什么是共识机制？PoW 和PoS 有什么不同？_链圈子

今天我们要介绍的是「共识机制」，也就是大家常听到的PoW 和PoS，也会说明为什么区块链需要共识机制。

这个主题将分为以下部分：

• 为什么区块链需要共识机制？
• 工作量证明（Proof of Work）
• 权益证明（Proof of Stake）

为什么区块链需要共识机制？

区块链是一个分散式的帐本，由世界各地的矿工共同维护。这个帐本是去中心化的，也就是说没有一个管理者、或层级最高的人来做决策，而是需要所有的矿工共同决定。没有单一个体能决定什么是正确、什么是错误的，而是所有的矿工需要对帐本的状态达成「共识」。

这边我们可以介绍一个有趣的问题— 「拜占庭将军问题」。这是一个虚拟的问题，内容是说拜占庭在经历一场战争，但将军们带领的军队散落在城内各处，只能以写信沟通，必须在短时间内决定进攻还是撤退。必须要所有的军队同时进攻才能攻下这个城，所以不论进攻或撤退，都必须将军们一致同意。将军们会以写信的方式向其他将军表达意愿，进行投票来决定大家要一起进攻或撤退。

听起来很简单，但是中间可能有叛徒，他如果跟一些将军说自己要撤退，跟另一些将军说自己要进攻，可能会导致最后大家接受到的讯息不同，所以没有一起进攻或撤退。也可能出现假冒将军的信件，士兵可能故意想扰乱将军，导致其他将军无法分别哪封是真正的将军所写的、哪封是士兵写来扰乱的。这个问题就是在解决如何依靠分散的个体（将军们）做出共同的决定（进攻还是撤退），并确保讯息（表达意愿的信）的正确性（是将军写的）和一致性（写给所有将军的讯息是一样的）。

这和区块链会遇到的问题很相似，矿工们也是分散的个体且需要对帐本的状态达成共识，而这些共识机制都是以不同的方法提高叛徒的成本，并确保信息是正确且一致的。

工作量证明（Proof of Work, PoW）

PoW 的做法是所有的矿工会同时运用电脑的算力和电力去解一道题目，第一个解出来的矿工就能得到出块权，并得到出块奖励和区块内交易的手续费。只要矿工的算力愈高，就愈容易得到出块权。但所有的矿工在同时解题时会消耗大量的能源，导致这个机制较不环保。工作量证明是区块链最早的共识机制，目前使用的链有比特币、以太坊、莱特币。

权益证明（Proof of Stake, PoS）

PoS 则不需要比谁先算出题目，而是随机选择区块的验证人，只有被选中的验证人需要消耗能源去验证区块内的交易，因此不像PoW 消耗大量电力。所有的验证人都需要抵押原生代币，抵押愈多代币、愈久的验证人被选中的机率就愈高。这个抵押的动作我们称为「质押」，而验证人也会因为帮忙验证区块会拿到奖励，因此这个奖励也会被称为「质押奖励」。如果验证人恶意验证，抵押品就会被没收，而通常抵押品的价值会比恶意验证赚到的价值还高，导致验证人不会有动机去恶意验证。如果以拜占庭将军问题来看，抵押品会被没收就是在提高叛徒的成本，减低叛徒的动机。较新的公链大都使用权益证明，例如：以太坊2.0、Polygon、币安链、Avalanche , Fantom。

以上就是我们这次主题的内容，希望有帮助大家了解到区块链的共识机制。