理解权益证明：正在改变区块链的机制

执行摘要： 质押证明作为现代区块链网络中主导的共识机制而出现。与计算密集型方法不同，它通过参与者锁定代币来运作，显著减少能源消耗。尽管在去中心化和可扩展性方面具有显著优势，但在较小市值网络中，仍面临可达性挑战和潜在脆弱性。

为什么权益证明现在很重要

区块链已经发展。早期比特币验证交易的唯一方式是通过原始计算能力，而今天的现实完全不同。(权益证明，或者一些人称之为)股份证明，已成为几乎所有新发布区块链的标准选择。但理解其运作方式不再是学术上的好奇，而是在选择您将操作的网络时的基本知识。

当你听说以太坊 2.0、索拉纳、波卡、雪崩或 BNB 链时，你在谈论使用这种机制变体的网络。在某种程度上，参与现代加密生态系统几乎是不可能的，而无需处理股权证明。

铸造的工作原理

忘记挖矿。在权益证明中不谈 “挖矿”，而是谈 “铸造” 区块。这个过程比看起来要直接得多。

想象一个网络，您在其中放置一定数量的代币作为担保。这种担保(称为质押)，作为您参与验证过程的入场券。质押越大，您被选择验证下一个区块的机会就越大。但这不是直接选择 - 系统使用一组合成的伪随机因素来决定。

网络主要使用两个标准来筛选其验证者。第一个是随机区块选择，在这种选择中，最小的哈希值与最大的质押相结合——这意味着即使是质押更多的人也可能不会被选择。第二个是币龄选择，它考虑到你的代币在网络中锁定了多长时间。你的质押保持的时间越长，你累积的积分就越多。在验证一个区块后，你的计时器会重新归零，避免了巨鲸完全主导。

当您的节点被选中时，您检查区块中的所有交易是否合法，签署区块并将其添加到区块链中。作为回报，您将获得交易费用，并且在许多区块链中，您还会获得新的铸造奖励。如果想要停止，您的质押将被锁定一段时间(lockup)，期间网络将检查您是否添加了欺诈区块。只有在此之后，您才能赎回所有内容。

机制背后的原理：了解选择方法

每个区块链实现了自己的版本，但所有区块链共享相同的基本逻辑。验证者的选择不是纯随机的(，这将是不公平的)也不是完全确定性的(，这将允许预测)。

随机区块选择使用一种公式，将最低的哈希值与最大数量的质押结合起来。由于所有人都可以看到公开的质押，其他节点能够预测下一个"铸造者"是谁——但这不是问题，而是一个特性。透明度增强了信任。

Coin Age Selection 的工作方式不同。将您锁定的代币天数乘以代币数量。一个拥有 100 个代币并锁定 30 天的用户积累的 “coin age” 比一个拥有 500 个代币并锁定 2 天的用户更多。这鼓励长期参与，并惩罚权力集中。

这两种方法存在是因为不同的区块链有不同的需求。有些优先考虑极端去中心化，而另一些则重视稳定性。

谁在使用权益证明以及如何使用

几乎所有在过去几年发布的区块链都采用了某种变体。列表很长：

• BNB Chain 和 BNB Smart Chain 实现了权益证明授权，这是一种结合了权威证明和参与的混合模式。
• Solana使用一种针对速度优化的独特模型
• Avalanche 结合了多个层级和基于参与的共识
• Polkadot 开发了自己的系统，称为提名权益证明

以太坊呢？正在过渡中。合并标志着向以太坊2.0的转变，完全从工作量证明迁移。

质押证明的实际收益

这项技术之所以征服市场的原因很简单：它在多个关键方面表现更佳。

能源效率 是最明显的好处。您不需要强大的机器竞争来解决加密难题。参与的成本基本上是转账您的代币的成本，而不是支付电费。与工作量证明相比，权益证明网络消耗的能量微乎其微。

真正的去中心化发生在更多人能够参与的情况下。您不需要投资于昂贵的专业硬件。只需一台普通计算机和足够的代币，您就可以进入游戏。这减少了在大型矿业操作中的权力集中。尽管存在质押池，但单个验证者被单独选中的机会远远高于在工作量证明系统中的机会。

更好的可扩展性 自然而然地出现。没有对特定物理机器的依赖，添加新的验证者既便宜又简单。没有矿场或电力供应的限制来决定网络的实际限制。

通过激励实现安全是这样的：如果您处理了一笔欺诈交易并被发现，您将失去部分质押。如果损失超过您通过欺诈获得的收益，就没有尝试的意义。攻击者需要控制51%的流通代币才能主导网络——这是一个在有价值的加密货币中天文数字的成本。这是通过数学而不是仅仅硬件来实现的保护。

仍然存在的问题

没有什么是完美的，权益证明也有其脆弱之处。

分叉在理论上更具风险。在工作量证明中，在一个分叉的两个侧面进行挖矿会浪费能源 - 这会抑制行为。在权益证明中，成本微不足道，因此从技术上讲，验证者可以在两个侧面进行质押。在实践中，经济和社会激励机制避免了这种情况，但理论风险依然存在。

可访问性需要代币 - 您必须拥有原生代币才能参与。这意味着需要在交易所购买，进行初始投资。根据要求的最低金额，对某些人来说可能太昂贵。在理论的工作量证明中，您可以从便宜的设备开始。实际上，这也变得很昂贵，因此优势是相对的。

51%攻击在小型区块链或价格大幅下跌的代币中更为常见。如果一个代币从$100 跌至$1，购买51%全部流通量的成本将大幅减少。攻击者将获得控制权。在大市值网络中，这几乎是不可能的。在低市值的投机性山寨币中，这是真实的风险。

专业化的机制变体

参与证明就像一个平台 - 每个区块链根据其目标进行适配。

委托权益证明 (DPoS) 允许您进行质押而无需成为验证者。您将您的代币委托给您选择的验证者，奖励将被共享。委托给某个验证者的人越多，其被选中的机会就越大。验证者通过提供更好的佣金和声誉进行竞争。这是一个更具参与性和去中心化的系统。

提名权益证明 (NPoS)，由Polkadot开发，似乎相似，但增加了一条关键规则：如果您在一个恶意验证者那里进行质押，您也会失去您的代币。这鼓励谨慎选择。提名者可以选择最多16个验证者，网络在它们之间平均分配质押。Polkadot还使用先进的博弈论来解决平局问题。

质押授权证明 (PoSA)，由BNB智能链使用，结合了授权证明和权益证明的元素。一个由21个活跃验证者组成的组是合格的，选定标准是质押的BNB数量(自有或委托)。该组每天都会更换。这是一种混合模型，平衡了去中心化与效率。

权益证明与工作量证明：清晰比较

比较显示每个都有权衡。没有哪个是绝对的“更好”——只是更适合特定的上下文。

区块链的近期未来

轨迹很清晰。大多数新的区块链从上线开始就采用权益证明。现有网络在可能的时候进行迁移。以太坊完成了过渡。比特币可能继续作为例外 - 这是为数不多的保持工作量证明的大型网络之一。

参与证明并不完美，但其在效率、相对可访问性和可扩展性方面的收益使其成为事实标准。随着技术的成熟，其专门变种将继续发展，以适应不同的使用案例。对于从事加密的人来说，理解其运作方式已不再是可选的。