漫谈PoS共识（一）——PoS诞生史_顺水鱼_服务于区块链创新者

如果说2017年是通证发行之年，2018年是公链元年，那么2019年很大程度上应该被称为“PoS之年”。比起“通证发行”、“公链”，“PoS”似乎太过专业，大部分投资者的了解仅限于“PoS是权益证明，属于共识机制”，但对于其原理及运行机制知之甚少。

想要了解PoS，必须懂得什么是共识机制。由于去中心化理念排斥权威第三方的存在，一个区块链网络想要安全稳定的运行，就离不开共识机制的支撑。不夸张的说，共识机制就是区块链网络的核心。目前最主流的共识机制有两种：PoW和PoS。

作为创世产品，比特币所采用的PoW（Proof of Work，工作量证明）共识机制在区块链发展早期一直被模仿。该共识机制可以通俗解释为“人人记账”：比特币网络上的所有节点共同维护一个“账本”，账本每10分钟更新一次，所有想要记账的人需要共同计算一道数学题，第一个算出来的人获得记账资格并得到奖励（目前是12.5枚比特币）。

PoW共识机制的诞生使去中心化系统由设想变为可能，但随着比特币价格飙升，工作量证明机制的缺点也慢慢显现，最大的一个缺点就是“费”。

由于比特币价格飙升，记账奖励价值随之升高，记账权争夺也越来越激烈。比特币网络为了保证每道数学题10分钟才被解出，就会提高数学题的难度；节点们为了应付高难度的数学题，则会不断升级计算工具。“竞争激励+工具升级”的结果就是耗电量剧增，并且这一“恶性循环”将一直持续。普林斯顿大学计算机科学家 Arvind Narayanan 2018年8月研究表明，用于比特币挖矿的耗电量约占全球耗电量的1%！

过多的资源消耗明显不利于大规模应用，因此，致力于推广区块链的技术大咖们将目光投向了另一种共识机制——PoS。

PoS的诞生要追溯到2011年，一位名为Quantum Mechanic的网友在著名比特币社区Bitcointalk论坛首次提出Proof of Stake。

PoS的原理类似于现实世界中的股份制，拥有股份越多，话语权就越强，获得记账机会的概率就越大。

一般人们都将发布于2012年8月19日的点点币（Peercoin）视为第一个PoS项目。尽管点点币的运行机制中引入了“币龄”、“随机数参数”、“检查点”等概念，但其共识机制属于PoW+PoS混合共识：初期采用PoW挖矿方式将代币分配给矿工，后期随着挖矿难度增加，系统才转由PoS共识算法维护。

点点币曾多年上榜数字资产TOP 10

第一个纯PoS项目是2013年出现的Nextcoin（Nxt），纯PoS共识完全摒弃了“计算数学题”的记账权分配模式，而是按照节点“股份”（持币数量）随机分配，从根源上杜绝了资源浪费。但纯PoS机制存在一个很严重的问题——Nothing at Stake（无利害关系）。

什么叫无利害关系？举个例子，某上市公司的副董事长召开股东大会，打算把公司一分为二，自己当老大。为了能顺利通过董事会决议，副董事长承诺所有股东在新的公司也能按比例分到股份，股东们认为自己的利益没有受到损害，纷纷表示同意。这个漏洞使公司对恶意分裂束手无策，最终破产。

为了防范“无利害关系”攻击，开发者们在PoS机制的基础上引入了BFT（拜占庭容错）机制并通过Slash机制惩罚作恶节点：闹分裂？股份（质押代币）全部没收！以太坊未来计划采用的Casper共识，Cardano的Ouroboros共识，Cosmos的Tendermint共识，Polkadot的Aurand-Tendermint混合共识机制都属于PoS+BFT范畴。

“无利害关系”基本得到解决，但PoS存在的诸如Stake集中、通货膨胀、长程攻击、变节攻击等其他问题目前似乎还没有很有效的应对措施。

截至目前，采用PoS+BFT共识的网络表现良好（包括Tezos和Cosmos），但远没有到“完美”的程度。关于PoS的研究还在不断深入，如何最大限度优化安全性、可扩展性和去中心化这个不可能三角将是研究者们未来最主要工作。