳定平衡的状态。而PoS系统中，将Miner这个重要的制衡力量移除了，投资者和Miner变成了同一群体 质押者（stakers） ，因此该群体滥用权力的行为会变得》相对不受限制，并且该链随后√的发展方向也可能会更加不平衡，更容易倾向有利于 质押者（stakers） 群体的方向。

PoW系统很好的阐述了什么是被普遍认可的价值，抽象上来看就是高代∩价的稀缺性 ，高代价与稀缺性两者缺一不可。PoS最多只能实现其中一个稀缺性。

Miner为了在链上生产〒区块赚取coin，不仅需要持续支付高额电力成本，还必须不断投入研发、升级硬件、优化基础设施和运营规←模来保持其竞争力。最※终结果是，能够长◤期持续盈利的Miner并不会是一个一层不变的群体∞，而是总在竞争中淘汰掉效率太低的Miner，使高效率的Miner能存活下▅来。这也＠ 更有利于 去中心化(Decentralization) ，因为不断变化的Miner群体意↓味着没有一个Miner可以在相当长的时间内保持网络的大部分算力▆，除非他们通过严酷的竞争考验←，不断优化自身来提供☆更多的算力。

而PoS系统中的质押者实际上并多少真正的风╱险投入▆，也没有优胜劣汰的严酷竞争机制，他们只需要简单地运行一个staker节点就可〇以躺着赚利息，本质上只是╱将自己在银行系统里的钱■简单的转化为链上资本，就可以坐地收割后进入这个系统的新人。这种行为并没有太多难度，只是简单地赚取“无风险”利息，他们并没有将资本转╲化为任何形式的需要面◆临风险考验的投资。

而且当发生硬分叉时，PoW的Miner选择支持哪条链时会更为谨慎，因为他们需要投入高昂的电力成本来为他◆们的选择背书，一旦选错了将损失所①有投入成本。PoS系统如果发生硬分叉→，质押的coin作为系统内部状态的一Ψ 部分，硬分叉后质押者将在两条不同链〗上都拥有相同数量的资产，由于没有什么沉默成本，导致质押者更愿意两边都支持，从而使硬分叉更容易且更频繁地出现，这被称为 nothing at stake 问题。

PoW是真正能→做到无准入限制的(Permissionless)，就是说已经在这个系统中的老人无法限制新人加入，只要你有能力提供算⌒　力，就能直接接入网ω　络中产出coin。而PoS系统中，新人要进入，都不得不先从老人手中买∑coin。

而且PoW中Miner为了支★付各种高昂成本（电力，设备，基础设施等），产出coin后也不得不卖出一些以弥补成本，这同时⌒也是一种把coin分发给更多人的过▲程； 特别是在熊市∏，Miner为了维持开销也不得不低价贱卖coin，这样新人才有机会以相△对低的成本获得筹码入场，这才是一个健康的生态扩张过程 。而PoS中由于质押者并没有什么运行成本，也不需要面对太多竞争，质押者出块得√到coin后不需要急着卖出，更容易哄抬价格，其实会变相激励场内老人剥削√新入场者，不给后◎来人更多机会；整个系统会趋向♀于更封闭，逐渐演变成一个有限游戏，长期运行下去只会越来越中心化；系统中财富越来越集中，富者更富，穷者更穷，从而更不可能实现 去中心化(Decentralization) 。

由于PoW系统中是以提供工作量的方式产出区块的，随着时间的推移这些工作量都会被累积起来并使链不断向前延伸，这也是为什么●叫区块链；这些累积的工作量也给攻击者造成了巨大障碍，如果想要反转整条链，不仅需要非常高的算︾力，还需要相当长的时间，这也为应对攻击提供●了足够长的时间缓冲。

而PoS系统其实只是维护一个分布式账本， 并没有¤工作量累积的概念，一旦攻击成功，要反转整条链就是相当容易的，几分钟♀就可以搞定。

严格来∏说由PoW算力支撑的BTC不应归为高科技类，由于它整个系统架构更保守更稳定，提供的更多的是一种 物化价值(objective costliness) ，更能作为价值之锚，所以数字黄金这个称号很贴切。而像ETH（目前还是PoW，2.0升级后为PoS）这些更接近科技Ψ类创新平台，PoS本质上更像是一种股权系统，其实PoS系统反而是需要中心化，偏向更依靠整个∞社区的生命力，需要依靠核心团队的创新与开々拓能力往前走；而PoW则需要去中心化，更偏▲向稳定与提供 物化价值(objective costliness) 。

