起底 PoS 共識的前世今生，展望 Staking Economy 新時代_POS

PoS及Staking都不是一個新的東西，早在2011年PoS的概念就被提出，中間經歷了多個階段逐漸演化到今天百花齊放的PoS公鏈，以及火熱的StakingEconomy。過往的PoS項目有著對礦工激勵性不夠的問題，技術安全問題及中心化問題，后期的PoS項目不斷地根據過往問題而演化，目前看到成熟的有兩個方向，一個是DPoS,另一個是PoSBFT，PoS帶來了比PoW更好的效能，同時為了吸引早期參與者維護網路安全，現在的增發率普遍在5%-25%之間比過去的1%-2%高出許多，這可能也是一部人開始吹捧Staking經濟的原因，回顧歷史可以讓我們看的更遠，我們一起見證PoS的新時代。

原文標題：《解讀：第二章PoS發展史》作者：卡咩

一、PoWPoS

一個名為QuantumMechanic的人，2011年7月11日在Bitcointalk論壇首次提出的ProofofStake，當時還沒有PoS的簡稱，是對ProofofWork提出來的。文章預見性的提出了很多現在仍在使用的方案，諸如由持幣量代替算力權重，委托權益，獎勵分配等等，還有一些詞匯像Delegate、Vote、VotingPower等，在2018年的今天我們仍然能看得到：

https://bitcointalk.org/index.php?topic=27787.0

那時候，人們對于PoS的提出都感到非常的興奮，這種興奮一直持續到今天，很多后起的項目都開始研究PoS算法的區塊鏈，甚至很多已有的項目都開始考慮轉型PoS，以太坊就是最典型的例子。從提出到落地，大概經歷了1年左右的發展，2012年8月19日，首個基于PoS共識的區塊鏈項目點點幣誕生，Token代號PPC。點點幣的出現真正代表了PoS從紙面走向了工程實現的里程碑。

點點幣是一種類似BTC的電子貨幣，SunnyKing在最初設計的時候，可能因為時間過短，沒有想清楚如何解決PoS機制下出現的問題，也可能是PoW共識在人們的思維方式里面占據著主要地位，點點幣的共識實際上是基于PoWPoS的混合共識，而不是純PoS的共識，混合共識里面保留繼承了大量PoW的設計，PoS算法在其中所起到的作用實際上并沒有想象著那么大。但畢竟是第一個將PoS共識工程化到區塊鏈中的項目，在點點幣的白皮書里面，我們可以看到很多新的概念，幣齡，隨機數參數，PoS的checkpoint等等。

BIT Mining Limited宣布推出新一代狗狗幣和萊特幣礦機:金色財經報道，加密礦企BIT Mining Limited宣布推出最新一代狗狗幣和萊特幣礦機，型號為LD4。BTCM自主研發的LD系列ASIC礦機，專為在DOGE上挖礦而設計和具有峰值哈希率和能源效率的LTC區塊鏈。LD4的功率效率新記錄為0.71W/MH，比LD3型號的0.73W/MH 有所提高。通過利用最新的技術進步，LD4的峰值輸出可以達到5GH/s，遠高于LD3達到的4800MH/s?[2023/5/1 14:37:03]

混合PoWPoS共識是PoW過渡到PoS的一種過渡階段。在2009~2014年期間，比特幣的PoW還是具有較高的權威性，大部分人對PoW的印象里面，除了浪費資源和效率稍低一點之外，并沒有太大的致命性問題，而且很多基于比特幣的二代PoW，像萊特幣，僅僅因為縮小了區塊時間而備受推崇。可以說點點幣的設計還是站在了比特幣PoW的肩膀上的，并繼承了很多好的策略，像激勵措施，分叉保護，共識實現，分發策略等等。但是由于PoS共識的實踐過程過短，PoS在點點幣的實現中以探索的成分居多，所以說這種混合共識其實算是一種過渡方式。

二、純PoS

PoS在不斷發展，繼點點幣橫空出世之后，純PoS共識成為了人們重點的研究方向。在點點幣發布后一年左右的時間，2013年9月28日，一個賬號名為BCNext的人在Bitcointalk上宣布啟動Nxt項目的眾籌。

