以太坊为什么进行PoS（你知道以太坊吗）
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很多朋友在找东方区块链网时都会咨询以太坊为什么进行PoS和你知道以太坊吗，这说明有一部分人对这个问题不太了解，您了解吗？那么什么是你知道以太坊吗？下面就由小编带大家详细了解一下吧！
pos是公链中的共识算法，作为pow的一种替换。pow是保证比特币，当前以太坊和许多区块链安全的一种机制，但是pow算法在挖矿过程中，因为破坏环境和浪费电而受到指责，pos试图通过一种不同的机制取代挖矿的概念，从而解决这些问题。
ps机制可以被描述成一种虚拟挖矿，鉴于pow主要依赖于计算硬件的稀缺性，来防止女巫攻击。在pow中，一个用户有可能用一千美元来买计算机，加入网络来挖矿，产生新区块，从而得到奖励。在pos中，用户可以拿到一千美元，买到等值的代币，把这些代币当做押金放在pos机制之中，只要用户就有机会产生，这样用户可以得到奖励。
pos算法如下，存在一个持币人的集合，他们把手中的代币放入pos机制中，这样他们就变成验证者。
区块链的特点之一是去中心化。也就是节点会分布在各个地方组成分布式系统。各个节点需要对1个问题达成一致，理想情况下，只需要同步状态即可。
如上图所示 B节点将a=1= a=2的状态同步给? ACDE四个节点，这时系统中状态变为a=2, 但如果其中有恶意节点 AE 收到通知后把a=1=a=3修改为错误的节点，这个时候大家的状态就不一致了，此时需要共识机制使系统中得到1个唯一正确的状态。
如上面说到分布式系统存在恶意节点导致系统中状态不一致的情况有1个比较著名的虚拟问题-拜占庭将军问题。
拜占庭将军问题是指，N个将军去攻打一座城堡，如果大于一定数量的将军同时进攻则可以攻打成功，如果小于则进攻失败。将军中可能存在叛徒。
这个时候有2种情况
1.如果2个叛徒都在BCDE中，那么共识算法需要让其余2个将军听从A的正确决策进攻城堡。
2.如果A是1个叛徒，共识算法需要让BCDE中剩余的3个忠诚将军保持一致。
这个问题有很多种解法，大家有兴趣可以自行查阅(推荐学习PBFT)，我们重点来看看以太坊中目前正在使用的Nakamoto?共识和将要使用的?Casper Friendly Finality Gadget共识是如何解决拜占庭将军问题的。
说到Nakamoto共识和Casper Friendly Finality Gadget共识可能大家不太熟悉，但他们的部分组成应该都比较熟悉-POW(工作量证明)和POS(权益证明)。
POW或POS称之为Sybil抗性机制，为什么需要Sybil抗性机制呢，刚刚我们说到拜占庭将军问题，应该很容易看出恶意节点越多，达成正确共识的难度也就越大，Sybil攻击就是指1个攻击者可以伪装出大量节点来进行攻击，Sybil抗性是指抵御这种攻击能力。
POW通过让矿工或验证者投入算力，POS通过让验证者质押以太坊，如果攻击者要伪装多个节点攻击则必将投入大量的算力或资产，会导致攻击成本高于收益。在以太坊中保障的安全性是除非攻击者拿到整个系统51%算力或资产否则不可能进攻成功。
在解决完Sybil攻击后，通过选取系统中的最长链作为大家达成共识的链。
很多人平时为了简化将pow和pos认为是共识机制，这不够准确，但也说明了其重要作用，我们下面分析pow和pos。
通过hash不可逆的特性，要求各个矿工不停地计算出某个值的hash符合某一特征，比如前多少位是000000，由于这个过程只能依赖不停的试错计算hash,所以是工作量证明。计算完成后其他节点验证的值符合hash特征非常容易验证。验证通过则成为成为合法区块(不一定是共识区块，需要在最长链中)。
以太坊中的挖矿算法用到2个数据集，1个小数据集cache,1个大数据集DAG。这2个数据集会随着区块链中区块增多慢慢变大，初始大小cache为16M DAG为1G。
我们先来看这2个数据集的生成过程
cache生成规则为有1个种子随机数seed，cache中第1个元素对seed取hash，后面数组中每个元素都是前1个元素取hash获得。
DAG生成规则为?找到cache中对应的元素后?根据元素中的值计算出下次要寻找的下标，循环256次后获得cache中最终需要的元素值进行hash计算得到DAG中元素的值。
