6.19.23
一、POS是什么？
POS是区块链领域中共识机制下的一种算法，全称为Proof of Stake，算法核心为权益的证明。
二、为什么会产生POS?
因为POW存在缺陷。对于PoW，由于矿场的出现及挖矿设备性能的不断提升，算力开始集中，节点数和算力值渐渐不适配，同时旷工持续挖矿进行的重复性Hash计算没有任何实际或者科学价值，而且还有一个更大的问题，作恶是没有成本的，旷工的恶意攻击并不会对旷工下次记账并获取相关权益（比特币）产生任何影响，鉴于此，人们提出了PoS。
三、原理
参与者预先放一些代币（利益）在区块链上，类似将财产存储在银行，这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相应的利息。用户只有将一些利益放进链里，相当于押金，用户才会更关注，做出的决定才会更理性。同时也可以引入奖惩机制，使节点的运行更可控，同时更好地防止攻击。
核心公式：计算币龄
Coinage = 币的个数 * 每个币的剩余使用时间
E.G.拥有100个币，共持有30天。则：
Coinage = 100*30 =3000，则：
1、在竞争开始前，你将3000币龄作为筹码下注，并成为记账验证者，
PoW机制会随机选出一个记账者，刚好是你，你开始记账并完成。
2、你的3000币龄被清0.
3、你获得利息=3000 * 5% / 365 = 0.41个币（每被清空365币龄，你将会从区块中获得0.05个币的利息）。
四、实现方式
开始竞争出块记账前，拥有权益的节点将自己的权益放入PoS机制中，同时身份变为验证者，PoS机制根据验证者下注的多少，采用随机的方式选出一个记账者进行出块记账。此处随机并非真正的随机，一般跟下注的权益成正比，谁的权益多，出块难度就越小，获取记账权的概率就越大。如果选出的记账者在一段时间内没有记账，PoS机制重新选择记账节点，当出块完成，开始进入下一轮的记账。
1、简单系统
E.G. Peer Coin（点点币，PPC）、新星币(Nova Coin，NVC)、黑币（Black Coin，BLK）、NextCoin（未来币，NXT）.
2、设计系统
（1）基于拜占庭容错的权益证明
（2）基于链的权益证明
E.G. ETH Casper、ADA的Ouroboros.
五、运行机制
1、加入PoS机制的都是持币人，成为验证者（ validator）。
2、PoS算法在这些验证者里挑一个给予权利生成新的区块。挑选顺序依据持币的多少。
3、如果在一定时间内，没有生成区块，PoS则挑选下一个验证者，给予生成新区块的权利，以此类推，以区块链中最长的链为准。
六、优缺点
1、优点
（1）可解决POW中算力资源浪费的问题。
（2）性能高。
（3）更加安全。
为什么PoS更加安全？
在指定时间内，在POS体系中，即使你拥有了全球51%的算力，也未必能够进行51%攻击，因为，有一部分的货币并不是挖矿产生的，而是由利息产生(利息存放在POS区块中)，这要求攻击者还需要持有全球超过51%的货币量。这大大提高了51%攻击的难度。
在PoS机制下，持有币越多，越容易获得记账权，接近于赢家通吃的感觉，但持有的币越多，越接近于一个诚实的节点，因为破坏整个网络带来的损失也越大，即假设富人不会做恶，毕竟做恶的目标是钱，若你富有，自然就没有做恶的动力。
（4）不用担心算力集中导致的中心化出现。
（5）避免货币紧缩。
2、缺点
（1）币无法发行
币龄的计算公式中，假如一开始挖矿，只有创始区块中有币，也就是说其他矿机是没法参与挖矿的，因为币的个数这个值对他们来说永远是零。
（2）记账权易得
①囤积时间手段
币龄其实就是时间，一旦挖矿者囤积一定的币，很久很久之后发起攻击，这样他也将很容易拿到记账权，需要给每个币设置一个时间上限。（与其安全性矛盾？）