Nxt是一個100%PoS的項目，沒有PoW共識同時存在。Nxt的亮點在于沒有和其他的山寨幣一樣，簡單復制比特幣代碼，然后改變哈希機理，縮短區塊之間的時間、或是改變啟動難度，而是基于自己全新編寫的算法的區塊鏈。強調100%的PoS挖礦，沒有預挖。PoS里面要求的股權也完全由捐贈來決定總量和分配，用捐贈的方式把PoW的分發直接分配了。

眾籌持續了21天，有73個用戶參加，總共捐贈了21個BTC，一起瓜分10個億Nxt，2013年11月24日，Nxt發布主網，預示著首個100%基于PoS共識的創世區塊在Nxt上誕生。

Nxt的發展并不順利，論壇對Nxt記錄歷史停留在了2014年5月12。Nxt的沒落歸結于太過于中心化的開發，代碼質量和速度一直跟不上，只有3個開發者并不能完成眾多投資者的預期，雖然主網功能的開發順序有社區投票，但是Nxt還是慢慢的走向了眾多投資者的詬病，市值在2014年6月5日達到8千萬美元市值的高峰后，留下一地雞毛。但無論怎么說，和當初眾籌的21個BTC比較起來，簡直是一個天上一個地下，對比同時期起來項目，真可謂是老來迎新春。再看同時期的點點幣和黑幣，它們可就沒有那么好過了。

Newman Capital創始人Adrian Lai：將加大投資香港本土Web3項目的力度:4月10日消息，在《大浪淘沙 | Web3 連續創業者香江對話》圓桌論壇中，Newman Capital創始人Adrian Lai在回答香港發展Web3的優勢是什么時回答，香港是一個國際金融中心，是鏈接東西方的紐帶。此外，Newman Capital將加大投資香港本土 Web3 項目的力度，除資金外還將給予項目方其他支持。（foresight news）[2023/4/10 13:54:24]

黑幣，最早于2014年2月24號開始公布計劃，宣稱是基于純PoS搭建，但實際也是PoWPoS混合共識。那為什么在純PoS這里說混合共識，是因為黑幣上運行的PoW只持續到10000個區塊高度，按照1分鐘一個塊，挖礦時間大概是一個星期左右，隨后整個區塊的驗證將不再接受PoW的挖礦，轉而形成PoS的挖礦，從這個角度，加上時間順序，我把黑幣也歸結到了純PoS的陣營中。

PoW挖礦總量最大是10,000,000，進入PoS之后每年通脹1%。純PoS有更短的區塊間隔，更合理的鑄幣方式，從而吸引了很多早期的人進來挖礦，甚至有很多專門做礦池的開始在論壇收幣做驗證人。那時候，PoS這種新型共識的確吸引了很多人的眼球，不需要電腦，不需要GPU，只要持幣就可以獲得獎勵。

但黑幣的好景也沒有持續多長時間，在2014年4月14號，短短不到2個月時間，就將近2千萬美元的市值，后一路下挫，幾經周折，還是沒能逃過摸底的厄運。而因為市值的下挫，1%的增發獎勵對于PoSStaking的人來說，也顯得杯水車薪了。

雖然，2016年新的一批開發者又重啟了對黑幣的開發，并花了重金請來正規軍，公司化，全面宣傳，但是，黑幣以及它的PoS也沒再回到主流世界的視野中來。還記得黑幣經典的宣傳語，簡直如教科書般的存在：第一個基于純PoS幣，公平啟動，沒有預挖，沒有ICO，以社區為中心，重新回歸，比以往更好，比以前更強。

Thefirstfair-launchpureProofofStakecoin.Nopremine.NoICO.Communityfocused.Backagain,betterthanever,strongerthanbefore.

2014年7月18日，一個和黑幣共識類似的幣，叫影子幣，是一種基于聊天匿名的應用幣，也基于PoWPoS混合共識，PoW只挖31000個塊，隨后進入PoS，但是和黑幣不一樣的是，影子幣看到了激勵的不足，它提高了每年的通脹率，把黑幣的每年1%提到了每年的2%。但進入2015年后，應用幣的價值遠遠還看不到，加上熊市到來，影子幣很快就消失在人們的視野中了。

Bitso與Africhange合作開展加密匯款業務:金色財經報道，拉丁美洲加密貨幣平臺Bitso今天宣布與匯款平臺Africhange合作，以促進從加拿大到墨西哥的跨境交易。Africhange在加拿大擁有超過1.5萬用戶。Africhange于2020年12月推出服務，正在幫助利用區塊鏈技術為加拿大用戶提供服務。（finextra）[2022/9/7 13:12:50]