然后我们再看看矿工如何进行挖矿以及轻节点如何验证
矿工挖矿的过程为，选择Nonce值映射到DAG中的1个item，通过item中的值计算出下次要找的下标，循环64次，得到最终item，将item中的值hash计算得到结果，结果和target比较，符合条件
则证明挖到区块，如果不符合则更换nonce继续挖矿。矿工在挖矿过程中需要将1G的DAG读取到内存中。
轻节点验证过程和矿工挖矿过程基本一致，
将块头里面的Nonce值映射到DAG中的1个item，然后通过cache数组计算出该item的值，通过item中的值计算出下次要找的下标，循环64次，得到最终item，将item中的值hash计算得到结果，结果和target比较，符合条件则验证通过。轻节点在验证过程中不需要将1G的DAG读取到内存中。每次用到DAG的item值都使用cache进行计算。
以太坊为什么需要这2个不同大小的数组进行辅助hash运算呢，直接进行hash运算会有什么问题？
如果只是进行重复计算会导致挖矿设备专业化，减少去中心化程度。因为我们日常使用的计算机内存和计算力是都需要的，如果挖矿只需要hash运算，挖矿设备则会设计地拥有超高算力，但对内存可以缩小到很小甚至没有。所以我们选用1G的大内存增加对内存访问的频率，增加挖矿设备对内存访问需求，从而更接近于我们日常使用的计算机。
我们看看在Nakamoto共识是如何解决拜占庭将军问题的。首先看看区块链中的拜占庭将军问题是什么？
区块链中需要达成一致的是哪条链为主链，虽然采用了最长链原则，但由于分叉问题，还是会带来拜占庭将军问题。
本来以太坊pow目标是抵抗51%以下的攻击，但如上图如果恶意节点沿着自己挖出的区块不断挖矿，由于主链上有分叉存在，恶意节点不需要达到51%算力就可以超过主链进而成为新的主链，为此以太坊使用了ghost协议给上图中的B1和C1也分配出块奖励，尽快合并到主链中，这样主链长度(按照合并后的总长度算，长度只是抽象概念，以太坊中按照区块权重累加)还是大于恶意节点自己挖矿的。
网络中的用户通过质押一定数量的以太坊成为验证者。每次系统从这些验证者从随机选择出区块创建者，其余验证者去验证创建出的区块是否合法。验证者会获得出块奖励，没有被选中的区块不进行验证则会被扣除一定质押币，如果进行错误验证则会被扣除全部质押币。
如上图，权益证明在每隔一定区块的地方设置一个检查点，对前面的区块进行验证，2/3验证者通过则验证通过，验证通过则该区块所在链成为最长合法链(不能被回滚)。
我们简化地只分析了权益证明本身，在以太坊中权益证明较为复杂的点在于和分片机制结合在一起时的运行流程，这部分会在后面单独将分片机制的一篇文章中详述。
本篇文章主要讨论了共识机制是解决分布式系统中的拜占庭将军问题，以及分析了以太坊中的共识机制一般包括最长链选择和一种sybil抗性机制(pow或pos)。重点分析了pow和pos的流程以及设计思想。后续将开始重点讨论智能合约的部分。
12月21日消息，以太坊核心开发人员 Tim Beiko 在Twitter上宣布，以太坊将推出第一个公开测试网 Kintsugi Merge Testnet，用于全面升级到权益证明（PoS）。Tim Beiko 还表示，尽管客户端开发和 UX 会不断改进，但鼓励用户尽早开始使用 Kintsugi，以便在合并后的环境中熟悉以太坊网络。重大升级将由存入 32 ETH 的抵押者执行。目前，230 万个测试网 ETH 已经由相对 7.2万名验证者存入新网络，这表明社区已经为“加密领域最大的升级”做好了充分准备。 此外，根据报告，应用程序开发人员不会有太大变化，仅与共识层或执行层交互的工具也基本不受影响。
什么是权益证明？
权益证明是一种区块链网络达成共识的共识机制。
这将要求用户抵押他们的以太币从而成为网络中合法的验证者。 验证者有着与矿工在 工作量证明（pow）中相同的职责：将交易排序和创建新的区块，以便让所有的节点就网路状态达成一致。
权益证明相较于工作量证明系统有许多改进：
1、提高能效——您不需要大量能源去挖掘区块
2、门槛降低，硬件要求减少——您不需要优秀的硬件从而获得建立新区块的机会
3、更强的去中心化——权益证明可以在网络中提供更多的节点。
4、更有力的支持分片链——一个得以扩展以太坊网络的关键升级
权益证明、权益质押和验证者
