比特币是pow还是pos 什么是POW和POS，两者的区别

为了深入理解Staking和PoS（Proof of Stake），本文我们将其与目前最主流的共识机制——PoW（Proof of Work）进行对比。 目前大部分公链使用的是PoW，但随着PoS越来越受到重视，可以预计在不久的将来PoS的占比将超过PoW。

现在几乎所有新上线的公链都是基于PoS的，即使是第二大公链以太坊也会在下一次大升级中转向PoS。 为什么是这样？ PoS 真的比 PoW 好吗？

PoS在某些方面确实优于PoW，下面我们将从几个维度对两者进行对比分析。

一、PoS的定义

首先，让我们解释一下基本概念。

| PoW 和 PoS 是两种不同的算法，它们决定了分布式网络中的共识以及如何奖励共识维护者。

换句话说，PoW 和 PoS 解释了如何发行新币来为网络提供激励，并奖励提供资源的共识维护者。 这些币的价值是由资源（矿机、ASIC芯片或一定数量的币等）作为后盾的，而获得奖励的前提是你必须采取诚实的行动。 无论是 BTC、ETH 还是 XTZ 都是如此。

你可能会说：在承担一定风险的同时提供或锁定网络中的某些资源听起来很像 Staking。 确实是的！

PoW其实可以用PoS的逻辑来理解。 花钱购买挖矿设备和电力，相当于一种 Staking 形式。 我们可以进一步总结，Staking 是一种传统的经济形式——投资资本以获得回报。

虽然这种理解在某些情况下并没有错，但我们还是回到两者的定义以及它们的核心区别上来。

PoW 网络的安全性来自算力。 理论上，算力越大，收益越高。 详情请参考比特币矿机和矿池。

PoS 的安全性来源于抵押经济的价值。 理论上Staking数量越多，收益越高。 （之所以说“理论上”是因为Validator的选择是随机的，以避免过度中心化。）

尽管每个共识协议都不同，但我们可以比较一些基本原则。

接下来，我们将从发展趋势、可扩展性、网络安全、去中心化、成本、治理、社区参与、冷启动、环保等方面对PoW和PoS进行比较。

2、发展趋势

尽管 PoS 的历史比 PoW 短，在整个市场中的份额也较小，但它正在迅速增长。

事实上，市值排名前 30 的加密货币中有 13 种已经使用 PoS 或类似 PoS，包括 EOS、Stellar、Tron、Dash、Neo、Binance Chain、Ontology、Tezos、NEM、VeChain、Waves、Qtum、Decred、Lisk、还有另外三个（ETH、Cardano 和 OmiseGO）正在转向 PoS。

这也意味着市场上排名前 30 的币种中有一半以上都在使用 PoS。 此外，几乎所有的第二层解决方案都在使用 Staking 机制。 甚至比特币的闪电网络也可以被认为是某种形式的 PoS：一些中继节点抵押比特币以帮助用户通过渠道进行交易并从中赚取一些费用。

· Staking 总市值：> 160 亿美元

质押锁定的总价值：> 50 亿美元。

· PoS市值率：9.80%

· 不包括BTC和ETH，PoS市值比例：26.6%

PoS 权益证明与 PoW 工作量证明的比较

这些数字还在继续增长，许多人预计 PoS 链的总价值​​到今年年底将达到 500 亿美元。 随着 Binance Chain、Cosmos 和 Polkadot 将各种项目转移到 PoS 区块链协议，以及 ETH 2.0 的推出，PoS 链的总价值​​可能会超过这个规模。

股权证明（PoS）似乎正在慢慢占领市场。

3.可扩展性

在谈论可伸缩性时，必须考虑交易吞吐量和交易确认时间。

交易吞吐量：区块时间和区块大小限制了网络的交易吞吐量。 使用 PoW 机制的比特币出块时间约为十分钟。 其他币种更短，以太坊可以缩短到十五秒。 随着区块生成时间的减少，交易吞吐量也会略有增加。

在 PoS 共识维护者（如 Validator 和区块生产者）的共同努力下，由于区块生成时间更短，平均交易吞吐量远高于 PoW。

例如，Tezos 已经能够实现每秒 40 笔交易（40 TPS）。 DPoS（Delegated Proof of Stake）中的 EOS 和 TRON 甚至可以处理超过 1000 TPS 的交易。

