摘要

權益證明是工作量證明的熱門替代方案。驗證者不需要計算能力來驗證交易，而是必須質押代幣，這就大大減少了所需的能源消耗。權益證明還提高了去中心化、安全性和可擴展性。

不過，如果無法使用加密貨幣，就很難接觸到權益證明。如果選擇市值較低的區塊鏈，也容易發生51%的攻擊。由於權益證明具有高度的通用性，它也有多樣化的變化，適用於不同的區塊鏈和用例。

導語

權益證明是目前區塊鏈網路最受歡迎的選擇。但正因為有這麼多的變化，要理解其核心概念可能很困難。如今您不太可能看到它的原始形態。然而，各種權益證明都具有相同的核心概念。了解這些相似之處將有助於您更好地選擇所使用的區塊鏈以及它們的運作方式。

何謂權益證明？

權益證明共識演算法於2011年透過Bitcointalk論壇推出，旨在解決工作量證明所存在的問題。儘管這兩種演算法的目標一致，都是為了達成區塊鏈共識，但實現目標的過程卻大不相同。參與者不需要提供需要密集計算的證明，而只需要證明他們已經質押代幣。

權益證明如何運作？

權益證明演算法利用偽隨機選舉方式，從一組節點中選出驗證者。這個系統綜合考慮多種因素，包括質押年齡（一個隨機化元素）和節點財富。

在權益證明系統中，區塊是“鍛造”而非挖礦而來。不過，您偶爾還是可能會聽到“挖礦”這個字眼。大多數權益證明加密貨幣在推出時均供應“預鍛造”代幣，以便立即啟動節點。

參與鍛造過程的用戶必須將一定數量的代幣鎖定到網路中，作為他們的權益而存在。權益的大小決定了選擇一個節點作為下一個驗證者的機會，權益越大，機會越大。為確保這個過程不僅僅偏向網路中最富有的節點，這個選擇過程增加了許多特殊的方式。最常用的兩種方法是“隨機區塊選擇(Randomized Block Selection)”和“幣齡選擇(Coin Age Selection)”。

隨機區塊選擇

在隨機區塊選擇方法中，驗證者的挑選是透過尋找具有最低雜湊值和最高權益組合的節點來確定的。由於權益的大小是公開的，其他節點通常可以預測下一個鍛造者。

幣齡選擇

幣齡選擇法則依據代幣的質押時長選擇節點。代幣作為權益持有的天數乘以質押的代幣數量，即可算出幣齡。

當一個節點鍛造了一個區塊，其幣齡就會重置為零，並且必須等待一段時間才能鍛造另一個區塊，這有助於防止權益量大的節點主宰區塊鏈。

驗證交易

每種使用權益證明演算法的加密貨幣都會為網路和使用者提供自認為最好的規則和方法組合。

如果一個節點被選中來鍛造下一個區塊，它將檢查這個區塊中的交易是否有效。隨後，它會為區塊簽署並將其添加至區塊鏈。這個節點會從區塊中收到交易手續費作為獎勵，在某些區塊鏈中還會收到代幣獎勵。

如果一個節點不想當鍛造者了，網路會驗證這個節點有沒有向區塊鏈中添加虛假區塊，假如驗證無誤，那將麼在一段時間後放行該節點的權益和已賺取的獎勵。

哪些區塊鏈使用權益證明?

以太坊之後的大多數區塊鏈都使用權益證明共識機制。通常情況下，這些機制都要改良以適應網路的需要。我們將在本文的稍後介紹這些變更。以太坊本身目前正透過以太坊2.0轉向權益證明。

使用權益證明或其相關型態的區塊鏈網路包括：

1. 幣安幣(BNB)鏈

2. 幣安幣(BNB)智慧鏈

3. Solana

4. Avalanche

6. Polkadot

權益證明的優點

相較於工作量證明，權益證明有著明顯的優點。正因為如此，新的區塊鏈幾乎總是使用權益證明。它的優點包括：

適應性

隨著用戶需求和區塊鏈變化，權益證明也會改變。從大量的調試應用中，我們都可以清楚地看到這一點。這個機制是通用的，可輕鬆適應大多數區塊鏈用例。

去中心化

大量使用者被鼓勵運行節點，因為這種方法更為經濟實惠。這種激勵和隨機化過程提升了網路的去中心化程度。雖然存在質押池，個人基於權益證明機製成功鍛造區塊的機率要高得多。總體而言，這減少了對質押池的需求。