权益证明是一种用于激励验证者接受更多质押的基本机制。 就以太币而言，用户需要质押 32ETH 来获得作为验证者的资格。 验证者被随机选择去创建区块，并且负责检查和确认那些不是由他们创造的区块。 一个用户的权益也被用于激励良好的验证者行为的一种方式。 例如，用户可能会因为离线（验证失败）而损失一部分权益， 或因故意勾结而损失他们的全部权益。
以太坊权益证明是如何运作的？
与工作量证明不同的是，验证者不需要使用大量的计算能力，因为它们是随机选择的，相互间没有竞争。 他们不需要开采区块，他们只需要在被选中的时候创建区块并且在没有被选中的时候验证他人提交的区块。 此验证被称为证明。 你可以认为证明是说“这个块在我看来没问题”。 验证者因提出新区块和证明他们已经看到的区块而获得奖励。
如果你为恶意区块提供证明，你就会失去你的股权。
权益证明和安全性
权益证明中仍然存在 51% 攻击的威胁，但对于攻击者来说攻击成本越来越高。 要发起 51% 攻击，你需要掌控 51% 以上的以太币股权。 这不仅仅是一笔巨款，还很有可能导致以太币贬值。 破坏你的货币价值的大部分权益是非常容易的。 当然也有更强有力的激励措施来保持网络的安全和 健康 。
信标链上的权益消减、踢出和其余惩罚、协调来防治其他恶意行为。 验证者还将负责记录这些事件。
优缺点
优点
权益质押让您更容易运行一个节点。 这不需要在硬件或能源方面进行巨额投资。 如果你没有足够的 ETH 来进行质押，你可以加入质押池。
权益质押更加去中心化。 它允许更多人参与，并且更多的节点不意味着像挖矿一样增加百分比的回报。
权益质押可以保证安全的防护。 分片链允许以太坊同时创建多个区块，增加交易输送量。 将以太坊网络置于工作量证明系统内，这会降低网络被攻击所需的算力。
缺点
与工作量证明相比，权益证明仍处于起步阶段，并且没有经过实际应用的测试。
不再通过挖矿提供算力争夺记账权获得奖励的eth，而是通过持有eth派息，类似于银行存款的利息。
以太坊区块链上的代币称为以太币（Ether），代码为ETH，可在许多加密货币的外汇市场上交易，它也是以太坊上用来支付交易手续费和运算服务费的媒介 。
以太坊（英文Ethereum）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台，通过其专用加密货币以太币（Ether）提供去中心化的虚拟机（“以太虚拟机” Ethereum Virtual Machine）来处理点对点合约。
【拓展资料】
以太币跟比特币有什么区别：
一、ETH与比特币方向不同
首先，ETH与比特币，这两者背后区块链系统的方向完全不同。比特币的定位就是单纯的数字货币，可以被认为是一种点对点的电子现金。它是为了取代法币、解决金融危机而诞生，主要应用于付款和价值转移。所以比特币背后的整个区块链网络方向都是以货币为主，解决交易、支付问题。而ETH则不同，它虽然也是数字货币，具备一定的交易属性，但是ETH背后的以太坊区块链网络定位是世界级的通用计算平台，它只是借用比特币中的区块链技术，以此为基础，朝着偏向于互联网的操作系统级应用方面发展。
二、ETH与比特币作用不同
由于以太坊与比特币的方向定位不同，导致两者的数字货币作用也有所不同。比特币的方向是货币，想要成为常规货币的替代品。所以，比特币系统中，其数字货币BTC是极为重要的一环，可以说是整个系统的最终体现，它的作用就是作为支付交易的媒介和价值储存的载体。而以太坊的目标是操作系统级别的计算平台，就比较偏向于互联网服务方面，它的价值体现在于有多少用户使用以太坊这个平台，以及你这个平台给我提供多优质的服务。所以，这就决定了ETH在以太坊平台中，只是一个重要环节，但却不是全部平台的价值体现，它只是以太坊上提高服务质量、处理交易的一种货币工具，让平台上发生的点对点交易和应用程序更加便捷化。所以，尽管比特币和以太币都是数字货币，但比特币是想要成为法币的替代品，作为一种去中心化的电子现金系统被大家使用，整个系统更像是使用区块链技术支持的一个特定应用程序。
三、ETH与比特币机制原理不同
比特币与以太坊的共识机制不同。在比特币区块链网络中，起到数据维护作用的共识机制是PoW机制，即工作量证明机制。它的工作原理是，大家一起参与，谁处理得最快最好，谁就能获得记录数据的权力，进而获得比特币奖励。因为比特币的应用方向是货币，使用场景是没有中心化机构参与的点对点支付与交易，所以，比特币就强烈地需要去中心化与安全这两个属性，而PoW机制虽然处理交易的速度过慢，而且需要花费大量的资源，但是安全性和去中心化程度极高，故此与比特币契合。
