比特幣的執行機制:pos機制和pow機制全面解析

買賣虛擬貨幣

比特幣依靠特定演算法並透過大量的計算產生,POW是第一個區塊鏈共識機制,最先由比特幣採用,而也稱之為股權證明機制,最近比較火熱的staking則是基於類POS機制衍生出來的,POW共識機制效率低下為了解決POW的問題,有人發明了POS機制,在POS機制中,仍然存在算力挖礦,需要算力解決一個數學難題。但數學難題的難度和持幣者的“幣齡”相關。簡單來說,持幣者持有幣的時間越長,難題越簡單,挖到幣的概率越大。

POW:全稱Proof of Work,工作證明。

這就是說,你獲得多少貨幣,取決於你挖礦貢獻的有效工作,也就是說,你電腦效能越好,分給你的礦就會越多,這就是根據你的工作證明來執行貨幣的分配。大部分的虛擬貨幣,比如比特幣、萊特幣等等,都是基於POW模式的虛擬貨幣(算力越高、挖礦時間越長,你獲得的貨幣就越多)。

POS:全稱Proof of Stake,股權證明

這又是什麼意思呢?簡單來說,就是一個根據你持有貨幣的量和時間,給你發利息的一個制度,在股權證明POS模式下,有一個名詞叫幣齡,每個幣每天產生1幣齡,比如你持有100個幣,總共持有了30天,那麼,此時你的幣齡就為3000.這個時候,如果你發現了一個POS區塊,你的幣齡就會被清空為0.你每被清空365幣齡,你將會從區塊中獲得0.05個幣的利息(可理解為年利率5%),那麼在這個案例中,利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41個幣,這下就很有意思了,持幣有利息,非常好!(需要注意的是,5%的年利率僅僅是小編舉例,並非每個POS模式的幣種都是5%)

POS的設計理念和起源

POS的設計理念,來自於對比特幣危機的思考,原因有三:

首先,我們都知道,比特幣的區塊產量每4年會減半,在不久的未來,隨著比特幣區塊包含的產量越來越低,大家挖礦的動力將會不斷下降,礦工人數越來越少,整個比特幣網路有可能會逐漸陷入癱瘓(因為大家都減少了執行比特幣客戶端的時間,因此越來越難找到一個P2P節點去連線和同步網路資料)。

POS解決方案:

在POS體系中,只有開啟錢包客戶端程式,才能發現POS區塊,才會獲得利息,這促使很多不想挖礦的人,也會常常開啟自己的錢包客戶端,這幫助了P2P貨幣網路的健壯。

其次,若干年後,隨著礦工人數的下降,比特幣很有可能被一些高算力的人、或團隊、或礦池,進行51%攻擊,導致整個比特幣網路崩潰。51%攻擊簡單來說,就是當你擁有了超過全球51%的比特幣算力時,你將能偽造比特幣網路的任何資料,比如你偽造你有一百萬個比特幣但實際上你沒有。(拓展閱讀:什麼是51%攻擊)

POS解決方案:

在POS體系中,即使你擁有了全球51%的算力,也未必能夠進行51%攻擊,因為,有一部分的貨幣並不是挖礦產生的,而是由利息產生(利息存放在POS區塊中),這要求攻擊者還需要持有全球超過51%的貨幣量。這大大提高了51%攻擊的難度。

第三,雖然我們知道比特幣是一個永遠不會通貨膨脹的體系,因為他的貨幣總量表面看起來是固定的,但是,你是否知道,比特幣其實是一個通貨緊縮的體系。因為,當我們重灌了系統,或者忘記了錢包金鑰時,我們會永遠無法再拿回錢包裡的錢,這意味著,每年都會有一些比特幣隨著錢包的丟失而永遠被鎖定,這就形成了實質上的通貨緊縮,也許在五十年後,有效的比特幣,將會只剩下一千萬個。

POS解決方案:

提供一定的年利率,儘可能保證既不通貨膨脹,也不通貨緊縮。

從以上3點我們可以看出,POS體系是在POW的基礎上全新建設的體系,有著非常長遠的見解和先進的理念。

第四段:怎麼才能獲得POS產生的利息

前面講了很多概念,有點像是教科書,不過在這一段裡,我們要講怎麼才能獲得POS利息,這應該是大家最關心的問題了。

錢包沒有加密的使用者就非常簡單了,如果你的貨幣在你的錢包裡放置超過30天(由於30天以內的利息很少,POS系統不會在30天以內支付利息),那麼當你第31天開啟錢包客戶端時,你將獲得按年利率計算的利息,當然,你可能出差了6個月不能上網,6個月後你再開啟錢包客戶端也是沒有問題的,時間越長利息越多,這是公平的。

但你在獲得利息的頭幾個小時內有可能不能轉出你的錢,因為系統需要鎖定你的錢進行利息的確認和計算。(實質的演算法步驟更加複雜,不過小編全部將它口語化了,這有助於朋友們去理解)。當你獲得了利息以後,你的所有幣齡將被清空,你的持幣時間將從0重新算起,這樣,再過30天,你才能再次獲得利息,公平的機制,按勞分配,簡單可效。

比特幣如何執行?

比特幣執行離不開網路,並且在創立之初,中本聰就將其實現為一個點對點的P2P網路。對於用過電驢,迅雷或者BT的人而言,這個概念應該不會陌生,P2P的好處是節點對等,並且可以隨便加入退出網路,非常開放。

正因為這樣,在中本聰搭建了執行環境,並且挖到50個比特幣後,比特幣的執行網路才能發展如此之快,它由一個自由主義極客小眾團體的試驗品不斷演化成一個龐大的運算網路,而且,整個網路的算力早已超越了世界上最快的超級計算機。

在P2P網路裡,每個節點執行著相同的核心演算法(以後會講到共識演算法,工作量證明演算法,簽名加密演算法等等),從而保證所有節點都有相同的“認知”:誰與誰發生了交易、比特幣是否真實的、“同一個”比特幣是否被重複支付等等。

如果要造假,那麼就需要與整個網路的1/2的節點進行競爭,有點類似“舉手表決過半數”的意思,反之,如果自己沒有話語權,也就無法得到其他節點的認可,也就不能造假了。

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