在之前我们已经讲过，共识机制是区块链网络中，所有节点都要遵守的一种规则，当前主流的共识机制分为两种，一种是PoW共识机制，另一种则是PoS共识机制，今天我们就来介绍一下，什么是PoW共识机制。

所谓PoW机制，全称是Proof of Work，也就是工作量证明。

最开始，这个技术是被用来解决滥发垃圾邮件的问题（系统要求发送者，每发送一封邮件，都要做一定的工作量证明行为，从而提高大量发送垃圾邮件的成本）不过后来，中本聪发现这个技术能有效解决“拜占庭将军问题”，于是便把它引进了比特币区块链网络中，慢慢的，PoW机制就变成当今区块链中的主流之一。

简单来说，PoW机制主要是通过竞争记账的方式，来解决区块链网络中各个节点的一致性问题，它的原理是这样的：

我们都知道，区块链中的每个节点都能自由地参与数据处理，也就是打包区块，为了保证网络中的各个节点能达成一致，PoW就规定，当一笔交易产生后，每一个想要记账的节点，都需要依靠自己的计算能力与他人竞争、争夺记账的权力。

竞争的方式，是每过大约10分钟的时间，就会进行一轮算力竞赛，参与的节点通过算力不断寻找一个随机数Nonce。谁先找到满足一定条件的Nonce值，且通知全网、获得认可，谁就能获得记账的权力。

最终，获得记账权的人，他所打包的区块会连接到区块链的链上，同时他处理的数据，也会被全网的其他节点记入各自的小账本中。

PoW机制在比特币网络中，就是比特币的挖矿原理，它会给获得记账权的节点一定的比特币作为奖励，从而激励更多的人加入进来。

PoW机制的优势在于，它让每个节点的算力都加入进了网络的交易认证中，基于PoW的竞争机制，想要在区块链网络中作恶，必须掌握全网绝对的算力，不然都要面临来自于其他人的算力竞争。理论上，除非有人能掌握全网51%以上的算力，否则整个网络的任何东西都是无法被篡改的。这样使得网络的去中心化性更强、节点的作恶成本更高。

所以，加入的人越多，全网算力就越大，也就越难被人掌握超过51%的算力，整个网络也就越安全。

当然，PoW机制不是完美的，它为了保证网络的强去中心化，付出了很多的代价。比如被大家诟病的浪费大量资源、和处理性能较低。

因为PoW机制中，每个人都可以自由地加入网络成为节点，进行数据处理，而且每个节点处理数据都要通过算力竞争的方式，争夺记账权。想一想，一笔数据要经过网络每个人查看，而且为了一笔数据，每个人还要花费大量的算力，自然而然就造成了资源浪费与效率低下。

不过，瑕不掩瑜，PoW机制也确实使去中心化的互联网落地成为可能。或许未来，随着技术进步，共识机制能够打破去中心化、效率、安全的不可能三角，让我们拭目以待吧。

【pos】

所谓PoS机制，全称是Proof of Stake，也就是权益证明。它是除PoW机制外的另一类主流共识机制。

我们都知道，PoW机制有一些缺点，比如挖矿时会浪费大量的资源、整个网络处理效率较低等等。为了解决这些问题，有人就在2011年提出：“可不可以在PoW的基础上，重新设计一个机制？既能保留PoW的优势，又能解决它的问题”。于是PoS共识机制就应运而生，所以，PoS在共识层面上借鉴很多PoW的设计，如区块设计，矿工选择，分叉处理，交易验证等。

PoS机制主要是通过权益记账的方式，来解决网络的效率低下、资源浪费和各节点的一致性问题，简单来说，就是谁拥有的权益多谁说了算。它的原理是这样的：

PoW之所以有种种问题，主要是因为人人都可以自由地成为节点，而每个节点又通过竞争的方式参与数据处理。一笔数据要经过这么多人的处理，肯定会造成资源浪费和效率低下。

PoS之所以能解决这个问题，是因为PoS提高了节点处理数据的门槛，它规定：虽然每个人都可以自由地加入进来成为节点，但只有满足一定条件的节点，比如抵押一定数量的代币，才有资格成为验证节点，也就是候选人。

成为候选人后，系统会通过算法，选择一部分人作为出块节点，每隔一段时间，会重新选择，选取过程中，算法会保证选取的结果不能被操纵，也不能被预测，从而避免网络被某一节点所控制。只有成为出块节点，也就是矿工，才能参与数据的处理、争夺记账的权利。

所以说PoW是人人都可以成为矿工，而PoS则是通过一系列筛选，才能成为矿工。

PoS具体的竞争方式是，谁持有的代币多，谁就越容易获得出块的权利。然后通过全网广播，他打包的区块经其他矿工验证，确认没问题后，这个区块就会连接到链上，并同步在全网其他节点的小账本中，同时他获得相应的代币奖励。