我總結了整個PoS的歷史，發現很多基于PoS的項目，基本都出現在2012~2014年，那時候加密貨幣市場處于上漲周期，帶富了一批項目，一批人，很多人雖然都為項目的探索買了單，但是總體上來說在那段時間周期，大家在紙面上都是很好看的。到了2015年~2016年，幣圈進入了大熊市，很多項目和開發者就進入了冬眠過冬階段，也很少有項目再出現吆喝捐贈，IPO或者ICO了，PoS的研究也在市場上消失了一段時間。

排除市場大周期的原因，我們歸結那段時間PoS機制幣種失敗的原因，點點幣，Nxt，黑幣，影子幣都是PoS很早期的探索項目，技術上并未完全考慮全面，另外，對于PoS中Staking的激勵太小，無法支持驗證人的成本，還有就是去中心化的運行模式在PoS上的應用并不想PoW上那么完善。

年1%~2%的增發比例無法讓礦工維持，特別特別是在熊市階段。這種初創的PoS增發模式，在很多人開來還是足夠新鮮的，在初始可能爆發的幣價上來看，增發的初期利益只是一個非常重要的誘因罷了，但當投資者面對幣價無法帶來預期的收益之后，低激勵變成了一種雞肋。礦工看不到收益，自然無法參與網絡驗證，那么網絡要不發生堵塞，要不就是慢性死亡，潛在的攻擊成本越來越低。

另外，多數項目的啟動都是幾個開發者甚至1個開發者發起的項目，Bitcointalk發起一個話題，大概描述要做什么，100%PoS，1%獎勵......然后就沒有然后了，初次上線后，開發者像中本聰一樣隱匿，這樣的結果，帶來的不是像比特幣一樣的繁榮，而是死亡。

至此，這是PoS的發展第二個階段。

三、委托PoS

委托PoS，也稱作為DelegateProofofStake，DPoS，其雛形誕生在2013年12月8日，DanielLarimer在bitsharetalk首次談及用投票選擇出塊人的方式，代替PoS中可能出現的選舉隨機數被操縱的問題，描述是這樣的：

美聯儲哈克：加息50基點仍將是一個大的幅度:8月25日消息，美聯儲哈克表示：我們需要采取限制性政策立場，到今年年底我們就會做到。希望看到美國經濟增長率達到3.4%以上，然后可能企穩一段時間，但如果數據不斷表明我們需要加息更多，我們應該這樣做，加息50基點仍將是一個大的幅度。控制通脹，這是首要任務，9月FOMC會議上尚未決定加息50個基點還是75個基點。[2022/8/25 12:48:33]

我最近有一個可以用的點子，但是我還不能完全確定是否可行。為何不讓持幣人選出簽名區塊的驗證人？持幣人用幣天投票給簽名人，當簽名人簽名的時候會消耗投票人的幣齡。沒有人會被允許在100個區塊里面簽超過1個的區塊數。這個點子可能會有潛在的問題，但是我會把它加入我的點子庫。

Irecentlycameupwithanothersystemthatcouldwork,thoughIamnotfullysoldonit.Whatiftheshareholderselectedpeoplewhowouldsignblocks?YouvoteforthesignerswithCDD.WhentheysigntheyspendtheCDDtheyaccumulatedfrompeoplevotingforthem.Noonewouldbeallowedtosignmorethan1in100blocks.Thisplanhasmanypotentialproblems,butIthoughtIwouldaddittotheideapool.

這就是委托PoS的雛形，這個系統被成功的運用到了比特股上，比特股社區對DPoS的宣傳語是：DPoS不僅解決了PoW的浪費資源問題，同時還解決了點點幣和未來幣的PoS問題。在當時看來，DPoS的確是一種解決方案。雖然比特股的發展也非一番風順，Dan最終還被踢出比特股的社區，但不可否認的是，委托權益DPoS共識在未來一段時間里，為PoS的進一步發展起到了奠基作用。