PoS 权益证明与 PoW 工作量证明的比较

交易确认时间：交易确认时间也是衡量区块链可扩展性的重要指标，尤其是在商业环境中。 在PoS共识机制中，交易速度更快，甚至在某些场景下几乎可以实时确认。

4. 网络安全

众所周知，比特币作为 PoW 的先驱于 2009 年起步，至今已稳定运行十余年。 许多其他数字货币也采用了 PoW 共识机制。 十年来，PoW 已经成为一种公链设计模板，经过多次攻击考验其可靠性和安全性。

短期内，PoW 可能会受到矿业垄断的威胁，可以通过购买外部设备来增加算力，发起 51% 攻击。 但是对于比特币来说，购买算力来实现这种攻击几乎是不可能的，但是对于一些小规模的 PoW 链来说，比如 Verge 和 ETC，这是可行的。

如果我们要估算对比特币进行 51% 攻击的成本，我们首先要考虑硬件和电力成本。

· 总算力：50,000,000 TH/s

· 蚂蚁 S9 当前价格：300 美元

· 蚂蚁 S9 算力：13 TH/s

51% 攻击的硬件成本：1,153,846,153 美元（约占网络价值的 1.11%）

PoS 和 Staking 仍然是新事物。 尽管点点币、Ardor 等币种早已存在，但第一个主流 PoS 链 Tezos 直到 2018 年夏天才推出。

PoS 币没有经过严格的压力测试，所以我们不知道它们可能会面临什么样的问题。

以下是 PoS 可能面临的攻击列表：

远距离攻击 远距离攻击

远程攻击是攻击者从创世块开始创建一个长的区块链分支，并试图替换当前合法的主链。 该分支上可能存在与主链不同的交易和区块，因此这种攻击也称为替换历史攻击或历史覆盖攻击。

无利害关系攻击

也有针对 PoS 网络的无害攻击。 与 PoW 不同，在 PoS 中运行多条链的成本非常低，Validator 可以在不遭受任何损失的情况下投票给多条链，这违反了共识协议。

51% 攻击 (51% 攻击)

你可能认为你需要持有总币量的 51% 才能发起 51% 攻击，但在一些 PoS 网络中，你只需要至少 33% 的权益资金就可以发起这样的攻击。

而如果能够吸收其他人的选票，攻击者甚至不需要使用自己的币来发起攻击，甚至可以通过购买或贿赂的方式获得选票。

还有一点，我说的33%不是PoS币总供应量的33%，而是Staking池的33%。 这样，发起51%攻击所需的币量就会更少。

Staking参与率低 Staking参与度低

前文提到，在一些PoS网络中，只需要质押资金池中活跃币的33%，就可以发起51%攻击。 例如stake rate为25%，33%*25%=1/12，即只需要PoS币总供给量的1/12就可以发起攻击。

私钥攻击 私钥攻击

一旦在线获得私钥，攻击者将获得 Staking 资金的所有权和交易签名权。 即使私钥不能直接控制所有 Staking 资金，但获得私钥后，你将拥有 Validation 和 Staking 的权力，便于攻击。

因此，PoS 网络在将网络价值（stake）转移给 Validator 的过程中存在较大的安全风险比特币是pow还是pos，这期间可能会导致高度中心化和网络攻击。 只要有大量资源，就可以通过购买选票或验证者垄断来发起攻击。

类似的情况也发生在 LISK 上，Validator 设立了多个组织来操纵激励份额。 EOS的Validator也制定了EOS章程，规定投票者不能获得任何奖励。

请注意上面提到的几种攻击。 有些PoS可能在设计之初就设计了防止这些攻击，但PoS还没有经历过实际的压力测试。

DCR、DASH等混合共识机制也开始出现。 出于安全考虑，它在挖矿时使用比特币作为母链，同时拥有类似于EOS的DPoS共识算法。 这样的混合共识机制也值得探索。

5.权力下放

工作量证明

PoW挖矿依赖机器设备，门槛高，技术被少数公司垄断。

挖矿也是一个困难的项目，因为购买 ASIC 芯片是一项长期投资，流动性不如 PoS 资金。

而且现在挖矿的利润很低，只有那些硬件技术好、电力便宜的大企业才能盈利。

权益证明

与 PoW 不同，PoS 共识机制的核心是网络中的币。 这些币可以在交易所甚至OTC市场大量购买，不需要挖矿获得，参与Staking几乎没有门槛。 在 PoS 共识机制中，超级节点可以通过运行和维护网络获得奖励，因此运行节点的激励性高。

虽然不是每个人都愿意或能够运行一个节点，但 staking 机制对于去中心化很重要，因为 PoS 允许所有代币持有者在不运行节点的情况下投票并参与共识。

但是你认为在 PoS 共识机制下，富人会一直富有吗？ 与 PoW 相比，其实并非如此。 在 PoW 共识机制中，“富者恒富”的规律更为明显。 有钱的矿工可以买很多ASIC矿机。 他们有资源优势，享受高回报。 PoW 中的大型矿工在规模经济下享有回报； 但对于 PoS Stakers，只有线性回报。

