权益证明 (PoS) 是以太坊共识算法的底层机制。对于那些不熟悉这一变化的人来说，2022 年，以太坊正式转向 PoS 机制，该机制被认为能耗较低，并为实施新的扩展解决方案提供了平台。
在本文中，Ledger Academy 将帮助您以简单而简洁的方式了解以太坊 PoS 共识算法的复杂性，让我们开始吧！
什么是权益证明（PoS）？
权益证明(PoS) 是一种用于保护区块链网络的共识机制。共识机制是所有区块链的支柱，是决定网络如何运作的底层规则。
什么是共识机制？
首先我们来了解一下“共识”的概念。一般来说，共识是一群人达成一致的过程。
在区块链中，共识是网络上的一组节点确定哪些区块链交易有效的过程。共识机制是达成这种一致的方法论。
因此，区块链是一种分布式、去中心化且通常是公开交易的数字账本。区块链上的每笔交易都记录为一个数据“块”，必须通过对等计算机网络进行验证，然后才能添加到链中。该系统有助于确保区块链免受欺诈活动和双重支付的影响。
共识机制有很多种。每种机制的工作方式不同，但目的都是一样的：确保区块链上的交易记录真实可靠。权益证明 (PoS) 是最受欢迎的共识机制之一。
PoS共识机制
权益证明 (PoS) 网络是一种使用质押加密货币来保护自身的系统。每个验证者节点都必须在网络上“锁定”由 ETH 组成的安全存款，才能参与共识。通过使用加密货币作为抵押品，它可以迫使节点正常运行并有助于确保网络安全。
什么是验证者？
验证者节点是区块链网络的重要组成部分。它负责参与权益证明区块链的共识构建过程。验证者节点对新交易区块的真实性进行投票，从而共同确保新区块在永久添加到区块链之前是有效的。同时，一个特定节点被选为当前时间段的“区块提议者”。该节点负责构建新的交易区块并将其广播给其他节点进行验证。
如何验证新区块？
每个验证器节点都拥有相同的区块链历史记录副本。使用这个共同的历史记录，它们评估新的交易区块是否有效。然后作为一个群体对此点进行投票，然后将它们添加到主链。
以太坊网络如何选择验证者？
以太坊权益证明 (PoS) 系统中的验证者选择基于验证者在网络中的权益。具体来说，权益越大，该节点被选中将新区块添加到链中的可能性就越大。
以太坊质押要求
在以太坊 PoS 系统中，每个验证者都必须质押网络的原生代币（在本例中为 32 ETH）。质押 ETH 的要求激励验证者以网络的最佳利益行事。这是因为如果验证者试图颠覆系统，或者无法可靠有效地进行验证，他们就会失去投资。
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什么是最终性？
最终性是保护区块链上交易所需的时间。最终性保证区块链中的特定区块无法更改或逆转。因此，区块内的交易是不可变的。
即使交易被确认为最新区块的一部分，也并不意味着它不能被更改或撤销。在随后的短时间内，交易可能容易受到恶意行为者的攻击，这些行为者试图利用区块链中的弱点。
以太坊权益证明机制下的区块最终性
在权益证明 (PoS) 机制下，以太坊使用“检查点”区块来管理验证者投票。每个时期（验证者提议和证明区块的 32 个时间段，为 6.4 分钟）的第一个区块是检查点。
除了投票支持单个区块的有效性之外，验证者随后还会投票支持整个检查点。如果检查点获得至少三分之二的总质押 ETH 投票，则该检查点将升级。然后，最新的检查点将变为“合理”。较早的检查点由于是上一个时期的目标，因此已经是合理的，现在将升级为“最终确定”。
如果攻击者想要撤销最终确定的区块，他们就必须愿意损失至少三分之一的已质押 ETH。
什么是 Slashing？
削减是 PoS 协议使用的一种纪律制度，用于惩罚任何有害或不负责任行为的验证者。这通常涉及网络扣除部分保证金（他们最初质押的代币）。
为了进一步理解这一点，让我们看一下削减的一些关键要素：
激励验证者
在以太坊 PoS 系统中，验证者节点质押的加密货币总额（32 ETH）充当保证金。由于网络可以“削减”该金额（如果验证者未能正确行事），因此验证者节点有既得利益，会以有利于区块链的方式行事。
防止停机
导致削减的最常见行为之一是停机时间。术语“停机时间”是指验证者离线且无法生成新块的时间段。这可能是由于网络延迟、软件问题或硬件问题造成的。
当验证者宕机时，他们就无法参与共识过程。由于这对网络的整体运行不利，因此网络会通过削减来惩罚验证者。
权益证明（PoS）与工作量证明（PoW）有何不同？
PoW 和 PoS 都是允许加密货币网络在没有中央管理机构的情况下运行的共识机制。但它们实现这一点的方式不同，并且安全性和可靠性程度也不同。
工作量证明：通过能源消耗实现安全
在工作量证明(PoW) 共识机制下，只有通过极其复杂的方程式计算出区块哈希值后，才能添加新区块。矿工可能需要进行数万亿次猜测，才能随机发现该值。这会消耗大量电力。只有第一个实现这一点的矿工才能确认区块并获得奖励。在这个系统中，能源是网络用来保护自身的资源。攻克区块链共识机制所需的大量能源是阻止不良行为者的关键。
权益证明：通过质押代币实现安全
像以太坊这样的权益证明网络通过质押加密货币来确保自身安全。验证新交易的节点无需花费计算能量来解决难题，而是将自己的价值作为抵押品。然后，这些节点高效、诚实地运行，以避免丢失该抵押品。
与此同时，任何想要控制网络的恶意行为者都需要拥有当时质押的 51% 以上的代币。控制网络上所有质押代币的 51% 非常困难，因此这种攻击极不可能发生。这就是保护权益证明网络的共识机制的工作原理。
以太坊权益证明
经过多年的努力，最近的合并现已完成，以太坊向权益证明的过渡现已启动。但整个过程尚未完成，因此其全部影响尚未显现。 以太坊 2.0仍未到来。
在撰写本文时，质押的 ETH 和质押奖励尚未解锁。此外，我们尚未看到一些主要的新可扩展性选项（例如分片）的实施。只有时间才能确切说明在这种新的共识机制下网络的安全性。
了解以太坊的权益证明共识机制将帮助您做出明智的决定，通过Ledger ETH 钱包与以太坊区块链进行交互。知识就是力量，Ledger Academy 将为您提供指导。揭秘保护以太坊这个庞然大物区块链的复杂而强大的共识机制。
