什么是以太坊权益证明？

作者 Gaurav Roy

权益证明 (PoS) 是以太坊共识算法的底层机制。 补充说明一下，以防您不了解这一变化。2022 年，以太坊正式转向 PoS 机制，人们认为该机制能耗更低，为实施新的扩容解决方案提供了平台。

在本文中，Ledger 学院将帮助您简明扼要地了解以太坊 PoS 共识算法的复杂性。我们开始吧！

什么是权益证明 (PoS)？

权益证明 (PoS) 是一种保护区块链网络的共识机制。 共识机制是所有区块链的支柱，是决定网络如何运行的底层规则。

什么是共识机制？

我们先了解一下共识的概念。 一般而言，共识是一群人达成一致的过程。

就区块链而言，共识是网络上的一组节点确定哪些区块链交易有效的过程。 共识机制是达成一致的方法。

因此，区块链是记录交易的一种分布式、去中心化且通常公开透明的数字分类账。 区块链上的每笔交易都被记录为一个数据“块”，并且必须经点对点计算机网络验证才能添加到链上。 该系统有助于保护区块链免遭欺诈活动和双重支付。

有很多种共识机制。 虽然每种机制的运作方式各不相同，但目的是一样的：确保区块链上的交易记录真实诚信。 权益证明 (PoS) 是最常用的共识机制之一。

PoS 共识机制

权益证明 (PoS) 网络是一个通过质押加密货币来保护网络的系统。 每个验证者节点都必须在网络上“锁定”部分以太币保证金才能参与共识。 通过使用加密货币作为抵押品，可迫使节点正确行事，帮助保证网络安全。

什么是验证者？

验证者节点是区块链网络的重要组成部分。 他们负责参与权益证明区块链的共识建立过程。 验证者节点对新交易区块的真实性进行投票，在将新区块永久添加到区块链之前，共同确保新区块是有效的。 同时，选择一个特定节点作为当前时间槽的“区块提议者”。 该节点负责构建新的交易区块，并将其广播到其他节点进行验证。

如何验证新区块？

每个验证者节点都有相同的区块链历史记录副本。 利用这些相同的历史记录，他们可以评估新的交易区块是否有效。 然后一起对该点进行投票，再将其添加到主链。

以太坊网络如何选择验证者？

在以太坊的权益证明 (PoS) 系统中，验证者选择是根据验证者在网络中的权益质押金额来定。 具体而言，权益质押金额越大，越可能选择该节点将新区块添加到链上。

以太坊权益质押要求

在以太坊 PoS 系统中，每个验证者都必须质押一定数量的以太坊原生代币（即 32 以太币）。 质押以太币的要求可以激励验证者按照网络的最佳利益行事。 这是因为，如果验证者试图破坏系统，或未能可靠有效地完成验证，他们很可能会失去这笔投资。

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什么是最终性？

最终性是保护区块链上的交易所需的时间。 最终性可保证区块链中的特定区块无法更改或撤销。 因此，区块内的交易是不可更改的。

即使交易已被确认为最新区块的一部分，也并不意味着它无法更改或撤销。 在确认后的一小段时间内，交易可能容易受到试图利用区块链弱点的不良行为者的攻击。

以太坊权益证明机制下的区块最终性

在权益证明 (PoS) 机制下，以太坊使用“检查点”区块来管理验证者投票。 每个周期（验证者提议并证明区块的时间段，包括 32 个时间槽，即 6.4 分钟）的第一个区块是一个检查点。

验证者不仅对单个区块的有效性进行投票，随后还要对所有检查点进行投票。 如果检查点获得了至少三分之二的以太币权益质押总数的投票，则检查点会升级。 最新的检查点然后会“合理化”。 更早的检查点（已在上一个周期合理化）现已升级为“最终确定”。

如果攻击者想要撤销最终确定的区块，他们必须愿意损失至少三分之一的已质押以太币。

什么是削减惩罚机制？

削减惩罚机制是 PoS 协议使用的一个纪律体系，用于惩罚验证者任何有害或不负责任的行为。 这通常涉及扣除部分抵押金（他们最初质押的币）。

为了进一步理解削减惩罚机制，我们来看看其中一些关键要素：

激励验证者

在以太坊 PoS 系统中，验证者节点质押的加密货币总数（32 以太币）充当抵押金。 由于网络可以“削减”此金额（如果验证者未正确行事），验证者节点若以有益于区块链的方式行事，则可获得既定利益。

防止停机

停机是导致削减最常见的行为之一。 “停机时间”是指验证者离线且无法生成新区块的时间段。 这可能是由于网络延迟、软件问题或硬件问题造成的。

验证者停机时无法参与共识过程。 由于这对网络的整体运行有害，因此，网络以削减的方式对其进行惩罚。

权益证明 (PoS) 与工作量证明 (PoW) 有何不同？

PoW 和 PoS 是两种共识机制，让加密货币网络可以在没有中央管理机构的情况下运行。 但它们实现这一目标的方式不同，安全程度和可靠程度也不同。

工作量证明：通过消耗能源实现安全性

通过工作量证明 (PoW) 共识机制，只有通过使用非常复杂的方程计算出区块哈希值，才能添加新区块。 矿工可能需要进行数万亿次猜测，才能随机发现该值。 这会消耗大量电力。 只有第一个计算出哈希值的矿工可以确认区块并获得奖励。 在这个系统中，能源是网络用来保护自身安全的资源。 攻破区块链的共识机制所需的巨大能量是阻止不良行为者的关键因素。

权益证明：通过权益质押获得安全性

以太坊等权益证明网络通过质押加密货币来保护网络安全。 验证新交易的节点无需消耗计算能量来解决难题，而是以自己的权益质押价值作为抵押金。 然后这些节点会高效、诚信地运行，以免损失抵押金。

同时，想要控制网络的任何不良行为者都必须拥有当时 51% 以上的已质押币。 要控制网络上 51% 的所有已质押币非常困难，因此发生这种攻击的可能性极低。 这就是保护权益证明网络的共识机制的运作方式。

以太坊权益证明

经过多年的努力，最近的合并现已完成，以太坊向权益证明的过渡现已启动。 但整个过程尚未完成，因此目前尚不清楚其全部影响。以太坊 2.0 尚未到来。

截至撰写本文之时，质押的以太币和权益质押奖励尚未解锁。 此外，一些主要的新的可扩张性选项（例如分片）仍未实施。 只有时间能精确说明这一新的共识机制下网络的安全程度。

了解以太坊的权益证明共识机制将帮助您明智地决定通过 Ledger 以太币钱包与以太坊区块链交互。 知识就是力量，Ledger 学院乐于为您提供指导。 复杂而强大的共识机制保护着区块链巨头以太坊，我们一起来揭开它的奥秘。

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