1. PoW+PoS一個名為QuantumMechanic的人，2011年7月11日在Bitcointalk論壇首次提出的Proof of Stake，當時還沒有PoS的簡稱，是對Proof of Work提出來的。文章預見性的提出了很多現在仍在使用的方案，諸如由持幣量代替算力權重，委託權益，獎勵分配等等，還有一些詞彙像Delegate、Vote、Voting Power等，在2018年的今天我們仍然能看得到。那時候，人們對於PoS的提出都感到非常的興奮，這種興奮一直持續到今天，很多後起的專案都開始研究PoS演算法的區塊鏈，甚至很多已有的專案都開始考慮轉型PoS，以太坊就是最典型的例子。從提出到落地，大概經歷了1年左右的發展，2012年8月19日，首個基於PoS共識的區塊鏈專案點點幣（Peercoin）誕生，Token代號PPC。點點幣的出現真正代表了PoS從紙面走向了工程實現的里程碑。點點幣是一種類似BTC的電子貨幣，SunnyKing（點點幣創始人）在最初設計的時候，可能因為時間過短，沒有想清楚如何解決PoS機制下出現的問題，也可能是PoW共識在人們的思維方式裡面佔據著主要地位，點點幣的共識實際上是基於PoW+PoS的混合共識，而不是純PoS（Pure PoS）的共識，混合共識裡面保留繼承了大量PoW的設計，PoS演算法在其中所起到的作用實際上並沒有想象著那麼大。但畢竟是第一個將PoS共識工程化到區塊鏈中的專案，在點點幣的白皮書裡面，我們可以看到很多新的概念，幣齡（Coinage），隨機數引數（prev_blocks_data），PoS的checkpoint等等。混合PoW+PoS共識是PoW過渡到PoS的一種過渡階段。在2009~2014年期間，比特幣的PoW還是具有較高的權威性，大部分人對PoW的印象裡面，除了浪費資源和效率稍低一點之外，並沒有太大的致命性問題，而且很多基於比特幣的二代PoW，像萊特幣，僅僅因為縮小了區塊時間而備受推崇。可以說點點幣的設計還是站在了比特幣PoW的肩膀上的，並繼承了很多好的策略，像激勵措施，分叉保護，共識實現，分發策略等等。但是由於PoS共識的實踐過程過短，PoS在點點幣的實現中以探索的成分居多，所以說這種混合共識其實算是一種過渡方式。2. 純PoS

PoS在不斷髮展，繼點點幣橫空出世之後，純PoS共識成為了人們重點的研究方向。在點點幣釋出後一年左右的時間，2013年9月28日，一個賬號名為BCNext的人在Bitcointalk上宣佈啟動Nxt專案的眾籌（那時叫眾籌Fundraise，還不叫ICO）。Nxt是一個100%PoS的專案，沒有PoW共識同時存在。Nxt的亮點在於沒有和其他的山寨幣（altcoin）一樣，簡單複製比特幣程式碼，然後改變雜湊機理，縮短區塊之間的時間、或是改變啟動難度，而是基於自己全新編寫的演算法的區塊鏈。強調100%的PoS挖礦，沒有預挖。PoS裡面要求的股權（Stake）也完全由捐贈來決定總量和分配，用捐贈的方式把PoW的分發直接分配了。眾籌持續了21天，有73個使用者參加，總共捐贈了21個BTC，一起瓜分10個億Nxt，2013年11月24日，Nxt釋出主網，預示著首個100%基於PoS共識的創世區塊在Nxt上誕生。Nxt的發展並不順利，論壇對Nxt記錄歷史停留在了2014年5月12。Nxt的沒落歸結於太過於中心化的開發，程式碼質量和速度一直跟不上，只有3個開發者並不能完成眾多投資者的預期，雖然主網功能的開發順序有社羣投票，但是Nxt還是慢慢的走向了眾多投資者的詬病，市值在2014年6月5日達到8千萬美元市值的高峰後，留下一地雞毛。但無論怎麼說，和當初眾籌的21個BTC比較起來，簡直是一個天上一個地下，對比同時期起來專案，真可謂是老來迎新春。再看同時期的點點幣和黑幣，它們可就沒有那麼好過了。黑幣（Blackcoin），最早於2014年2月24號開始公佈計劃，宣稱是基於純PoS搭建，但實際也是PoW+PoS混合共識。那為什麼在純PoS這裡說混合共識，是因為黑幣上執行的PoW只持續到10000個區塊高度，按照1分鐘一個塊，挖礦時間大概是一個星期左右（6.9天），隨後整個區塊的驗證將不再接受PoW的挖礦，轉而形成PoS的挖礦，從這個角度，加上時間順序，我把黑幣也歸結到了純PoS的陣營中。PoW挖礦總量最大是10,000,000，進入PoS之後每年通脹1%（和Nxt一樣，沒有最大限制）。純PoS有更短的區塊間隔，更合理的鑄幣方式，從而吸引了很多早期的人進來挖礦，甚至有很多專門做礦池的開始在論壇收幣做驗證人（Validator）。那時候，PoS這種新型共識的確吸引了很多人的眼球，不需要電腦，不需要GPU，只要持幣就可以獲得獎勵。

