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) 是以太坊共識算法的底層機(jī)制。對于那些不了解這一變化的人來說，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。
在本文中，Ledger Academy 將以簡單而簡潔的方式幫助您了解以太坊 PoS 共識算法的復(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)安全的共識機(jī)制。共識機(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。
什么是共識機(jī)制？
我們先來理解一下“共識”的概念。一般來說，共識是指一群人達(dá)成一致的過程。
就區(qū)塊鏈而言，共識是指網(wǎng)絡(luò)上的一組節(jié)點(diǎn)確定哪些區(qū)塊鏈交易有效的過程。共識機(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數(shù)據(jù)“區(qū)塊”，必須經(jīng)過點(diǎn)對點(diǎn)計算機(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)塊鏈免受欺詐活動和雙重支付的侵害。
共識機(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：確保區(qū)塊鏈上的交易記錄真實(shí)可靠。權(quán)益證明 (PoS) 是最受歡迎的共識機(jī)制之一。
PoS共識機(jī)制
權(quán)益證明 (PoS) 網(wǎng)絡(luò)是一種使用質(zhì)押加密貨幣來保障自身安全的系統(tǒng)。每個驗(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。通過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)前的以太坊由兩個主要層級構(gòu)成：
- 執(zhí)行層：處理所有交易與智能合約；
- 共識層：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)會鎖定在共識層，并啟動一個驗(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)證者則對該區(qū)塊進(jìn)行投票確認(rèn)。整個流程包括：
- 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)證者會檢查該區(qū)塊是否合法，并進(jìn)行投票。
- 獲得獎勵或面臨懲罰：積極參與且表現(xiàn)良好的驗(yàn)證者可獲得 ETH 獎勵；反之則可能被削減質(zhì)押資產(chǎn)。
一旦某個區(qū)塊獲得超過三分之二質(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)塊鏈的共識構(gòu)建過程。驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)對新交易區(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，一個特定節(jié)點(diǎn)被選為當(dāng)前時隙的“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。它們會根據(jù)這些共同的歷史記錄，評估新的交易區(qū)塊是否有效。然后，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會集體投票，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。具體來說，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 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)證器并開始被動地賺取 ETH 獎勵。
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間。最終性保證區(qū)塊鏈中的特定區(qū)塊無法被更改或撤銷。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，也并不意味著它無法被更改或撤銷。在隨后的短時間內(nèi)，交易可能會受到惡意行為者的攻擊，這些行為者會試圖利用區(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)塊來管理驗(yàn)證者投票。每個周期（周期為 32 個 slot，驗(yàn)證者在此階段提出并證明區(qū)塊，周期為 6.4 分鐘）的第一個區(qū)塊就是一個檢查點(diǎn)。
除了對單個區(qū)塊的有效性進(jìn)行投票外，驗(yàn)證者隨后還會對整個檢查點(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。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 epoch 的目標(biāo)，因此已被“合理化”，現(xiàn)在將被升級為“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 (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)致罰沒的最常見行為之一是停機(jī)時間。“停機(jī)時間”是指驗(yàn)證者離線且無法生成新區(qū)塊的時間段。這可能是由于網(wǎng)絡(luò)延遲、軟件問題或硬件問題造成的。
當(dāng)驗(yàn)證者宕機(jī)時，他們將無法參與共識過程。由于這會損害網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行，因此網(wǎng)絡(luò)會通過罰沒（slashing）對其進(jìn)行懲罰。
權(quán)益證明（PoS）與工作量證明（PoW）有何不同？
PoW 和 PoS 都是共識機(jī)制，允許加密貨幣網(wǎng)絡(luò)在無中心管理機(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：通過能源消耗實(shí)現(xiàn)安全
在工作量證明(PoW) 共識機(jī)制中，只有通過極其復(fù)雜的方程式計算出區(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)萬億次猜測才能隨機(jī)得出該值。這會消耗大量電力。只有第一個完成此操作的礦工才能確認(rèn)區(qū)塊并獲得獎勵。在這個系統(tǒng)中，能源是網(wǎng)絡(luò)用來保護(hù)自身安全的資源。攻破區(qū)塊鏈共識機(jī)制所需的巨大能源，對惡意行為者而言是至關(guān)重要的威懾。
權(quán)益證明：通過質(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)通過質(zhì)押加密貨幣來保障自身安全。驗(yàn)證新交易的節(jié)點(diǎn)無需消耗算力來解決難題，而是將自身價值作為抵押品。這些節(jié)點(diǎn)高效、誠實(shí)地運(yùn)行，避免損失抵押品。
與此同時，任何想要控制網(wǎng)絡(luò)的惡意行為者都需要擁有當(dāng)時質(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)的共識機(jī)制的運(yùn)作方式。
總結(jié)
權(quán)益證明共識算法通常被認(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)塊獲得獎勵，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題和缺陷，有待時間的考驗(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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