从 POW 转为 POS 后，以太坊会有哪些变化？

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迄今为止，以太坊紧随比特币的脚步，在整个数字货币网络市值排名第二，并不是生态最成功的公链。 当 Vitalik 提出以太坊最终将转向 POS 时，这一重要决定将直接影响以太坊和一直在挖以太坊的矿工的安全。

1.什么是POS？

权益证明 (PoS) 是在区块链网络上维持共识的过程。 与工作量证明（PoW）不同，PoS不需要矿工解决复杂的数学难题来保证交易安全和维护网络数据，而是通过经济激励来共同维护主网网络的安全和稳定。 该理论跳过了传统的POW（Proof of waste）维护数据，而是选择了一种更好更有效的经济博弈论方式来维护区块链网络共识。

2. 为什么以太坊会转POS

如果像比特币这样的 PoW 网络存在一个最大的问题，那就是维持比特币网络（或挖矿）所需的能源成本随着整体网络计算能力的提高而上升。 这显然是不可持续的。 有人曾经计算过，整个比特币网络一年消耗的电量，甚至比很多国家一年的总电量还要多！

以太坊创始人 Vitalik Buterin 和其他主要网络开发人员清楚地注意到了这个问题，并率先提出 PoS 作为 POW 功耗的可行替代方案。 Vitalik 也曾多次在公开场合表达对 POW 共识的不满，并在推文中指出，“现在每一个现有的区块链，包括 ETH 和 BTC，都很烂，只有 PoS 是必要的。”

3.以太坊中的POS——Casper协议

首先，Casper 参考了以太坊的 POS 协议。 简单来说，就是用持币人的投票代替“挖矿”，以更快、更少点、更绿色的方式实现节点间的共识。 Casper的运行机制与其他POS有些不同。 Casper 将作为智能合约运行在整个系统中。 过程如下：

1）任何人都可以锁定一定数量以上的ETH（最低1000），成为验证者（Validator）。 验证者有权验证（Validate）区块。 当他们验证一个区块时，他们觉得这个区块是合法的，可以加入到区块链中，验证者需要对这个区块下注（Bet or Vote）。

2）如果区块被加入链中，验证者将获得ETH奖励

3）如果验证者选择了错误的区块以太坊结束后，他所有锁定的ETH将被收回。

这是最特别的一点：Casper协议可以惩罚恶意节点！

为什么要有这么严格的惩罚机制？ 其实道理很简单，这是一种有效解决Nothing at Stake攻击问题的方法。

Nothing at Stake指的是早期POS系统中的一个普遍问题。 当一条链出现分叉时，如果没有惩罚机制，一个最理性的Validator验证者会选择押在所有链的新区块上。 因为这样一来，不管最后采用哪条分叉链，他都会得到奖励。

这会造成的问题是，这两个分叉很难最终决出胜负，因为所有节点都会根据自己的利益，选择投票给自己认为可能获胜的区块，极少数节点只会投票给一。 概率最高的块。 因为链上的冗余度会很高，整体效率会降低。

这不会发生在 POW 中。 因为在POW中，这样做会分散矿工的算力，减少收益，所以没有矿工会选择这种方式。

因此，Casper协议的惩罚机制可以惩罚为自己的利益投票给错误区块的验证者，没收ETH的方式会促使每个验证者避免不合理的投票。

Casper协议除了让投票有条不紊地进行之外，还可以让各个验证者共同维护主网，也可以防止以太坊被攻击。

在 POW 机制中，网络中节点选择成为诚实节点或恶意节点的成本没有区别。 如果一个节点一直作恶，最多只是浪费电费而已。 Vitalik 还直截了当地用了“Spawn Camp Attack”这个词来形容这种攻击； 但是在Casper中，当一个节点作恶一次，所有的保证金都会被没收。