区块链作为一个价值分配々系统， 算力是它的价值之锚，如果没有算力，就会退化为一个股权系统 。算力在哪，资金就会跟去哪。目前的发展趋势也是逐渐往多层网络的方向发展，类似TCP/IP的多层协议栈。从作为基础▂层(Base Layer)的角度看，更需要的是长期稳◤定与提供价值支撑，因此PoW系统更合适；而PoS可能更多的是可以作为Layer2以实现 可扩展性 (Scalability) ，弥补PoW基础层的吞【吐量不足，并通过锚定█在PoW基础层↑上来获取算力安全性与价值支撑。

最后顺☉带说下最近市场行情，5,6月份以来的瀑布令很多人很∮恐慌，恐慌指↓数一度长时间停留在个位数；其实我觉得也没必要那么恐慌，要在这个圈子长期活下去，面对这种大波动的心理预期还是要有的。想起之前红杉资本的沈南鹏经常提到一个词Grit，沙砾，它是砾石在千万△次打磨后留下来的细小颗粒；Grit代表了勇气和持之以恒的一种坚持，有种经常被按地上摩擦但依然◥勇往直前「的感觉。这个和塔勒布讲的反脆弱性有异曲同工之妙，承载价值的东西就应该具有々这种品质，PoW系统肯定是有ㄨ反脆弱性的。

回望2017年入圈后经历过的各种№事件，其实像这样的大波动近乎每々年都有（除了2023年 一年比较顺利外）；像2017年国内的94事件，2018年一整年≡的大熊市，2020的312事件，2021的519事件，再到2022今年的5,6月份∴市场转熊，每次经历大波动后，市场都会淘汰掉该淘汰的，出清掉该出清的风险，对整个行业发展也↘是好事。眼光还是应该放远一点，至少看5到10年后的变化，科技发展过程中所带来的波动和风险是←不可避免的，日光之下⊙无新鲜事，每次科技革命过程中总会夹▓杂着众多的反对、质疑，还有←众多的投机、骗局；这个过程也总是通过各☆种暴雷、回归，清除泡沫后价值重估，夯实了基础后积蓄能量再次进入跃升到新的╱发展阶段。 价值互联网的到来是一件无卐法回避的事情 ，当理解和看清了这种趋势后，规避掉各种坑和市场噪音，远离合约杠杆和各种山寨的诱惑，握住核心资产，时间本身就会带来【回报。

Gate.io芝麻开门如何理解POW、POS、DPOS共识机制？

在区块链的世界里，保证数字货币正常发行，交易确认，维护网络正常运行等，都离→不开共识机制，目前』最常见的便是 PoW，PoS，DPoS 三种模式。

PoW，工作量证◇明机制。 最先№运用在比特币挖矿中，提供算力越多的矿工，获得记账权的概率就越大。 这也是早期主流的挖矿方式，因为它算法简单，安全性◢比较高，但是随着挖矿难度，交易频次的增加，电力资源消耗过大，出块速度慢等缺点显↓现出来。无＠ 法满足现有的交易需求。

因此，PoS，权益证明★机制诞生了。 PoS 按照币龄决定获得记账权的概率，币龄是指持币数量乘以持币天数，一旦⌒获得记账权， 币龄就会被清空，相应也会得到挖矿奖励，然后再进行下⌒一轮记账权的争夺。 这种机制不会产生能源消耗，加快了区块产出和交易确认的速度，提高了效率。 但是，PoS 也并不完美，比如拥有大√量币的用户，越容易获得出块奖励，从而ζ加大贫富差距。 最终导致过于中心化，这是目前 PoS 无法解决的。

所以，DPoS，股份授权证明机制也应运而生了。 它通过持币用户投票，选举节点进行出块和处▽理交易，更∩大的缩短了共识时间，并且还会分红给投票者和区块网络维护节点，作为他们支持和维护的奖励，优化了前两个机制存在的不 足。但是也会面临贿选而导致中心化的问题。

虽然每一种共识机制都有缺点，但都是为了解决区块链三大问题，扩展性，安全性，去中心 化而诞生，因此无优劣之分，都有价值。

号称“区块链的灵魂”的共识机制是什么？

我们知道区块链是去中心∩化分布式记账技术，在ζ　区块链系统当中，没有一个像银★行一样的中心化记账机构，如何保证每一笔交易在所有★记账节点上的一致性呢？共识机制解决的就是这个问题，因此也可以说共识机制是区块链的灵魂。

目★前比较常见的共识机制有：工■作量证明 PoW（Proof of Work）、权益证明（Proof of Stake）以及委托权益证明（Delegated Proof of Stake）：

?01?

