Staking：PoS时代下的挖矿新浪潮 | PoS系列(一)

显示全部楼层 · 发表于 2019-6-11 20:00:03

PoS时代已经来临？
2019年3月1日，据Etherscan显示，ETH区块高度超越7280000，君士坦丁堡升级已完全启动，这个在去年7月就已测试的硬分叉升级一直以来命途多舛，启动时间数次跳票，在经历了开发障碍、安全漏洞等种种，以及ETH核心开发者四次出面宣布推迟之后，终于得以上线。这也意味着，ETH经过5年发展已来到其第三阶段“大都会”的最后时刻，即将走向其白皮书计划的最终阶段“宁静”，而这也意味着，这一全球第二大加密货币网络与公共区块链平台，将由PoW共识机制切换为PoS共识机制，这一转变将会是ETH今年最重大的议题。
“大都会”的结束与“宁静”的开始将是一段极具历史意义的时刻，从这一时点往前看，从“前沿”到“家园”到“大都会”，ETH的矿工们为了记账可以达成共识，日夜将源源不断的电力用于猜数游戏，手中的“矿锤”升级换代，从CPU到显卡到ASIC，再到发展出算力矿池这样的庞然大物。然而随着Casper协议的上线与完善，原有的ETH矿机终将蒙尘，在新机制下持币人即是交易的验证者，大家在质押、投票、验证的过程中友好地完成了账本的统一：不需要过多的能源消耗，而是靠随机方法、权益的质押和惩罚机制。这便是PoS的魅力。
ETH的共识机制转移并不是PoS共识机制的滥觞，早在2012年首个基于PoS共识的项目点点币（PPDavinci）便已诞生，期间又经历了混合共识、纯PoS、BFT+PoS等发展阶段，并衍生出DPoS、LPoS等多个变种，这里的发展历史与衍变趋势很有意思，我们下次再详述。到现在7年的时间过去，我们总览一下现在市值排名前50的大币种，应用PoS或PoS混合共识的币占到16种，约占32%，其中有柚子、Cardano、Tron等跻身市值前十的大币，有达世币、Bitshares、小蚁、量子链等老牌公链，还有XTZ、Cosmos等热门新人，再放眼望去，Polkadot、Algorand、IoTeNPXS、V system、IRISnet等极具关注度的新项目无一例外地也均采用了PoS共识。

数据来源：https://DACmarketcap.com/ 截止 2019 年 6月 11日

PoS共识技术愈发完善，衍生类型百花齐放，在吞吐量、延迟、速度、能耗等方面的性能表现优秀，应用PoS的公链在数量与质量上呈赶超PoW之势，而ETH正处于转型PoS的关键时点。这令我们确信，我们正有幸见证一个新共识时代的开启。

什么是PoS？

PoS是Proof of Stake的缩写，也即权益证明共识机制。要想理解权益证明的概念，我们不妨先回顾一下共识机制在区块链中的作用。众所周知区块链的本质是一个去中心化的账本，在没有中心管理者的情况下如何实现所有记账节点的记账统一，这就需要用到共识机制。在现有的区块链系统中一般通过随机选取一个节点来出块的基本思想来解决这一问题，在以往的PoW共识中是依靠不可预测输出结果的哈希函数来实现这一随机性的，只有不停通过大量计算来试出目标结果才能拥有出块权，这样的小概率造成的随机性使得作恶者无法连续多次出块生成长链，从而保障了账本共识的唯一性与不可篡改性。我们熟知的BTC、LTC，以及现在的ETH，都是通过这种机制来保持账本一致性，使得矿机产业得到了迅猛的发展，矿机为了计算哈希函数的数学游戏不可避免的需要使用大量的电力，随之而来产生的就是大量的电力浪费，以及CPU、GPU、内存的消耗，这也是PoW机制一直以来为人诟病的一点。
在PoW的世界里所有矿工都在出块，而通过玩哈希函数这样不可捉摸的谜题来完成随机选择。而在PoS的世界里如果做这样的对应总结的话，随机选择是由同样不可捉摸的人行为来完成的！PoS机制下所有节点也同样在出块，而持币人通过验证投票的方式选择区块，票数与持币人的持币量挂钩，持币越多意味着权益越多，其话语权也越大，这便是PoS名字的由来。当然经过历年的发展，PoS随机选择方法产生了诸多变种，Cardano提出的乌罗波罗斯算法通过直接产生随机数的方法，通过系统随机选择出块节点，而柚子的DPoS机制则通过让持币人为超级节点而不是每个区块投票的办法，减少了持币人投票验证的难度，也提高了投票的参与率。XTZ使用的LPoS、Cosmos使用的Tendermint也都是对既有PoS机制的革新，发展出增发奖励机制、抵押金机制、slash机制等，以应对PoS刚提出时被发现的“Nothing at Stake”、长程攻击等问题。对于现在的PoS公链而言，持币人参与投票、验证、奖励分配的流程更加完善而规范，各公链参与投票验证的比率得到了大幅提升，基于PoS机制运行的主网的稳定性得到了验证。