如果对 POW 进行 51% 攻击，攻击者可能有足够的硬件来承受无限攻击（Spawn Camp Attack），因此社区必须改变 POW 算法来抵消 ASIC 大功率矿机的影响。 当POS算法遇到51%攻击时，社区成员可以协调少量的UASF（紧急共识名称为“user-activated soft fork”UASF，用户激活的软分叉。这个概念的作者认为隔离的命运验证等方案交给矿工，手上会有很多问题）去恢复，社区可以无限次进行修复操作。 因此，使用POW共识机制来恢复账本的运行要比POS共识机制困难得多，因此POS可以在更高的攻击频率下达到同等的可靠性，并且能够以远低于POS的成本达成共识。 POW 共识。 （记得币安被盗的时候，CZ在推特上说要回滚比特币的爆款推文，让无数矿工揪心（泪）愁（力）。USFA这个概念的作者一开始也是想把隔离验证等方案在矿工手中的命运会造成很多问题，矿工激活软分叉存在政治和技术问题，很有先见之明）与POW相比，Casper协议的优势在于事实那当攻击者想要对以太坊发起攻击时，就相当于放火烧掉了大面积的自有矿场，这会让攻击成本变得异常高昂！

ETH开发团队目前有两个Casper项目在进行中，分别是Casper FFG和Casper CBC。 Casper最终会以什么样的形式出现，目前还不得而知，因为Casper还有很长的路要走。

Casper FFG：Casper the Friendly Finality Gadget

FFG项目由Vitalik亲自牵头，目的是完成一个PoW和Pos的混合（Hybrid）共识机制。 这是为了完成从 POW 到 POS 的过渡期。 他的设计是在每产生 50 个 PoW 区块后，通过 PoS 做出最终决定。 这种混合共识机制有助于向社区中的人们普及 POS，最终可以真正将以太坊变成 PoS。

Casper CBC：Casper the Friendly Ghost：构造正确

该项目由 Vlad Zamfir 领导，当人们想到 Casper 时，他总是第一个出现的人。 什么是 CBC 协议？ 您动态地派生协议。 获得完整协议的一种方法是运行 Vald 所谓的“理想对手”估计安全预言机，它运行：

1) 为合理估计的错误引发异常。

2）列出将来可能发生的所有错误。

4. POS将如何改变以太坊的挖矿方式

挖矿是 PoW 共识的主要功能。 在PoW共识机制中，所有参与数据维护的矿工都需要进行挖矿和购买挖矿设备。 以太坊提出的 PoS 模型最终将终结以太坊原有的挖矿模型。

这不仅会对以太坊网络产生影响，还会对其他区块链网络产生联动影响。 这是因为之前在以太坊区域挖矿的矿工，在未来的某个时候，会将他们大量的挖矿设备转移到其他区块链网络上。 根据F2Pool的数据，目前整个以太坊网络的算力约为180TH/s。 一旦以太坊转型为POS，以太坊的算力将切换到另一个主网，这必然会为下一个区块链网络创造大量数据。 哈希能力（计算能力）。

5、POW+POS混合挖矿机制

虽然以太坊开发团队正在致力于将以太坊从 POW 转换为 PoS，但在以太坊网络真正完成转换之前，混合 PoW+PoS 模型更有可能被采用。 事实上，拟议的 Casper 协议建议在此阶段每 100 个区块使用 PoS。 此外，正如其白皮书所述，“Casper 仍然不完美”，因此尚未准备好完全发布到网络中。

在POS模式下，矿工的“挖矿”收益与其币龄成正比，与电脑的运算性能无关。 根据 Vitalik 的说法，POS 共识算法将寻求在不浪费电力的情况下虚拟复制比特币的挖矿过程。

原则上，目前混合挖矿的思路是，未来以太坊系统会交替运行在POW和POS两种共识机制中，因此部分交易区块（1%）的数据会受到POS的保护，其余的仍在战俘中。 而如果这个计划得以实施，意味着POS将首次在以太坊上使用。

混合挖矿的提议将为 Casper 协议的这种共识模型的缓慢实施提供一些时间，而不会立即使以太坊面临网络安全漏洞的风险。 这也预示着目前的以太坊矿工将有足够的时间准备转向POS。 但是，仍然可以预见，在未来的某个时刻以太坊结束后，以太坊区域将不可避免地转向 POS。