PoW（Proof-of-Work）

工作量证明机制

POW的全称为Proof of Work,翻译过来即“工作证明”或者“工作量证明”。挖矿获得多少货币奖励，取决于挖矿贡献的有效工作，也就是说矿机的性能越好、挖矿的时间∞越长，所获得的货币奖励』就越多。

BTC就是POW机制∮下最成功的加密货币。POW机制虽然已经▲成功证明了其长期稳定和相对∞公平，但在现∮有框架下，采用POW的“挖矿”形式，将消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的运算来保证工作量公平，并没有其他的存在意义。而目前BTC所能达到↙的交易效率为约5TPS（5笔/秒），以太坊目前受到单区块GAS总额的上限，所能达到的交易频率大约是25TPS，与平均千次每秒ㄨ、峰▂值能达到万次每秒处理效率的VISA和MASTERCARD相差甚远。

?02?

PoS（Proof-of-Stake）

权益证明︽机制

POS 即权益证明或者股权证明，全称为 Proof of Stake。权益证明模式就是根据所持有货币≡的量☉和时间，来发利息的的一【个模式。

POS机制，相比于POW，POS机制节省了能源，引入了“币龄”这个概念来♀参与随机运算。POS机制能够让更多的持币人参与到记账这个工作中去，而不需要额外购买设备（矿机、显卡等）。每个单位代币的运算能力与其持有的时间长成♂正相关，即持有人持有的代币数量越多、时间越长，其所「能签署、生产下一个区块的▼概率越大。一Ψ旦其签署了下一个区块，持币人持有的“币龄”即清零，重新进入新的◥循环。

在POS机制下，因为区块的签署人由随机产生々，则一些持币人会长期、大额持有代币以获得更大概率地产生区块，尽可能多的去清零他的◥“币天”。因此整个网络中的流通代币会减少，从而不利于代币在链上的流通，价格也更易受到波动。由于可能会存在少量大户持有整个网络中大多数代币的情㊣　况，整个网络有可能会随着运行时间的增长而越来越趋向于中心↘化。相对于PoW而言，PoS机制下作恶的成本很低，因此对于分叉或是双⊙重支付的攻击，需要更多的机制来保证共识。稳定情况下↙，每秒大约能⊙产生12笔交易，但因为网络延迟及共识问题▓，需要约60秒才能完整广播共识区块。长期来看，生成区块（即清零“币龄”）的速度远低于网络传播和广播的速度，因此在PoS机制下需要对生成区块进行“限速”，来保证主网的稳定运行。

?03?

DPoS

委托权益证明机制

DPOS即授权股权证明（delegated proof of stake）。

DPoS机制要求在产生下一个区块之前，必须验证上一个区块已经被受信任节点所签署。相比于PoS的“全民挖矿”，DPoS则是利用类似╲“代表大会”的制度来直接选取可信任节点，由这些可信任节点（即见证人）来代替其他持币人「行使权力，见证人节点要求长期在线，从而解』决了因为PoS签署区块人不是经常在线而可¤能导致的产块延误等一系列问题。DPoS机制通常能达到万次每秒的交易速度，在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别，非常适合企业级的应用。

?04? 其他共识机制

区块链系统中还有其它共识机制比如联盟链〓常用的PBFT，新经币（NEM）用的POI等。这些共识机制是为了解决现有共识机制的一些缺点而被提出的。但目前使用的系统不如POW，POS和DPOS多。

共识机制是区块链系统的核心，它决定了︼一个区块链系统的去中心化程度，性能和安◣全性。因此公链的开发中，共识机＠ 制的设计是核心和关键。

以太坊基金会：ETH将在未来几个月转向PoS 能源消耗至少减少99.95%

长话短说：以太坊在合并完成后的能源消耗至少能减少99.95%。

以太坊将在接下里的几个月完成向权益证明（PoS）共识机制的过■渡，这带来了无数种已被理论化的改进。但既然信标链（ Beacon chain）已经运行了几个月的时间，我们实际上就可以深入研究具♀体的数字了。我们很高兴 探索 的一个领域涉及新的能源使用估算，因为我们∩将结束在共识上花费一个国家所ω耗能源价值的过程。