Staking在PoS共识算法中的意义
Staking一词由Proof of stake中的stake（权益）转化而来，其含义为上述PoS共识产生过程中持币人质押数字货币来投票的动作。由于验证每个区块内容并进行投票是一个需要一定门槛的操作，不仅需要较好的计算机配置，还需要24h在线全连接，这对于大众持币人来说并不是一个简单可持续的事情。因此现在的主流PoS公链均考虑了验证全节点与持币人两种角色，对节点设置高门槛高要求，而持币人可以通过投票给节点的方式参与验证，并获得验证奖励的分红。比如柚子、Tron是设置固定数量的超级节点/代表，以投票排名；XTZ、Cosmos等是对节点缴纳抵押金有要求，而不限制节点的数量。
持币人将所持币质押，投票给节点，并与节点一同分享出块或验证区块得到的奖励，这样的过程就叫做staking。由于不同项目侧重的过程不同，国内也可能翻译成投票、质押、验证等种种，但本质都是按持币量行使投票权并获得收益。Staking是PoS机制下不可缺少的重要环节，其对公链和持币人都具有重要的作用：
1. 对于公链而言，staking越多价值越高。越多的人参与staking，也就意味着每个区块的共识一致性得到了更多的保证，staking量的多少基本等同于PoW公链中算力的大小，staking量越多，公链稳定性越有保证，这条公链的价值也就越大。
2. 对于持币人而言，staking是权益保值增值的最佳手段。为了鼓励持币人参与staking，公链一般都会增发代币作为区块生成的奖励，staking的持币人可以分得奖励，而不参与staking的持币人相当于白白浪费了收益，而蒙受代币增发带来的通胀损失。现有主流PoS公链的年增发率平均在5%以上，Cosmos的增发机制尤为独特，当全网staking比率低于2/3时增发22%，高于2/3时增发7%，相当于逼迫未staking的持币人眼红于高膨胀率，保持全网staking比率高于2/3来保持稳定。

各网络已质押加密货币市值一览
图表来源：https://stakingrewards.com/global-charts 截止 2019 年 6月 11日

Staking：PoS时代下的挖矿新浪潮
公链增发代币奖励Staking的机制正如同BTC用1个区块25个BTC来奖励它的矿工们，而后者在过去10年中发展起了庞大的挖矿产业，催生出AntPool、F2Pool这样的矿池巨头以及比特大陆这样估值过百亿美元的大独角兽。在PoS时代下，staking必将诞生出不输于矿机挖矿产业的新经济生态。
还是以Etheruem举例，随着ETH“宁静”阶段的来临。从PoW共识转向PoS共识必将使得目前使用矿机挖以太坊的场景逐渐消失，取而代之的是以太坊的现有持币人通过“staking”进行挖矿，实际上，君士坦丁堡升级就将每区块3个以太坊的奖励降为了2个，一切都在为PoS转型做准备。
在staking经济中最重要的角色有两个：节点与持币人，可以预见会在各大主流公链布局节点的巨头矿池的出现，它们会如同算力矿池吸引矿工携带算力加入一样，在PoS时代下鼓励众多持币人将币的投票权押在自己的矿池中，竞争出块权并分享收益。从模式上来看，这更加接近于传统基金吸收资金用于投资获得收益再分红的模式，实际上，现在的公链各大节点也都推出标明预期年化收益率、类同定期或活期的产品。
同时围绕节点与持币人这两个角色还将发展出配套服务产业。如为机构节点或个人节点提供运营服务的公司，在今年2月专注于PoS领域为机构提供服务的初创公司Staked.us已完成450万美元种子轮融资，资本方预期今年PoS项目将达到所有项目的25%，而staking预计能带来25亿美元收益。面向个人持币人将衍生出各种委托代理服务，帮助持币人进行staking投票与资产管理，现在跑步进场的机构包括火币矿池、HashQuark、Infinity Pool、Cobo钱包、Wetez等。
对于个人投资者而言，在PoW时代挖矿需要购买单独的矿机，并还需要对场地、用电进行特殊的考虑，门槛过高，不禁使得错过CPU挖矿时代的众多投资者们追悔莫及。但在PoS时代，持币人与矿工角色重合，再加上验证节点这一功能性角色的建设，使得持币人挖矿不再需要过高的计算机硬件要求，真正做到人人可挖矿，买币即可入场，挖矿流程如同押币获得利息，押币越多、时间越长则利息越多，模式简单易于理解。目前各大主流PoS项目的staking收益率（币本位）平均值在10%左右甚至更高，这样的收益高于传统投资理财收益率，而随着牛市逐渐苏醒，币价上涨还会带来更高的价值收益。

数据来源：https://stakingrewards.com/global-charts
公链是区块链行业的重要基础设施，其性能升级与共识机制的转变将广泛地影响区块链生态。随着PoS时代到来，Staking将替代原有算力挖矿行业诞生新生体系，围绕节点与持币人两个重要角色必将衍生出新的发展机会。

参考资料
韩璇. 区块链技术中的共识机制研究[A]. 中国计算机学会.第32次全国计算机安全学术交流会论文集[C].中国计算机学会:,2017:6.
Sunny King, Scott Nadal. PPMXM

eer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of- Stake[EB/OL]//https://peerDavinci.net/assets/paper/peerDAC-paper.pdf,2012

来源：哈希未来

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