原標(biāo)題：碳足跡：工作量證明與權(quán)益證明

本文要點(diǎn)：

• 工作量證明（Proof-of-Work）和權(quán)益證明（Proof-of-Stake）是大多數(shù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)所使用的兩個(gè)主要共識機(jī)制。
• 第一個(gè)被發(fā)明的工作量證明機(jī)制是Hashcash。Hashcash是由Adam Back在2002年發(fā)明的。
• 工作量證明解決了拜占庭將軍問題。當(dāng)一個(gè)去中心化的網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)集中在一個(gè)中央機(jī)構(gòu)時(shí)，就會出現(xiàn)拜占庭將軍問題。
• 盡管存在環(huán)境問題，但比特幣和其他PoW區(qū)塊鏈的高能源消耗率是其最大的優(yōu)勢。

工作量證明（PoW）和權(quán)益證明（PoS）已經(jīng)成為大多數(shù)區(qū)塊鏈采用的兩個(gè)最主要的共識機(jī)制，以確保共識和維護(hù)其網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。雖然工作量證明先于股權(quán)證明，但兩種共識算法都需要能源（電力）來執(zhí)行其基本功能。然而，它們的能源消耗到什么程度，以及在碳足跡方面對環(huán)境有什么影響呢？

第一個(gè)發(fā)明的工作量證明機(jī)制是Hashcash--由Adam Back在2002年提出。PoW已經(jīng)從Hashcash機(jī)制發(fā)展到一個(gè)更復(fù)雜的機(jī)制，被比特幣和其他老一代區(qū)塊鏈如萊特幣和以太坊所利用。

工作量證明機(jī)制幫助比特幣區(qū)塊鏈通過由礦工控制的分布式節(jié)點(diǎn)在其網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)共識。通過將網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)分配給礦工（分散在不同地點(diǎn)），比特幣區(qū)塊鏈防止了中本聰在2009年提出的被稱為拜占庭將軍的常見問題，從而實(shí)現(xiàn)去中心化。

什么是拜占庭將軍問題？

拜占庭將軍問題是比特幣等去中心化系統(tǒng)的同義詞。在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，有多個(gè)用戶，包括礦工。網(wǎng)絡(luò)上的礦工經(jīng)常要就一個(gè)目標(biāo)或區(qū)塊鏈的合適軟件版本達(dá)成共識。

當(dāng)少數(shù)人或中央機(jī)構(gòu)控制了網(wǎng)絡(luò)的大部分時(shí)，就會出現(xiàn)拜占庭將軍問題。由于這個(gè)原因，去中心化受到影響。比特幣區(qū)塊鏈?zhǔn)褂霉ぷ髁孔C明共識來解決這個(gè)問題。

工作量證明共識是如何運(yùn)作的

工作量證明（Proof-of-Work）或PoW，正如其名稱所暗示的那樣，要求網(wǎng)絡(luò)的參與者執(zhí)行某些任務(wù)以確保其安全。比特幣區(qū)塊鏈上有礦工參與網(wǎng)絡(luò)。這些礦工競爭解決加密難題，其解決方案必須得到所有節(jié)點(diǎn)的同意，以達(dá)成共識，然后用于驗(yàn)證交易，增加區(qū)塊和產(chǎn)生新的比特幣。礦工通過解決這些謎題和成功添加新區(qū)塊獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

在工作量證明區(qū)塊鏈上挖礦需要大量的計(jì)算能力和能量。采礦過程是通過被稱為特定應(yīng)用集成電路（ASIC）或采礦機(jī)的能源密集型特殊計(jì)算機(jī)完成的。隨著越來越多的礦工加入網(wǎng)絡(luò)，其安全性得到提高，使壞蛋無法執(zhí)行垃圾郵件、51%甚至是拒絕服務(wù)（DoS）攻擊。

面對更多的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的到來，發(fā)生了從能源密集型的PoW到更可擴(kuò)展的權(quán)益證明共識的過渡，它消耗的能源更少。目前，還有其他幾種共識算法，如概念證明、授權(quán)證明、委托證明等等。