截至目前，还没有任何关于能源消耗（甚至使用什么硬◆件）的具体统计数据，因此下面是对以太坊未来能源消耗的粗略估算。

由于很多人都在运行多个验证器，因此我※决定使用可存款的独立地址的数量，来作为今天有多少台服务器的代理数。很多质押者可以使用多∞个 ETH 1.0地址，但这在很大程度上抵消了那些冗余设置。

在撰写本︻文时，有来自16405个独立地址◢的140592个验证器。显然，这是∞由于交易所和staking质押服务造成的偏差，因此移除它们会导致有87,897个验证器¤被假定是在家里质押的。作为一个健全的检查，这意味着平均每个家庭质押者运行了5.4个验证器，这对我来ω　说似乎是一个合理的估计值。

能源要求

运行一个信标节点（BN）、5.4个验证器客户端（VC）以及一个以太坊1.0全节点需要多少能量？以我的个人〇设置为基础，大约是15瓦。Joe Clapis（Rocket Pool开发者）最近运行了卐10个验证器客户端（VC），1个Nimbus信标节点（BN）以及1个10Ah USB电池组的Geth全节点，然后运〇行了10个小时，这意味着这个设置平均』为5瓦。而一般卐的投资人不太可能运行这样的优化设置，所以我们ζ取100 瓦作为参考数。

将其与之前的87000个验证器相乘，就意味着家庭质押者的消耗电量约为1.64兆瓦。估计托管质押者所消耗的能源会更多一些，他们运行了成千上万个具有冗余和备份的验证器客户端。

为了简※化计算，我们▂还假设他们每5.5个验证→器使用100瓦。基于我所接触过的基础设施◤团队，这是一个粗略的高估值。真正▃的答案要少50倍左右（如果你是一个质押托管团队，并且每个验证器消耗电量◥超过5瓦，我相信我可以为你提供帮助）。

因此，总的来说，采用权益证】明（PoS）的以太坊网络会消耗大约2.62兆瓦的电量。这不是一个国家的用电规模，也不是省甚至城市的用电规模，而大约是一个小▲镇（约2100个美国家庭）的用电规模。

作为参考，当前工作量证明（PoW）以太坊网络所消耗的能量相当于一个中等国家的▼能源，但这实际上是保持PoW链安Ψ全所必需的。顾名思义，PoW达成共识的基础是哪个分叉在这方面做的“工作”最多。有两种方法可以提高“工作”完成率，一是提高挖掘硬件的效率，二是同时使用更多的硬件。为了防止区块链被成功攻击，矿工必须比攻击者更快的速度“工作”。由于攻击者很可能拥有类似的硬件，矿工必须保持大〖量高效的硬件运行，以防攻击者挖出它们，所有这㊣　些硬件都会消耗大量的能量。

在PoW共识机制下， ETH 价格与算力正相◥关。因此，随着价格的上涨，在均∑　衡状态下，网络消耗的电力也会随之增加。而在PoS共识机制下，当 ETH 价格上㊣涨时，网络的安全性也会提高（ ETH 的价值更高），但对能源的█需求保持不变。

一些比较

据数字经济学者估计 ，以太坊矿工目前每年要消耗44.49太瓦时的电量，这意味着，根据上述保守估计，PoS的能效提高了约2000倍，这反映了总能源使用量至∑少减少了99.95%。

如果每笔交易的能耗高于你的速度，则约为35Wh/tx（平均约60K gas/tx）或TV约20分钟的『耗电量。相比之下，以太坊PoW每笔△交易使用相当于一栋房子2.8天的能量，比特币的每笔交易则消耗相当于一栋房子38天的能量。

展望未来

尽管以太坊目前仍在使用PoW共识机制，但这△种情况不会持续太久。在过去的几周里，我们看到了第一批用于合并的测试网的出现（注：The Merge合并是以太坊从PoW切换到PoS时的名称）。几个工程师团队正在加班加点地工作，以确保合并尽快到来，同时又不影响安全性。

扩容解决方案（例如rollup和分片）将通过利用规模化经济来帮助进一步减少每次交易消耗的能量。

以太坊网络超级耗电的日〓子屈指可数了，我○希望这个行业的其他部分也是如此。