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什么是权益证明?
以太坊2.0将带来从工作证明到权益证明的转变。股权证明为ETH持有者提供独特的创收能力.Everett Muzzy，2020年5月15日，发布于2020年5月15日
2020年，以太坊2.0的第一阶段将投入使用，标志着对现有以太坊1.0区块链的全面改革以及可扩展性和可访问性的显着改善。以太坊2.0架构的核心是权益证明（PoS）共识机制，它将取代现有的工作量证明（PoW）共识机制.
PoS进行了许多改进，包括：能源效率，更低的进入壁垒，更强大的加密经济激励措施以及为更多用户提供的更大的创收能力。本文旨在阐明什么是权益证明，如何在以太坊2.0中实现以及ETH持有人如何预期与新架构的交互.
探索我们的以太坊2.0知识库，了解有关Eth2的常见问题，资源等.
了解共识机制
在分布式系统中，共识机制是网络就单个真理源达成一致的方法。与集中式系统由单个控制实体决定真理来源的系统不同，分布式系统依靠大量的自治机构来合作维护单个网络。这些不同的节点必须具有一种计算机制，通过该机制才能达成最新，最准确的数据记录的协议。为了将问题带回家，这些分布式网络必须全部采用相同的加密机制才能达成共识.
工作证明共识机制
工作量证明（PoW）共识机制是目前使用最广泛的共识机制，并且可以说是最好的理解方式。 PoW由中本聪（Satoshi Nakamoto）在2008年发布比特币的先驱下发展至今，已为包括区块链以太坊在内的大多数最受瞩目的区块链提供了动力.
对于像区块链这样的新兴技术，PoW已被证明是一种极其安全和可信赖的共识机制。 PoW的基本组成部分是矿工和能源。矿工是通过运行和管理节点（计算机）来维护网络的个人或实体。矿工指导节点以计算能量的形式消耗电力，以解决日益复杂的数学问题。解决问题的矿工首先获得将交易区块添加到不断增长的连续区块链中的权利，从而在PoW区块链上创建单一且可验证的数据历史.
除了建立功能节点的初始硬件成本之外，计算能力的支出还以电的形式花费金钱。但是，通过集体奖励使成为矿工的成本变得物有所值。当矿工成功开采一个区块时，他们将以区块链本机硬币（即BTC，ETH等）的形式获得区块奖励。.
随着越来越多的矿工开始在区块链上运行节点，哈希率（即网络的计算能力）增加，这意味着下一个区块的开采速度可能比前一个更快。网络尝试保持一致的块时间（每个块之间的时间）；以太币每〜14秒被开采一次，而比特币则每10分钟被开采一次。如果哈希率提高并且一个区块的开采比以前快了一点，那么，下一个区块的难度就会自动增加，从而确保开采一个区块变得更加困难，并且区块时间得以重新稳定。难度在每个方块之后会定期调整，因此方块时间保持相对稳定.
随着矿工离开网络（可能由于多种原因而发生，包括降低本机代币的美元价值），难度将降低，这意味着矿工更容易开采区块并获得奖励。降低的难度促使更多的矿工返回网络，从而确保网络保持强大并充分分散.
PoW区块链已被证明具有极大的弹性和安全性。试图破坏PoW区块链的恶意行为者的诱因是产生足够数量的计算能量来接管多数哈希率所需的电力成本。个人要破坏像比特币或以太坊这样的行之有效的PoW区块链所需的综合计算能力将花费大量金钱，并且 可能甚至不存在.
尽管PoW链既简单又安全，但它面临三个主要挑战：可访问性，集中化和可扩展性.
辅助功能：进入PoW矿工的壁垒很高。工作量证明链需要大量的能量来维护。矿工必须购买，设置和维护所有必要的硬件，才能运行PoW采矿设备。另外，PoW采矿非常耗能。从能源的角度来看，不仅潜在的机制效率低下，而且进一步增加了进入壁垒。为了获得可观的整体奖励，矿工最好住在电力成本较低的地区。此外，司法管辖区通常会为公司提供较低的电费，这意味着希望最大程度地获利的矿工将需要组建公司并购买足够的采矿硬件以抵消工作量和相关成本。总而言之，能源效率低下，可变的电力成本，硬件成本和公司用电中断对大多数准矿工而言都构成了严重的准入壁垒。.
集权： 采矿业的进入壁垒可能对矿工的集中程度产生不利的次要影响。随着成为矿工的成本增加而利润下降，该网络自然会将采矿集中在两类中。首先，大型采矿集团在蒙古和西伯利亚等电力成本较低且天气寒冷的地区运营（以降低人工冷却采矿硬件的成本）。其次，采矿权集中在采矿池中。由于大多数人单独进行开采的利润越来越低，他们从作为单个采矿实体运营的矿池购买哈希算力。到2019年底，仅两个采矿池就开采了以太坊上超过50％的区块.
图：到2019年底，两个矿池生产了52.8％的区块[22.5％的乙二胺，30.3％的SparkPool]
可扩展性： 在当前的以太坊工作量证明链中，每个区块都是连续开采的。每个块只能包含一定数量的数据，称为块大小。这意味着，如果有待处理的事务多于一个块所能容纳的范围，则未使其进入要开采的下一个块的事务必须“等待”下一个块，以包含另一个机会。在以太坊上，每14秒会挖出一个区块，但是在特别高的交易事件中，一些用户可能要等待数小时才能处理他们的交易.
下载以太坊2.0抵押生态系统报告下载
寻找具有股权证明的解决方案
股权证明是区块链可用于就数据历史的单个真实记录达成一致的另一种共识机制。在PoW中，矿工将能量（电）用于开采地块，而在PoS验证器中，则进行抵押以证明（或“验证”）地块的存在.