②囤积代币数量手段
币的数量因素会影响记账权的得到与否，很多挖矿者还会囤积代币，给代币造成流通上的缺陷。
目前有些平台引入币龄按时间衰弱的方案来解决这一缺陷（例如：瑞迪币）。
③囤积离线时长手段
④无成本利益问题
解决方法：Csaper协议
原理：对恶意制造者加以惩罚。
实现方式：
[if !supportLists]l [endif]验证者押下一定比例的他们拥有的以太币作为保证金。
[if !supportLists]l [endif]然后，他们将开始验证区块。也就是说，当他们发现一个可以他们认为可以被加到链上的区块的时候，他们将以通过押下赌注来验证它。
[if !supportLists]l [endif]如果该区块被加到链上，然后验证者们将得到一个跟他们的赌注成比例的奖励。
[if !supportLists]l [endif]但是，如果一个验证者采用一种恶意的方式行动、试图做“无利害关系”的事，他们将立即遭到惩罚，他们所有的权益都会被砍掉。
正是利用了这样的对赌协议，帮我们对恶意制造者加以了惩罚，使得我们的区块链尽量保障不会产生分叉。
七、存在的问题
1、链叉问题
（1）什么是分叉？
在原有区块链基础上，按照不同的游戏规则在某个块后分裂出两条区块链，相应的一个币变成两个币。
（2）为什么会分叉？
因为当区块链网络中发生意见分歧、协议改进时，就有可能产生分叉（协议分叉）。还有一种产生分叉的可能是人为地发起分叉攻击，故意造成分叉。在协议分叉情况下，根据分叉后的区块链是否兼容旧的区块链，分为软分叉（限制协议）和硬分叉（两条平行的链）。
解释：因为系统需要升级更新迭代，而在去中心化系统中，升级需要取得链上各节点或者交易方达成共识，如果某项决策有2/3的人不同意，则会出现创造新的协议与分支区块的情况，即分裂。
（3）怎么实现分叉？
①理论上
以两个案例说明
案例一：2016年6月，以太坊项目The DAO被黑客攻击，损失了价值超过6000万美金的ETH，随后以太坊团队通过回滚的方式“追回”了被黑客盗取资产，但一部分社区成员认为此举有违区块链不可回滚、不可窜改的基本精神仍旧坚持维护旧链。自此分裂出以太坊（ETH）和以太经典（ETC）两个独立的区块链项目，对应不同的共识理念。以太坊持币者在分叉后除了原有的数字货币（ETC）外，还可以获得1:1数量对应的分叉币（ETH）。
案例二：2017年8月，为解决比特币交易拥堵、手续费奇高等问题，比特币核心开发团队bitcoincore提出“隔离见证 + 闪电网络”的扩容方案，但另一派则认为应该直接在链上扩容，支持大区块（将区块大小提升至8M）。由于扩容方案理念不一致，于是在UTC时间2017年8月1号，位于比特币区块高度478558，比特币网络发生了"分叉"，比特币区块链分裂为BTC以及比特币现金BCH两条链。比特币持币者在分叉后除了原有的数字货币（BTC）外，还可以获得1:1数量对应的分叉币（BCH）。
②技术上
新协议
（4）有什么影响？
①可以通过分叉的形式给区块链更多可行性方案探索与验证的机会。
②分叉对原有投资者来说也是一个利好，除了原有数字资产不变还可以分得相当数量的分叉币，不论分叉币后续成功与否，都基本没有风险。
③分叉过多或频繁分叉会导致社区混乱，社区成员间很难达成共识，同时也有违区块链“不可篡改”的精神。
2、远程攻击问题
3、卡特尔形成问题
即区块链的寡头垄断，由于PoS共识算法是谁“富有”，谁就有更大的话语权，这样少数富有旷工之间的“协调”将导致寡头垄断的形成。
https://blog.csdn.net/qq_38491875/article/details/109045776