權(quán)益共識機(jī)制

PoS共識采用了一種不同的采礦模式。在這種模式下，礦工被稱為stakers或validators，不需要執(zhí)行任何加密任務(wù)。賭注證明模式用賭注取代了計(jì)算能力，這樣，用戶持有的代幣數(shù)量決定了他的采礦能力。例如，如果一個(gè)用戶持有3%的代幣供應(yīng)量，他只能開采網(wǎng)絡(luò)中3%的區(qū)塊。挖礦是通過在智能合約中押注代幣來完成的，而不是借助ASIC機(jī)器和大塊的計(jì)算能力來挖區(qū)塊。

由于許多因素，發(fā)明了PoS共識，作為PoW的替代。第一批采用權(quán)益證明共識的加密貨幣包括Nxt（NXT）和Peercoin（PPC），它們結(jié)合了PoW和PoS算法。PoS已成為最受歡迎的共識算法，被幾個(gè)新一代區(qū)塊鏈采用，如Algorand、Solana、Tezos，以及最近的以太坊2.0（ETH 2.0）。

工作量證明 Vs. 權(quán)益證明

這兩種共識算法都有其獨(dú)特之處，使其受到成千上萬用戶的喜愛。然而，區(qū)塊鏈用戶在一個(gè)問題上未能達(dá)成一致--每種共識算法消耗多少能源及其對環(huán)境的影響。

根據(jù)比特幣能源消耗指數(shù)的估計(jì)，一筆比特幣交易消耗的能源相當(dāng)于一個(gè)普通美國家庭57.25天的能源，也就是每年約132.5兆瓦時(shí)。這與2015年的估計(jì)結(jié)果形成鮮明對比，2015年的估計(jì)結(jié)果顯示，一筆比特幣交易可以為一個(gè)美國家庭供電1.57天，每年119.87太瓦時(shí)。

根據(jù)TQ Tezos的數(shù)據(jù)，比特幣的能源消耗能夠?yàn)榘⒏⒒驗(yàn)蹩颂m這樣的中型國家供電。雖然比特幣區(qū)塊鏈依靠如此多的能源來產(chǎn)生交易區(qū)塊和新的代幣，但這種能源消耗對環(huán)境的影響一直是區(qū)塊鏈愛好者關(guān)注的話題。因此，工作量證明共識因其過多的碳足跡而受到批評，這被比喻為駕駛一輛以汽油為動(dòng)力的轎車行駛一千公里。在這之后，人們呼吁轉(zhuǎn)向可再生能源，或者更可取的是，轉(zhuǎn)向PoS算法。

PoS消耗了多少能源？

對于股權(quán)證明網(wǎng)絡(luò)所消耗的能量，目前還沒有具體的估計(jì)。盡管如此，Danny Ryan--以太坊基金會的研究員表示，權(quán)益證明網(wǎng)絡(luò)的能源消耗比工作量證明低99.99%。Ryan是針對以太坊2.0--以太坊區(qū)塊鏈的PoS版本--做出這一估計(jì)的，該版本計(jì)劃于2022年第二季度發(fā)布。

由于其能源效率，PoS被吹捧為一種更好的共識算法。PoS比PoW留下更少的碳足跡，因?yàn)樗哪茉聪谋群笳叩汀Ｈ欢?，比特幣區(qū)塊鏈和其他工作量證明網(wǎng)絡(luò)的高能源消耗率被認(rèn)為是其最大的優(yōu)勢。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，其安全性就越強(qiáng)（比特幣區(qū)塊鏈尚未遭受利用的一個(gè)主要原因）。此外，隨著比特幣價(jià)格的上升，挖掘新的區(qū)塊變得越來越困難，從而需要更多的能源。

盡管PoS的能源消耗率可以忽略不計(jì)，但它并非沒有挑戰(zhàn)，其中一些挑戰(zhàn)包括治理問題，以及它容易受到攻擊，如果一方持有51%的代幣供應(yīng)，使他能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完全控制，這意味著對網(wǎng)絡(luò)的安全性的損害。有了這樣的權(quán)力，他可以阻止其他用戶開采區(qū)塊。因此，去中心化的本質(zhì)被打敗了。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí)，并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。