PRESSone白皮书科普系列短文---PoS



  • PoS英文全称是 Proof of Stake,翻译成中文就是权益证明 。简单的说PoS就是一个根据持有货币的量和时间,进行利息发放和区块产生的机制。

    2012年,Sunny King提出了PoS的概念,并首先在Peercoin(点点币)中实现了1.0版的PoS。

    PoS原理

    在讲原理之前,我们先讲一个概念,币龄,英文是 CoinAge (币龄 = 代币数 ×持币时长), 比如你持有100个币,总共持有10天,那么你的币龄就为1000。币龄越大,权益就越大,那么获得下一个新区块的几率就越大,这就是获得区块奖励的方式。币龄可以在链上查询,任何人都可以获取。

    币龄不会一直增长,在两种情况下会被清零:

    1.当获得了一个新区块之后,币龄就会被清空为零;

    2.把一个地址上的币转移到任意其他地址,币龄就在转移过程中被花费了,币数量不变,但是币龄变为零。

    总体而言,PoS系统中存在一个持币人的集合,他们把手中的代币放入PoS机制中,这样他们就变成区块验证者。如对区块链最前面的一个区块而言,PoS算法在验证者中随机选择一个(被选中的概率与他们投入的币龄成正比),给他权利产生下一个区块。该验证者会检查其中所有的交易的有效性,检查完毕后,它会对这个区块签名并加入区块链。作为奖励,验证者收到块中与每笔交易相关的费用。

    如果在一定时间内,该验证者没有产生一个区块,则选出第二个验证者代替产生新区块。

    那么,我们怎么制约验证者,让他不作恶呢?如果验证者欺诈,那么他将失去他的权益。只要权益高于从交易费中获得的金额,我们就相信他会很好的履行自己的职责。

    如果他不再是验证者,他的权益加上他所得的交易费将返还给他。但不是马上就返还他,而是要在一段时间之后,因为如果发现了他有欺诈行为,网络可以“惩罚”它。

    PoS实现

    通过上一篇介绍PoW的文章我们知道了挖矿的基本逻辑和步骤,就是先寻求一个随机数B 使得hash(B)< 目标值。从公式中我们可以看到,PoW下所有矿工的目标值是一样的,只要计算结果哈希小于目标值即可。

    而在PoS系统中,这个公式变更为:

    hash(B) < Target × CoinAge

    公式中的Target与全网难度成反比,是用来控制出块速度的。可以看出币龄这个变量会造成每个验证者看到的目标值不一样,币龄越大,获得答案越容易。

    PoS优缺点

    优点:

    在一定程度上缩短了共识达成的时间。

    不再需要大量消耗能源挖矿。

    缺点:

    极端的情况下会带来中心化的结果。

    全节点确认时间过长,没有解决商业应用的痛点。

    使“富者更富”,在POS体系下,新获得POS权益的能力受已持有POS权益的绝对限制。