前言

前幾天我們講到去中心化金融(DeFi)、講到雜湊函數，今天我們來介紹去中心化金融背後很重要的技術，那就是共識演算法，共識演算法是用戶或機器在分散式環境中進行協調的機制，他需要確保每一個單位的紀錄都是一致的，並且系統必須具有容錯能力，而這項技術也結合了我們前幾天所講到的技術，就讓我們來看看區塊鏈共識演算法是怎麼進行的吧!

正文

在中心化設定中，單個企業對系統具有控制權。而在這種情況之下，企業可以輕易地做出改變，如此一來交易或傳送內容的事實將容易的被單一企業公司壟斷，這樣對於使用者並不特別的安全。

但是在去中心化設定中，情況就完全不同了，哪裡不同呢 ? 繼續看下去吧 ! !
以下是共識演算法的流程及介紹。

|共識演算法和加密貨幣|

在加密貨幣中，用戶的餘額被記錄在區塊鏈中。每個節點 都必須持有一個相同的資料庫副本。否則，很快就會出現相互矛盾的資訊，進而破壞整個加密貨幣網路。比特幣的創作者中本聰提出了一個工作量證明系統，來協調參與者。

[質押]

首先，我們要求想要新增區塊的用戶 (我們稱其為驗證人或者礦工) 提供質押。質押是驗證人必須提供的具有價值的東西，包括計算能力、加密貨幣或甚至聲譽。以防止他們做出不誠實的舉動。如果他們作弊，就會損失自己的質押。相反地，也會提供獎勵。這通常包括協定的原生加密貨幣、由其他用戶支付的手續費、新產生的加密貨幣等等。

[透明度]

為了能夠檢測出是否有人造假。理想情況下，產生區塊的成本高，驗證成本低。這就確保驗證人可以被檢查。

|共識演算法的類型|

[工作量證明 (PoW)]

Proof of work 工作量證明，是依照工作量來取的獎勵的一種制度，最初是在比特幣中實現，但實際概念已經存在一段時間了。工作量證明 (PoW) 是一種可防禦雙重支付的機制。

-什麼是雙重支付？-

當多次使用同一筆資金進行消費時，就會出現雙重支付。這個術語幾乎是數位貨幣背景下的專屬產物，畢竟，很難用同一筆實物現金消費兩次。

---假設----

今天小明買一杯咖啡，會將現金遞給收銀員，收銀員可能會將這些錢鎖在收銀機中。小明不可能跑去對面的咖啡店，用這筆錢買另一杯咖啡。

但是現今數位騙局當中，這是有可能發生的事，因為我們可以透過複製檔案，將我們的錢同時複製給數十個甚至上百個人，數位貨幣只是數據而已，因此我們需要避免有人在其他地方複製並消費同一筆錢。

-為什麼需要PoW？-

每一個人都可以把區塊鏈當成一個超大型分散式資料庫，但交易紀錄並不會立即有效，他們需要被新增到區塊鏈，才會生效。

---可以想像----

A、B、C 三人群組有共同記事本，任何金錢被轉移時就將它紀錄下來，不過有一個不一樣的地方是，每筆交易都會記錄資金的來源，EX:"A給B 2 個單位，(先前C給A 2個單位)"。

而假設今天A試圖用他剛剛給B的那2個單位再進行其他交易，那麼其他人就會馬上知道，並且會拒絕這場交易，不過你再想像，今天如果從3人群組發展到10000000人的話，該怎麼辦，應該不會有人相信其他陌生人的紀錄吧?