但黑幣的好景也沒有持續多長時間，在2014年4月14號，短短不到2個月時間，就將近2千萬美元的市值，後一路下挫，幾經周折，還是沒能逃過摸底的厄運。而因為市值的下挫，1%的增發獎勵對於PoS Staking的人來說，也顯得杯水車薪了。雖然，2016年新的一批開發者又重啟了對黑幣的開發，並花了重金請來正規軍，公司化，全面宣傳，但是，黑幣以及它的PoS也沒再回到主流世界的視野中來。還記得黑幣經典的宣傳語，簡直如教科書般的存在：第一個基於純PoS幣，公平啟動，沒有預挖，沒有ICO，以社羣為中心，重新迴歸，比以往更好，比以前更強。The first fair-launch pure Proof of Stake coin. No premine. No ICO. Community focused.Back again, better than ever, stronger than before.2014年7月18日，一個和黑幣共識類似的幣，叫影子幣（Shadowcoin），是一種基於聊天匿名的應用幣，也基於PoW+PoS混合共識，PoW只挖31000個塊，隨後進入PoS，但是和黑幣不一樣的是，影子幣看到了激勵的不足，它提高了每年的通脹率，把黑幣的每年1%提到了每年的2%。但進入2015年後，應用幣的價值遠遠還看不到，加上熊市到來，影子幣很快就消失在人們的視野中了。我總結了整個POS的歷史，發現很多基於PoS的專案，基本都出現在2012~2014年，那時候加密貨幣市場處於上漲週期，帶富了一批專案，一批人，很多人雖然都為專案的探索買了單，但是總體上來說在那段時間週期，大家在紙面上都是很好看的。到了2015年~2016年，幣圈進入了大熊市，很多專案和開發者就進入了冬眠過冬階段，也很少有專案再出現吆喝捐贈，IPO或者ICO了，PoS的研究也在市場上消失了一段時間。

排除市場大週期的原因，我們歸結那段時間PoS機制幣種失敗的原因，點點幣，Nxt，黑幣，影子幣都是PoS很早期的探索專案，技術上並未完全考慮全面（在第九章節中我們會介紹PoS的技術缺陷），另外，對於PoS中Staking的激勵太小，無法支援驗證人的成本，還有就是去中心化的執行模式在PoS上的應用並不想PoW上那麼完善。年1%~2%的增發比例無法讓礦工維持，特別特別是在熊市階段。這種初創的PoS增發模式，在很多人開來還是足夠新鮮的，在初始可能爆發的幣價上來看，增發的初期利益只是一個非常重要的誘因罷了，但當投資者面對幣價無法帶來預期的收益之後，低激勵變成了一種雞肋。礦工看不到收益，自然無法參與網路驗證，那麼網路要不發生堵塞，要不就是慢性死亡，潛在的攻擊成本越來越低。另外，多數專案的啟動都是幾個開發者甚至1個開發者發起的專案，Bitcointalk發起一個話題，大概描述要做什麼，100%PoS，1%獎勵......然後就沒有然後了，初次上線後，開發者像中本聰一樣隱匿，這樣的結果，帶來的不是像比特幣一樣的繁榮，而是死亡。至此，這是PoS的發展第二個階段。3. 委託PoS（DPoS）委託PoS，也稱作為Delegate Proof of Stake，DPoS，其雛形誕生在2013年12月8日，Daniel Larimer在bitsharetalk首次談及用投票選擇出塊人的方式，代替PoS中可能出現的選舉隨機數被操縱的問題，描述是這樣的：