能源效率

與工作量證明相比，權益證明的能源效率非常之高。參與的成本取決於質押代幣的經濟成本，而非解決難題的計算成本。這種機制導致運作共識機制所需的能源大大減少。

可擴展性

由於權益證明不依賴實體機器來產生共識，因此更具可擴展性。它不需要巨大的礦場，也不需要大量採購能源。在網路中加入更多驗證者的成本更低、更簡單、更容易實現。

安全性

權益充當了驗證者的經濟誘因，使其不會處理虛假交易。若網路偵測到虛假交易，驗證者將失去部分權益和未來參與活動的權利。因此，只要權益高於獎勵，驗證者若企圖造假，反而會失去比所獲得獎勵更多的代幣。

要達到有效控制網路並批准虛假交易的目的，節點必須擁有網路的多數股權，這也稱為51%攻擊。根據加密貨幣的價值，要取得網路控制權，就需要取得51%的循環供應量，幾乎不可能實現。

然而，這也可能成為一個缺點，我們將在下文中解釋。

權益證明的缺點

儘管與工作量證明相比，權益證明有著諸多優點，但它仍然有一些缺點：

分叉

使用標準的權益證明機制並不會遏制開採分叉的兩側。使用工作量證明時，開採兩側會導致能源浪費。有了權益證明，成本會顯著降低，這意味著人們可以在分叉的兩側“下注” 。

輔助功能

要開始質押，您需要一個區塊鏈的原生代幣供應。這需要你透過交易平台或其他方式購買代幣。根據所需的數量，您可能需要大量投資才能有效開始質押。

借助工作量證明，您可以買到便宜的挖礦設備，甚至可以租用。這樣一來，您就可以加入礦池，快速開始驗證和賺取收益。

51%攻擊

雖然工作量證明也容易遭受51%攻擊，但使用權益證明顯然更容易。如果代幣的價格崩潰或區塊鏈的市值很低，從理論上而言，購買50%以上的代幣並控製網路的成本可能會更低。

工作量證明與權益證明對比

如果我們比較這兩種共識機制，就會發現一些關鍵的不同點。

然而，不同區塊鏈有著各種各樣的權益證明機制。很多差異取決於所使用的確切機制。

其他基於權益證明的共識機制

權益證明具有高度適應性。開發人員可調整確切的機制，以適應區塊鏈的具體用例。以下是幾種最常見的機制

委託權益證明(DPoS)

委託權益證明讓用戶無需成為驗證者即可質押代幣。在這種情況下，他們可以跟著驗證者質押，以分享區塊獎勵。可能的驗證者背後的委託人越多，選擇的機會就越大。驗證者通常可以更改與委託人分享的金額，作為獎勵。驗證者的聲譽也是委託人做出選擇的重要因素。

提名權益證明(NPoS)

提名權益證明是Polkadot所發展的共識模式。它與委託權益證明有著許多相似之處，但有一個關鍵的區別。如果提名人（委託人）跟隨惡意驗證者質押，他們也可能失去質押權益。

提名人最多可選擇16位驗證者，跟著他們進行權益質押。隨後，網路將在所選驗證者後面平均分配其質押權益。 Polkadot也使用博弈論和選舉理論中的幾種方法，來決定由誰來鍛造新區塊。

權威權益證明(PoSA)

幣安幣(BNB)智能鏈使用權威權益證明來產生網路共識。這種共識機制將權威證明和權益證明合而為一，讓驗證者輪流鍛造區塊。根據驗證者所質押的或在其背後委託的幣安幣(BNB)金額，選出一組21個符合參與資格的活躍驗證者。這個集合可每天確定，幣安幣(BNB)鏈會儲存選擇內容。

結論

自比特幣以來，我們向網路添加交易區塊的方式已經發生了重大變化。我們現在不再需要依賴運算能力來產生加密貨幣共識。權益證明系統具有諸多優點，歷史也證明權益證明行之有效。隨著時間的推移，比特幣似乎是碩果僅存的幾個工作量證明網路之一。就目前而言，權益證明似乎仍會持續存在。