6.成本

在讨论成本时，我们要考虑三个方面：

1. 链上交易费用

2. 维护区块链所需的资金成本

3.补偿Validator或矿工所需的通货膨胀成本

链上交易成本

在公链上存储数据是非常昂贵的，每个字节都需要传输到区块链网络中的每个节点并由其存储。

在 PoW 共识中，比特币的交易成本约为每笔交易 1.91 美元，以太坊的交易成本约为每笔交易 0.1 美元，交易成本会随着币价的涨跌而变化。 在牛市高点的某个时候，比特币和以太坊的交易费用可能分别高达 54.9 美元和 5.5 美元。

在 PoS 共识中，交易费用要低得多。 以 Tezos 为例，每笔交易手续费仅为 0.01 美元左右，Cosmos 等其他 PoS 币也类似。

现在，让我们看看维护区块链的成本。

维护区块链的成本

PoW 需要高昂的硬件和电力成本，而在 PoS 中，成为验证者只需要一个安全且运行良好的设备，电力成本非常低。

在比特币网络中，每年的硬件维护成本约为 20 亿美元（这些硬件的寿命约为 18 个月），电力成本约为 40 亿美元（电费按每千瓦 0.08 美元计算）。

也就是说，为了PoW网络的正常运行，需要投入网络总价值的6.5%。 在 PoS 网络中，维护成本仅占网络总价值的 0.1%。

通货膨胀成本

在 PoS 网络中，通货膨胀率约为 6%，而在 PoW 网络中，约为 4%（只是一个估计）。

区块链的激励设计会随着时间的推移降低通货膨胀。 PoW 比 PoS 存在的时间更长，可以说两者的通胀水平差不多，未来 PoS 的通胀率会越来越高。 低的。

在PoW网络中，那些不是矿工的投资者没有很好的抗通胀的办法，而在PoS网络中，持币者可以通过发币获得一定的收益。

7.治理

在 PoW 网络中，协议治理可以分为几个部分：

1、矿工：决定交易信息是否被确认，在哪条链上挖矿

2. 用户：决定接受哪种协议，使用哪种生态

3.基金会：决定如何在不同的开发组织之间分配资金

4.节点：决定运行哪些软件，通​​过API为用户提供服务

在 PoW 网络中，很难说谁拥有最大的投票权，因为 PoW 中的投票权很难量化。 然而，为了维护网络和管理庞大的资源和网络，仍然需要各方达成共识。 PoW 网络治理缺乏透明度减慢了协议设计和升级过程。

PoS的治理也是分布在上面提到的组中，但是治理机制更加系统化，我们可以遵守一个简单的规则——1:1投票。

而且，在PoS网络中，我们可以实现链上治理（其实PoW网络也可以实现，只是目前没有尝试）。 链上治理允许我们创建协议或对协议提出改进建议，以及链上投票。 根据链上投票的结果，可以自动执行协议。 Tezos目前正在采用这种链上治理机制。

治理投票的其他 PoS 示例包括：

· EOS

· Decred

· 破折号

· 宇宙

PoS治理中清晰透明的投票设计，有利于协议变更的快速落地。

8. 社区参与

PoW 矿工具有传统的商业思维，他们更愿意投资于自己熟悉的传统商业模式。 对他们来说，采矿类似于工厂制造。 挖矿设备就是生产设备，技术越先进，效率就越高。 廉价电力是采矿业必不可少的资源。 这些商业模式依赖市场价格的原因与传统工厂依赖钢材价格的原因相同。

这当然存在风险：如果数字货币价格下跌，挖矿可能变得无利可图。 但在大多数情况下，以市场价格出售所有币种也是可以赚钱的。

现在的矿工大多是拥有一定矿机资源和电力资源的人，参与社区的积极性不大。 如果他们真的相信硬币的价值，直接投资可以获得丰厚的回报。 直接投资比特币的回报现在已经超过了挖矿，我们认为这种趋势长期不会改变。

相比之下，PoS 中的 Validator 更像是一个投资者。 他们需要对所持有的数字货币背后的技术有深刻的理解，同时为协议的发展做出贡献。 大型 PoS 币种一般都有独立的研究团队。

为了获得更多的选票，这些Validators一般需要持有大量的币。 通过质押或提供质押服务，这些资金将被锁定一段时间。 如果他们想使用部分资金，他们可能无法继续为所有客户提供服务。