我最近有一個可以用的點子，但是我還不能完全確定是否可行。為何不讓持幣人選出簽名區塊的驗證人？持幣人用幣天（CDD coin-day-destroyed）投票給簽名人，當簽名人簽名的時候會消耗投票人的幣齡。沒有人會被允許在100個區塊裡面籤超過1個的區塊數。這個點子可能會有潛在的問題，但是我會把它加入我的點子庫。I recently came up with another system that could work, though I am not fully sold on it.What if the share holders elected people who would sign blocks?   You vote for the signers with CDD. When they sign they spend the CDD they accumulated from people voting for them.  No one would be allowed to sign more than 1 in 100 blocks.  This plan has many potential problems, but I thought I would add it to the idea pool.這就是委託（Delegate）PoS的雛形，這個系統被成功的運用到了位元股（Bitshares）上，位元股社羣對DPoS的宣傳語是：DPoS不僅解決了PoW的浪費資源問題，同時還解決了點點幣和未來幣的PoS問題。在當時看來，DPoS的確是一種解決方案。雖然位元股的發展也非一番風順，Dan最終還被踢出位元股的社羣，但不可否認的是，委託權益DPoS共識在未來一段時間裡，為PoS的進一步發展起到了奠基作用。位元股的DPoS基於石墨烯（Graphene）平臺搭建，這套石墨烯技術後來發展成了DPoS的專用底層，基於石墨烯開發的區塊鏈專案可以直接使用DPoS的共識機制，免去了重複開發的苦惱，像Steemit，EOS，Lisk等都是基於石墨烯平臺搭建的DPoS公鏈。直到現在的2018年，我們仍然可以看到在位元股交易所（Bitshares DEX）裡面，很多閘道器資產都是基於石墨烯的DPoS，基於PoS共識的專案在數量上達到了一個數量級。

的確，DPoS有比較多的優點。DPoS解決了權益使用不及時的問題，是一種讓專業人做專業事情的基本原則，可以理解為是國家治理裡面的代議制，或者說是人大代表制度，鄉里鄉鎮的居民透過選舉選出鄉長，然後是鎮長，縣長，省長等等，這種制度最大的好處就是解決了驗證人過多導致的效率低下問題，當然，這種制度也有很明顯的缺點，就是中心化詬病。位元股的初始節點驗證人大概人數在100人左右，後逐漸減少到30多（因為無利可圖），EOS的節點驗證人固定在21個人。在去中心化思想被及其推崇的區塊鏈世界裡，傾向中心化的專案是容易為人詬病的，很多開發者並不會認同這種委託權益的做法。在2014年開始起源的另外一個專案——Tezos，把去中心化和委託權益更好的結合到了一起。Tezos的PoS，開發團隊更喜歡稱之為LPoS（Liquid Proof of Stake），但稱之為DPoS也不為過，因為委託權益在Tezos的PoS裡是極其重要的一環。為了保證系統安全，PoS希望提高系統代幣的Staking量，這樣攻擊者發動51%攻擊的代價就會變得很大。Tezos解決了初期激勵不夠大和使用者Staking意願比較低的問題，用年5.5%的增發來給Staking使用者作為獎勵，同時，使用者可以將自己的權益委託給驗證人（Tezos中叫麵包師，baker），讓驗證人幫助委託人行使權益。驗證人可以收取使用者一點的手續費，作為服務費用，這樣驗證人節點除了自己Staking的獎勵之後，還能得到接受委託的獎勵，這種激勵對於未來幣，黑幣的1%~2%的激勵，高出了很多。另外，Tezos的委託和EOS的委託有很多方面不一樣，原則上，每一位委託人都可以選擇任意候選人進行投票，但由於Tezos和EOS的投票激勵不同，導致了不同的結果。Tezos上，委託人可以選中任意一個驗證人，投票並獲得收益，而EOS的委託選中的驗證人只有當選不當選的結果，並沒有激勵。EOS上的當選者有責任和義務代表投票人意志，在大部分節點候選人都誠實的情況下，委託人並不能很好的判斷出來區別，所以投票動機也變得不一樣了。總體上來說，兩種DPoS都是根據持幣的權重佔比給與分配一定的權益，此權益是否委託在於持幣人的初始動機，這就是DPoS的精髓了。

