2022年，以太坊正式告别高能耗的挖矿模式，全面转向权益证明（PoS）。这一转变不仅大幅降低了网络能耗，也为后续的扩容方案打下了基础。简单说，PoS不再靠算力竞争出块，而是让持有并质押ETH的验证者来维护网络安全与交易确认。接下来，小编将带大家详细拆解以太坊权益证明以及它到底是如何运作的。

什么是权益证明(PoS)?

权益证明(PoS)是一种用于保护区块链网络安全的共识机制。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?

我们先来理解一下“共识”的概念。一般来说，共识是指一群人达成一致的过程。

就区块链而言，共识是指网络上的一组节点确定哪些区块链交易有效的过程。共识机制是达成这种一致的方法论。

区块链是一种分布式、去中心化且通常公开交易的数字账本。区块链上的每笔交易都记录为一个数据“区块”，必须经过点对点计算机网络验证后才能添加到链中。该系统有助于保护区块链免受欺诈活动和双重支付的侵害。

共识机制种类繁多，虽然运作方式各有不同，但其目标只有一个：确保区块链上的交易记录真实可靠。权益证明(PoS)是最受欢迎的共识机制之一。

PoS共识机制

权益证明(PoS)网络是一种使用质押加密货币来保障自身安全的系统。每个验证节点都必须在网络上“锁定”一笔由ETH组成的安全保证金才能参与共识。通过使用加密货币作为抵押，它可以强制节点正常运行，并有助于维护网络安全。

以太坊PoS如何运作?

当前的以太坊由两个主要层级构成：

• 执行层：处理所有交易与智能合约;
• 共识层：负责区块生产、验证以及最终确认。

当用户质押ETH后，这部分资产会锁定在共识层，并启动一个验证者节点，从而具备出块和投票的资格[CryptoforInnovation]。

系统将通过算法在众多验证者中挑选一位提议新区块，其他验证者则对该区块进行投票确认。整个流程包括：

• 提议新区块：被选中的验证者从执行层中收集待处理交易，并打包成区块。
• 参与投票确认：其他验证者会检查该区块是否合法，并进行投票。
• 获得奖励或面临惩罚：积极参与且表现良好的验证者可获得ETH奖励;反之则可能被削减质押资产。

一旦某个区块获得超过三分之二质押ETH的支持，即视为「最终确认」，意味着该数据不可更改，大幅提升网络抗攻击能力[LedgerAcademy]。

什么是验证者?

验证节点是区块链网络的重要组成部分。它负责参与权益证明(PoS)区块链的共识构建过程。验证节点对新交易区块的真实性进行投票，从而共同确保新区块在永久添加到区块链之前是有效的。同时，一个特定节点被选为当前时隙的“区块提议者”。该节点负责构建新的交易区块并将其广播给其他节点进行验证。

如何验证新区块?

每个验证节点都拥有相同的区块链历史记录副本。它们会根据这些共同的历史记录，评估新的交易区块是否有效。然后，验证节点会集体投票，最终将区块添加到主链。

以太坊网络如何选择验证者?

以太坊权益证明(PoS)系统中的验证者选择基于验证者在网络中的权益。具体来说，验证者的权益越大，该节点被选中将新区块添加到链中的可能性就越大。

以太坊质押要求

在以太坊PoS系统中，每个验证者必须质押网络的原生代币(在本例中为32ETH)。质押ETH的要求激励验证者以网络的最佳利益行事。这是因为，如果验证者试图破坏系统，或无法可靠有效地进行验证，他们就有可能损失自己的投资。

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什么是最终性?

最终性是指保护区块链上交易所需的时间。最终性保证区块链中的特定区块无法被更改或撤销。因此，区块内的交易是不可篡改的。

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被更改或撤销。在随后的短时间内，交易可能会受到恶意行为者的攻击，这些行为者会试图利用区块链的弱点。

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(周期为32个slot，验证者在此阶段提出并证明区块，周期为6.4分钟)的第一个区块就是一个检查点。

除了对单个区块的有效性进行投票外，验证者随后还会对整个检查点进行投票。如果检查点获得至少三分之二的质押ETH投票，则该检查点将被升级。之后，最新的检查点将被“合理化”。之前的检查点由于是上一个epoch的目标，因此已被“合理化”，现在将被升级为“最终确定”。

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

什么是Slashing?

罚没(Slashing)是PoS协议使用的一种惩戒机制，用于惩罚任何有害或不负责任的行为的验证者。这通常会导致网络扣除验证者的部分安全保证金(即他们最初质押的代币)。

为了进一步理解这一点，让我们看一下削减的一些关键要素：

激励验证者

在以太坊PoS系统中，验证节点质押的加密货币总额(32ETH)将作为保证金。由于该金额可能会被网络“削减”(如果验证节点未能正确执行)，因此验证节点有既得利益，会选择以有利于区块链的方式行事。

防止停机

导致罚没的最常见行为之一是停机时间。“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。

当验证者宕机时，他们将无法参与共识过程。由于这会损害网络的整体运行，因此网络会通过罚没(slashing)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都是共识机制，允许加密货币网络在无中心管理机构的情况下运行。但它们实现方式不同，安全性和可靠性也各有不同。

工作量证明：通过能源消耗实现安全

在工作量证明(PoW)共识机制中，只有通过极其复杂的方程式计算出区块哈希值，才能添加新的区块。矿工可能需要进行数万亿次猜测才能随机得出该值。这会消耗大量电力。只有第一个完成此操作的矿工才能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。攻破区块链共识机制所需的巨大能源，对恶意行为者而言是至关重要的威慑。

权益证明：通过质押代币实现安全

像以太坊这样的权益证明网络通过质押加密货币来保障自身安全。验证新交易的节点无需消耗算力来解决难题，而是将自身价值作为抵押品。这些节点高效、诚实地运行，避免损失抵押品。

与此同时，任何想要控制网络的恶意行为者都需要拥有当时质押代币的51%以上。控制网络上所有质押代币的51%非常困难，因此这种攻击的可能性极小。这就是权益证明网络的共识机制的运作方式。

总结

权益证明共识算法通常被认为是工作量证明的演进，使用者可以质押持有的加密货币成为验证人，建造新区块获得奖励，也能和其他节点共同验证交易纪录，维护区块链网络的安全。

虽然权益证明的共识机制看似改善了工作量证明所面临的诸多难题，但在区块链中仍然是较为新颖的技术，是否有其他未知的问题和缺陷，有待时间的考验及见证。

到此这篇关于什么是以太坊权益证明?如何运作?一文了解的文章就介绍到这了,更多相关以太坊权益证明全面介绍内容请搜索中币网以前的文章或继续浏览下面的相关文章。