整个流程简单总结起来就是：持币人将代币抵押，获得出块的机会，然后PoS共识中会通过选举算法，按照持币量比例，从中选出出块矿工。矿工在指定高度完成打包交易，生成新区块，并广播区块，广播的区块经过验证人验证交易，通过验证后，区块得到确认。这样一轮PoS的共识过程就完成了。

PoS机制的优势在于，它解决了PoW中的资源浪费、效率低下等问题。但它同样也有一些缺点。比如，PoS机制中初始的代币分发比较模糊，如果初始代币分发不下去，就很难形成之后的股权证明。再比如，选举算法存在被攻击的可能，一旦攻击成功，整个系统就会被操控。

但是PoS机制最大的问题，还是容易造成强者恒强的局面，谁的代币越多，谁就越容易获得更多的代币，理论上谁能掌握51%的代币，谁就能掌控整个网络，所以，它的去中心化程度要弱一些。

总的来说，PoW与PoS都是目前主流的共识机制，共同引领着区块链技术的落地与进步，但他们或多或少，都存在一些不可避免的问题，希望未来的某一天，它们能克服自身问题，真正使区块链大规模商业化，而我们也能迎来一个更好的去中心化互联网。

【poc】

PoC（Proof of Capacity），中文称为容量证明、空间证明。

其实这个概念并不是最近才有的，几年前就有些项目提出了PoS的概念，但是此PoS不是彼PoS：大家熟知的PoS是指Proof of Stake，也就是权益证明，而这里说的PoS是Proof of Space，即空间证明。正是因为PoS这个缩写会产生歧义和误导，所以空间证明Proof of Space采用了另一种说法，就是PoC（Proof of Capacity），即我们今天所说的容量证明。Capacity有容量、体积的含义，十分贴切空间证明利用存储空间容量挖矿的概念，因此被市场所接受。我们只要搞明白，Proof of Capacity、Proof of Space是同源的东西，这里的Capacity与Space也是类似的含义，就可以了。

那么PoC厉害在哪里？总结起来就是一句话：PoW的优势PoC基本都有，而PoW的劣势PoC基本都没有。你PoW不是很牛逼吗？不好意思，你牛逼的地方我PoC也牛逼，但是我偏偏还克服了你的缺点。这里所说到的PoW的缺点，一个是能源浪费，另一个是挖矿中心化。

能源浪费是一个众所周知的问题了。有人反驳说，比特币消耗的电能是为了维护比特币的安全性，因此不是浪费。我们暂且不去反驳这个逻辑，就看一个事实：比特币每年消耗的电力，已经堪比一个欧洲的中型发达国家的消耗量。在可预见的未来，电力能源都是有限的、稀缺的资源，它不可能没有上限，也不可能不需要成本。如果比特币要消耗掉一个欧洲中型发达国家的电力，那么世界还能容下多少个PoW币种呢？

但是PoC不一样，PoC是“空间换时间”，可以使用大量的闲置存储设备来进行挖矿，同时维持这些设备运作所需要的电力仅为PoW的几百分之一，即可以达到同等的安全性级别。这一点很重要！号称省电的共识机制一抓一大把，比如PoS、DPoS都很省电，但是人们认吗？比特币一直以来都是老大，本质上还是因为认同PoW这种无门槛、公平竞争的共识机制所带来的的安全性。

挖矿中心化问题，是任何PoW都难以避免的问题，可以说是PoW币种的宿命了。比特币一开始用CPU挖矿，号称“一CPU一票”，然后变成显卡和FPGA挖矿，再后来变成专门设计的ASIC电路挖矿，挖矿的门槛一下子就提高了很多，普通人除非投资矿场或者参与矿场的“云挖矿”，否则根本不可能在比特币挖矿收益中分一杯羹。这一现象可能直接导致挖矿的中心化，这对一个加密货币来说是致命打击。某些比特币的竞争币，号称可以抗ASIC，其原理大多是选择了某种小众的哈希算法、或者不断地更换哈希算法，但只要这些币种市值够大、有利可图的时候，一样会出现ASIC矿机。

PoC天生不存在这种挖矿中心化的问题。PoC使用硬盘挖矿，而对矿工的计算能力、网络IO等要求不高。因此，PoC可以真正做到“全世界有硬盘的人都可以参与挖矿”，没有硬件门槛、也没有网络门槛。硬盘挖矿的效能，基本只取决于容量大小，因此也不必区分硬盘的高低贵贱。要知道现在的比特币ASIC矿机的计算能力可以是普通CPU的数百万倍，而硬盘则永远不可能存在这样的“作弊”方法！

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