以太坊所采用的是PoS共识机制，即权益证明机制，它的工作原理是，大家一起参与，谁持有的以太币多，谁就越容易获得记录数据的权力，进而获得ETH奖励。以太坊的应用方向是操作系统，它是想让大家在它的系统上部署智能合约、开发去中心化应用。以太坊虽然也需要去中心化的属性，但是比起比特币，它更需要高效率与低成本，不然你平台数据处理的效率过慢，手续费还高，谁愿意在你的平台上开发？所以，以太坊就采用了PoS机制，PoS的去中心化性虽然没PoW机制强，但是效率更快，处理数据也不需要花费非常大的资源。
四、ETH与比特币通证生态不同
ETH和比特币通证生态不同。比特币因为要做货币，其价值生态的支撑点在于共识价值，即有多少人认可它，并使用它进行交易。因此比特币的通证设计实际是一个通货收缩的经济模型，限定了比特币只有2100万枚，这样因为稀缺属性，价格会越来越高，更容易取得共识价值。而以太币不同，支撑它价值生态的点在于产品，即整个平台提供了什么样的服务，解决了什么样的痛点等服务价值，与安卓系统、微信等产品类似，以太币是以太坊平台的一个工具，可以用来购买gas做手续费、募资等其他使用场景。因此以太坊的通证设计中，以太币并没有数量限制，发行量上限为每年1800万，挖矿难度也会随时间而上升，相对通货膨胀率每年都会下降。总的来说，ETH和比特币虽然都是数字货币，但各自背后代表的整个区块链系统，在作用、原理、生态价值等都有不同，以太坊的本质是一个操作系统级别的计算中心，以太币是打破了原有数字货币的定位，在比特币的基础上开创了新的方向，它除了自身的货币价值外，还包含了整个产品的价值，这是前所未有的，只有理解了这一点，才能理解为什么以太坊是区块链2.0的代表。
以太坊 2.0 升级，最核心的是以太坊 2.0 分片和 PoS 共识机制。采用 PoS 共识机制是为了提高以太坊协议的能源效率以及增加以太坊区块链的安全性。以太坊 2.0 分片，使得以太链不再需要通过每个节点来处理链上的每笔交易。
在分片系统中每个节点只需处理约 1% 的交易或更少，从而极大地提高了区块链的效率。实现ETH2.0以后不仅网络性能得到大幅提升，投资者也可以减少重资产的投入(+slf0037)。共识协议Casper及分片技术落地，对网络的底层协议作出巨大的改变，还进一步推动了区块链扩容技术向前发展，不断达到商用的标准。截至2021年1月7日16时已经有超过230万个ETH被锁定在该网络中，占以太坊总供应量的2%。然而，这仍然只是更新的第一阶段。据官方消息，Uniswap v3已部署到以太坊主网。根据官方文章，Uniswap v3是该协议迄今为止功能最强大的版本，集中式流动性为流动性提供者提供了空前的资本效率，为交易者提供了更好的执行力，以及去中心化金融的核心基础设施。就以太坊路线图而言，V神表示，随着合并日期的临近，路线图的许多方面越来越变得切实可行，乐观估计今年年底可以完成升级，在合并后，执行链会在共识链内部运行，每个信标链区块会包括一个来自执行链的区块。他还表示，合并需要许多复杂技术，目的是让整个过程尽可能简单，对于用户、客户端、开发者、智能合约来说，合并会更加顺畅，用户无需过多担心。目前许多中心化交易所、去中心化交易所、去中心化质押协议和基础服务商都进入了以太坊2.0的Staking赛道。不难想象之后会有更多的服务商涌现，而以太坊2.0 Staking板块也将会成为交易所和钱包的标配。那么 ETH 1.0 的 PoW 链，究竟还能挖多久？目前并没有一个明确的答案。但可以确定的是，在以太坊由 PoW 彻底转变为 PoS 之前，以太坊基金会必须用足够长的时间来向大家证明 PoS 链是安全的。这样才能让所有开发者和用户放心的完成切换，从而使整个价值超过 1000 亿美金的生态体系真正的、完全的运行在信标链上。
没有人知道完成工程的推进，需要花多长时间，这是个很大的未知数，并且这些未知数可能是以太坊 2.0 转换的很大阻力。因此，我们乐观估计 PoW 链至少还可以持续挖两到三年。
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