验证者是网络上的参与者，他们运行节点（称为验证者节点）来提议和证明PoS区块链上的块。他们通过在网络上进行加密（对于以太坊2.0，ETH）进行加密，并使自己可以随机选择以提议一个区块。然后其他验证者“证明”他们已经看到了该块。当已经为该区块收集到足够数量的证明时，该区块将被添加到区块链中。验证者会因成功提出区块而获得奖励（就像在PoW中所做的一样），以及对所见区块做出证明.
PoS的加密经济激励措施旨在为正确的行为提供更多引人注目的奖励，并为恶意行为提供更严厉的惩罚。核心的加密经济激励措施归结为要求验证者拥有自己的加密货币的要求，即。金钱–在网络上。代替考虑运行PoW节点的电力的二次成本，PoS链上的验证程序被迫直接将大量货币存入网络.
验证者在轮到他们进行阻止和证明时会获得奖励。如果轮到他们这样做（即，如果他们处于脱机状态），他们将因不遵守职责而受到处罚。离线的惩罚相对温和，并且与随着时间的推移预期获得的回报大致相同。因此，如果验证者正确参与的时间超过一半，那么她的报酬将为净正数.
但是，如果验证者试图通过尝试提出一组新的数据历史来尝试攻击或破坏区块链，则将采用另一种惩罚机制：削减其抵押金额的很大一部分（可能达到全部抵押金额）它们将被从网络中弹出。结果是验证者攻击失败的巨大财务风险。类似于PoW，好像在PoW链攻击失败的矿工被迫烧毁了她的整个采矿设备，而不是仅仅花掉了在失败的攻击上花费的电费。此外，该体系结构将网络的安全性直接交给维护网络并将其本机加密资产保留在协议本身中的人员..
股权证明解决了前面讨论的PoW链的三个问题-可访问性，集中性，尤其是可伸缩性：
辅助功能： 权益证明区块链不需要验证者担心初始硬件成本或关注电费，就像PoW链上的矿工所必须的一样。因此，与在PoW链上运行挖掘节点相比，在PoS链上运行验证器节点的个人进入壁垒要低得多。但是，对于PoS的无障碍进入存在明显的障碍。验证者必须投入最少数量的加密货币才能运行完整的验证者节点。以Ethereum 2.0为例，该金额为32 ETH（撰写本文时为6,500美元）。对于许多人来说，这是一笔不菲的金钱，并且会阻碍积极参与。以同样的方式，PoW链拥有采矿池，但将有权益池将无法或不愿抵押32 ETH参与者的资金进行汇总。彩池将代表他们下注，他们将获得所占比例的奖励.
集权： 凭借降低的进入壁垒和消除将电费降至最低的担忧，与PoW网络相比，PoS网络在节点级别的分散性明显更高。参与PoS链仅需要非零数量的加密，互联网连接和计算机（或电话/平板电脑）。这就为更多的人打开了参与和创收的大门。此外，PoS经济学中的规模经济远低于PoW。在PoW系统中，矿工控制的哈希能力越强，他将能够获得的奖励百分比就越高。在PoS中，无论她管理1个节点还是管理1,000个节点，验证者的％回报率均保持不变.
可扩展性： 单独的股权证明并不能提高可伸缩性。但是，PoS体系结构允许在不降低安全性的情况下实现称为分片的可伸缩性解决方案。分片是一种数据库扩展机制，其中将区块链划分为多个分片链，每个分片链均能够处理块。这免除了区块链不必同时处理每个块的麻烦，相反，它允许一次处理多个块（换句话说，更多的数据集）。例如，以太坊2.0，分片会将区块链划分为64个独立的分片链，这意味着网络将以至少原始PoW链交易速度的64倍处理交易.
在PoW网络中，分片将有助于扩展性，但会对网络的安全性产生相应的影响。将PoW网络划分为分片链意味着每个链将需要较少的散列功率来折衷。但是，PoS链“知道”网络上的验证者是谁（更具体地说，每个存款都有一个地址，因此每个验证者节点都有一个地址）。因此，通过可证明的随机算法，PoS链可以确保为验证不同链上的块而选择的验证器是随机的，从而有效地统计消除了一个验证器控制足够多的权益来破坏块中数据的机会。 PoW需要权衡安全性才能实现可扩展性，而PoS网络可以通过分片实现两者.
以太坊2.0的股权证明
以太坊2.0是一个权益证明链，将从2020年的第0阶段开始逐步实施。以太坊2.0的第0阶段将启动所谓的信标链，该链将建立并维护权益证明共识机制.
阅读“什么是以太坊2.0？”阅读更多
在以太坊2.0中，PoS共识机制将要求验证者投入32 ETH才能在网络上运行验证者节点。每次设置一个提议的块时，都会从整个验证器池中选择至少4个，最多64个随机委员会，由128个验证器节点组成，以证明该块。 （这证明是安全的，并且有 不到万亿分之一的机会 控制网络上1/3验证者的攻击者将控制委员会中的1/3验证者成功执行攻击）.
为了成为以太坊2.0的验证者，验证者将32 ETH存入官方 以太坊2.0存款合约, 由以太坊基金会开发和发布。验证者需要为他们希望运行的每个验证者节点投入32 ETH.
在以太坊2.0的第0阶段中，在达到抵押ETH和承诺的验证者的最低阈值以启动网络之前，提议和证明的奖励不会分配给验证者。该网络将需要投入至少524,288 ETH，并在至少16,384个验证者节点之间分配。一旦达到阈值并创建了创始块，奖励将开始分配给验证者.
阅读以太坊2.0权益报告
下载我们最新的生态系统报告，以深入了解以太坊2.0的未来发展。下载
感谢Mally Anderson，Ben Edgington和James Beck.
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