這就是工作量證明的切入點。這個機制可確保用戶不會消費他們無權動用的資金。任何人都可使用工作量證明演算法來依據系統規則更新區塊鏈。

-PoW如何運作？-

在工作量證明(PoW)中，驗證人 (或稱礦工) 對想要新增的資料進行雜湊，直到產生特定的結果。雜湊的概念前幾天有說到，詳情請見(雜湊演算法。雜湊是由字母和數字組成的看似隨機的字串，這些字母和數字在通過雜湊函數運行資料時建立。但是，如果再次通過此函數運行相同的資料，將始終得到相同的輸出。即使改變一個細節，出來的雜湊也會完全不同。看到輸出，我們不會知道函數中加入了什麼資訊。但是如果知道輸入的話，驗證雜湊就是小菜一碟，只需透過雜湊函數提交輸入，就可以查看輸出是否相同。

在工作量證明中，協定規定了令區塊有效的條件。但我們並不會知道，例如，可能會說，只有雜湊以 99 開頭的區塊有效。我們要建立與該組合匹配的唯一方式便只有力輸入，講難聽一點就是猜謎。他們可以調整資料中的參數，為每次猜測產生不同的結果，直到得到正確的雜湊，而這個行為就稱作挖礦，

挖礦時，質押就是這些機器的成本以及運行機器所需的電力，挖礦是蒐集區塊鏈資料並將其與隨機數一起進行雜湊處理的過程，直至找到特定的雜湊值。如果您找到滿足協定所載條件的雜湊值，則有權限將新區塊廣播至網路。此時，網路的其他參與者會更新其區塊鏈，以加入新的區塊。因此他們在加密貨幣挖礦之外的應用中別無他用。收回初始投資的唯一方式只有挖礦，如果成功向區塊鏈新增一個區塊，將獲得可觀的回報。

對於網路來說，驗證正確的區塊是很容易的。即使嘗試了數萬億種組合來獲得正確的雜湊，他們也僅需要透過函數運行資料一次。如果資料產生了一個有效雜湊，將被接受，獲得獎勵。否則，網路將予以拒絕，將白白浪費時間和電力，一無所獲。

[權益證明 (PoS)]

-什麼是權益證明(PoS)？-

Proof of Stake 權益證明，於 2011 年在 Bitcointalk 論壇上引進，以解決當前演算法工作量證明中所存在的問題。雖然他們在區塊鏈中達成共識的目標相同，但實現目標的過程卻截然不同，在 PoS 系統中，不需要礦工、高規格硬體或大量能源消耗的概念。我們只需要一台普通的電腦就好，創造區塊和接受相關的獎勵的機率和參與者持有幣數量占系統總幣數的百分比和持有幣時間的長短成正比。

-以太坊合併轉換PoS-

就在2022年9/15日，以太坊宣布以太坊主鏈合併(The Merge)把公共測試網 Goerli 併入主網，最大的差別就是從PoW轉成PoS。

-如何運作？-

不同於PoW的是，我們需要投資的不是算力和電力，而是加密貨幣，所以又稱為權股證明。每個協定的規則不同，但通常必須持有最低金額的資金才有資格進行質押。將在錢包中鎖定資金 (質押期間無法轉移)。通常會與其他驗證人就哪些交易將進入下一個區塊達成一致。在某種意義上，我們正在對將被選中的區塊下賭注，而協定將選擇一個。

如果選中了我們的區塊，將收到一定比例的交易手續費，具體取決於質押的數量。鎖定的資金越多，賺取的收益就越多。但是，如果提出無效交易來作弊，將失去一部分 (或全部) 質押。因此，Pow擁有一個與 PoW 類似的機制。
一般來說，不會將新建立的代幣作為驗證人獎勵的一部分。因此，區塊鏈原生貨幣必須以其他方式發行。這可以透過初始發放或透過在稍後過渡到 PoS 之前使用 PoW 啟動協定來實現。

到目前為止，純粹的權益證明只在較小的加密貨幣中部署。因此，尚不清楚是否可作為 PoW 的可行替代方案。雖然這在理論上看起來是合理的，但在實踐中卻會大不相同。

引述資料

什麼是區塊鏈共識演算法？
何謂工作量證明 (PoW)？
權益證明介紹
什麼是以太坊？
拜占庭容錯的解釋
共識演算法
什麼是權益證明及其工作原理？
17 種最佳押幣，賺取更高被動收入
從 PoW 轉換成 PoS！以太坊主鏈合併即將來臨