这样，Validator 就成为了一个长期的投资者，他们更有动力去驱动技术和价值。 激励越高，投入越多。

就像早期的风险投资，VC 支持他们投资的公司。这个比喻形象地概括了矿业投资理论，并在 Coinfund 使用后得到广泛传播。

九、冷启动

发行公链的最佳方式是什么？ 鉴于代币在公共区块链采用和融资中所扮演的角色，我们必须考虑公众将如何获得代币。

发行 PoW 链非常简单。 最初，PoW 的流通量为 0，每个人通过挖矿获得平等的参与权。 这个过程看起来相对简单、平等和透明。

为了对协议的持续研发提供支持，也可以像Zcash一样设立开发基金，将一小部分区块奖励直接奖励给开发者。

PoS 网络的冷启动（Bootstrapping）比较复杂。 一开始需要多方持有一部分股权，ICO比例在发行前确定。

最常见的方法是代币发行（无论是 ICO、IEO 还是其他方式），将原始代币供应出售或分发给投资者、开发团队、基金会、理事会等。

由于参与原始股权分配的大投资者进入门槛高，也可以获得丰厚的回报，因此这种代币发行普遍不公平，对社区普通投资者的限制较多。

代币归属期通常是不透明的，而且经常来来去去。 这也意味着投资者可能被稀释，但仍被蒙在鼓里。

另一种发行代币的方法是空投，人们无需直接投资即可获得一定数量的代币。 这种代币空投通常是在接收者不知情的情况下发生的，而且数量极少，与总量相比几乎可以忽略不计。 由于缺乏透明度，这似乎也不是最佳方法。

此外，还有其他的冷启动方式，但都处于早期阶段，现在很难下定论。 其中之一是Cosmos推出的类似于“跨链空投”的概念，通过硬勺实现——通过将PoW或PoS链上的数字货币账户余额复制到新的PoS链上，这种新的数字货币链上是可互操作的，可用于质押。

“硬勺：基于现有区块链网络的状态形成一条新链；新链不与原链竞争，但提供更广泛的访问。” Tendermint 创始人 Jae KwonJ​​ae Kwon

10、环境保护

如果从保护公链的成本来看，PoW 比 PoS 贵很多，毕竟设备成本和电费都很高。 从这个角度来看，PoW 显然对环境不友好。

尽管如此，我们认为消耗的功率与我们获得的价值相比是微不足道的。 我们得到的是一个无需信任的、全球性的、不可变的和高度安全的账本。 相较于采金成本和现有金融体系所消耗的成本，PoW 的成本并没有那么高。 如果只看对环境的影响，我们承认 PoS 更好，因为它更环保。

综上所述

在这篇文章中，我们从几个维度来比较 PoW 和 PoS。 两者都不是完美的，未来也不会有共识机制一统天下的情况。

我们坚信比特币是pow还是pos，最终至少会存在一条 PoW 链，而且很可能是比特币。 PoW 链提供无与伦比的安全性和不可撤销性，可以作为全球结算层和真实数据的来源。 围绕着比特币，人们寄予了诸多憧憬，但也存在诸多争议。

越来越多的新区块链协议开始采用 PoS 安全模型，随着以太坊逐渐从 PoW 转向 PoS，PoS 的占比也将大幅增加。

大多数二层解决方案也采用了 PoS，带动 Staking 成为区块链世界的热门话题。

如果我们看看像 Cosmos 和 Polkadot 这样的交互式和面向应用的 PoS 链，我们会发现 PoS 甚至会与一些 PoW 链相关联，如比特币、Monero 和 Zcash。 这些 PoW 链需要有自己的 Zones、Parachains 和 Bridges 或与之通信以间接成为 Staking 经济的一部分。

总结一下，PoS兴起的原因有：

1. 可以在不被通胀稀释的情况下赚取Staking收益

2. 低门槛参与共识

3.更具可扩展性

4. 没有规模经济，更加分散

5.维护区块链更便宜

6. 1:1投票，治理更透明

7. 对共识维护者（如Validator）和社区有更高的激励

8. 更环保

值得一提的是，上述优势是有一定成本和成本的。 PoS 目前没有像 PoW 那样可追溯的历史数据。 未来随着整体市场的成熟，我们会看到PoW和PoS的发展轨迹会越来越完善，我们学习起来也会更加容易。 当然，不会出现一条链一统天下的情况，就像不会只有一种算法一样。 像 Decred 这样的 PoS+PoW 混合系统可能会越来越流行，但这是另一个话题。