Tezos於2018年6月30日上線了主網，目前主網節點數量400多個，驗證人100多個。EOS於2018年6月15號啟動了主網，主網主節點數量21個，備選節點100個。4. BFT+PoS拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerance，簡稱BFT ）和PoS結合最早是在2014年由Tendermint團隊，Jae Kwon提出的。而Tendermint前身，則是基於1988年在麻省理工學院開發的經過驗證的BFT演算法，Tendermint進行了最佳化和改良。但是Tendermint出來之後一直沒有被運營到專案當中，Jae Kwon後來建立了Cosmos專案，可以說是基於Tendermin的第一個專案。按照主網上線時間排序，BFT+PoS或者是類BFT+PoS的專案應用最早開始於2018年，先是EOS帶著BFT+DPoS的上線，然後，Tezos的類BFT+PoS的演算法在EOS後一個月也上線了。而基於Tendermint的第一個專案Cosmos，則會在2019年Q1上線主網，另外，我現在知道的還有Ethereum，Algorand都會採用了BFT+PoS的共識演算法，具體的上線時間未知。雖然說Tendermint先出來，Cosmos卻別別人佔據了先機，但是不得不說的是後來者基本都參考了Tendermint的設計，所以Tendermint對BFT在專案中的應用還是起到了很好的帶頭作用的。2018年~2019年，會是BFT上線大量專案的共識，百花齊放。BFT容錯能給分散式網路帶來了可觀的抗風險能力，還能帶來了較快的區塊確認速度，解決區塊鏈分叉問題，並帶來一定程度的交易的最終確定性，間接的提高了效能。如果說純PoS比起純PoW，僅僅是解決了能源消耗，那麼BFT+PoS比起純PoS，那就是除了解決能源消耗外，還解決了PoW的交易確認，交易分叉，效能較低等問題，帶來的飛躍是不可忽視的，特別在安全這塊，我們來看Tendermint：Tendermint中很重要的一部分就是它的共識引擎部分（Tendermint Core），該共識引擎將BFT和PoS共識結合到了一起，持幣人透過stake獲得驗證區塊機會，簽名完成後，新區塊的驗證透過3輪提交，2輪2/3的投票過程，來達成最終共識。由於投票是在區塊廣播後就開始的，那麼當它完成了驗證之後，新區塊即獲得了及時確定性（Instant Finality），這和比特幣交易需要6個區塊確認不一樣，Tendermint大大縮短了驗證時間，使得交易能及時生效，提前避免了交易被回滾，雙花等問題的出現。

除了交易確認這塊，同時拜占庭容錯最大能容忍系統中小於1/3的驗證權重宕機，能很好的保證系統執行，可以簡單理解為，只要系統中大部分人是誠實的，不管其他驗證人怎麼做，系統還能執行，不會出現停止，宕機的情況。基於Tendermint Core引擎打造的第一個專案叫Cosmos，Cosmos是一個以提供跨鏈功能為目的的公有鏈專案。Cosmos hub是這個專案最重要的部分，也是作為跨鏈總協調方，如果跨鏈生態繁榮，多連結入到Cosmos中心，那麼這個中心的安全性可見多麼的重要。而提到Cosmos，就不得不提到另外一個跨鏈專案波卡（Polkadot），波卡同樣是基於BFT的PoS專案，由以太坊黃皮書撰寫人Gavin Wood帶領，雲集眾多技術牛人，團隊陣容可謂強大。只不過，在作者寫系列文章時，波卡的GRANDPA共識還在不斷改進當中，具體需要等到對於波卡臨近上線的時候才能具體分析了。目前，已經在執行的Tezos，情況良好，只有一次因為Slash判斷出現問題，導致整個網路暫停了出塊（Halt），原因共識機制有部分關係，但是透過手動注入Nonce後解決了問題。除此之外，Tezos執行了小半年，除了受到了低手續費的垃圾交易攻擊外，共識部分並沒有出現過大的問題。2014年BFT開始引入到區塊鏈分散式網路，後配合PoS開始開始流行起來，BFT+PoS的混合共識已經受到了很多專案的重視，不僅因為BFT這種演算法的安全性已經研究了將近30年時間，而且因為這種演算法提高系統的抗風險能力和效能，所以我預計未來一段時間內，這種共識會流行很長一段時間。5. PoS新時代PoS的研究腳步還在不斷前進，安全、效能和去中心化一直都是PoS所追求的方向。2018年後開始發起的一些新起的專案，我看到了它們身上或多或少都有前人的影子，基於此，要不最佳化了效能，要不最佳化了安全性，要不極致的最佳化不可能的鐵三角。Algorand和Thunderalla是2018後開始走入我的視野的新專案，這兩個專案我認為可以在一定程度上代表了新的PoS時代。如果把PoS的發展分成4年一個輪迴的話，恰巧，這兩個專案都會在2022左右開始成型。

Algorand和Thunderalla都站在了巨人的肩膀上。由圖靈獎得主、MIT教授Sivio Micali帶領研究的Algorand，專注於新的PoS+BFT共識演算法（簡稱BA，Byzantine Agreement），旨在讓驗證人的選舉更加隨機，不可預測，以更好的保證系統的安全為研究方向；Thunderella，由兩位康奈爾大學計算機教授Rafael Pass 和 Elaine Shi發起，旨在解決PoS當中的效能擴充套件問題，目前理論效能最高可以達到1000~2000Tps。相信2019年會是PoS豐收的一年，眾多2014年~2018年間做的研究將在2019年上線驗證，預示PoS2.0時代的開啟。我覺得我很幸運能經歷PoS兩個時代（2011~2014，2015~2019）從PoW+PoW，到純PoS，再到DPoS，最後來到BFT+PoS新的混合共識裡面。我相信，這遠遠不是終點，而是新時代的起點。