比特股的DPoS基于石墨烯平臺搭建，這套石墨烯技術后來發展成了DPoS的專用底層，基于石墨烯開發的區塊鏈項目可以直接使用DPoS的共識機制，免去了重復開發的苦惱，像Steemit，EOS，Lisk等都是基于石墨烯平臺搭建的DPoS公鏈。直到現在的2018年，我們仍然可以看到在比特股交易所里面，很多網關資產都是基于石墨烯的DPoS，基于PoS共識的項目在數量上達到了一個數量級。

研究：傳統對沖基金認為監管不確定性是進入加密貨幣的最大障礙:金色財經報道，普華永道的研究表明，更明確的監管和稅法將推動數十家大型傳統對沖基金投資于加密貨幣。

大約三分之一的傳統對沖基金表示他們正在投資數字資產。與去年相比，這是一個顯著的增長，去年只有五分之一的人表示他們接觸過加密市場。去年的調查結果支持了這種興趣的顯著增加，該調查表明大約 25% 的基金計劃在來年投資加密貨幣。投資于加密貨幣的基金數量的增加與加密貨幣整體敞口的增加不成比例。在那些投資于加密貨幣的基金中，超過一半的基金只有不到 1% 的資產管理規模分配給數字資產。只有五分之一的受訪者表示他們的資產管理規模中有 5% 或更多是加密貨幣。（cryptoslate）[2022/6/29 1:38:59]

的確，DPoS有比較多的優點。DPoS解決了權益使用不及時的問題，是一種讓專業人做專業事情的基本原則，可以理解為是國家治理里面的代議制，或者說是人大代表制度，鄉里鄉鎮的居民通過選舉選出鄉長，然后是鎮長，縣長，省長等等，這種制度最大的好處就是解決了驗證人過多導致的效率低下問題，當然，這種制度也有很明顯的缺點，就是中心化詬病。

比特股的初始節點驗證人大概人數在100人左右，后逐漸減少到30多，EOS的節點驗證人固定在21個人。在去中心化思想被及其推崇的區塊鏈世界里，傾向中心化的項目是容易為人詬病的，很多開發者并不會認同這種委托權益的做法。在2014年開始起源的另外一個項目——Tezos，把去中心化和委托權益更好的結合到了一起。

Tezos的PoS，開發團隊更喜歡稱之為LPoS，但稱之為DPoS也不為過，因為委托權益在Tezos的PoS里是極其重要的一環。為了保證系統安全，PoS希望提高系統代幣的Staking量，這樣攻擊者發動51%攻擊的代價就會變得很大。

Tezos解決了初期激勵不夠大和用戶Staking意愿比較低的問題，用年5.5%的增發來給Staking用戶作為獎勵，同時，用戶可以將自己的權益委托給驗證人，讓驗證人幫助委托人行使權益。驗證人可以收取用戶一點的手續費，作為服務費用，這樣驗證人節點除了自己Staking的獎勵之后，還能得到接受委托的獎勵，這種激勵對于未來幣，黑幣的1%~2%的激勵，高出了很多。

另外，Tezos的委托和EOS的委托有很多方面不一樣，原則上，每一位委托人都可以選擇任意候選人進行投票，但由于Tezos和EOS的投票激勵不同，導致了不同的結果。Tezos上，委托人可以選中任意一個驗證人，投票并獲得收益，而EOS的委托選中的驗證人只有當選不當選的結果，并沒有激勵。

EOS上的當選者有責任和義務代表投票人意志，在大部分節點候選人都誠實的情況下，委托人并不能很好的判斷出來區別，所以投票動機也變得不一樣了。總體上來說，兩種DPoS都是根據持幣的權重占比給與分配一定的權益，此權益是否委托在于持幣人的初始動機，這就是DPoS的精髓了。

Tezos于2018年6月30日上線了主網，目前主網節點數量400多個，驗證人100多個。EOS于2018年6月15號啟動了主網，主網主節點數量21個，備選節點100個。

四、BFTPoS

拜占庭容錯和PoS結合最早是在2014年由Tendermint團隊，JaeKwon提出的。而Tendermint前身，則是基于1988年在麻省理工學院開發的經過驗證的BFT算法，Tendermint進行了優化和改良。但是Tendermint出來之后一直沒有被運營到項目當中，JaeKwon后來創建了Cosmos項目，可以說是基于Tendermin的第一個項目。

按照主網上線時間排序，BFTPoS或者是類BFTPoS的項目應用最早開始于2018年，先是EOS帶著BFTDPoS的上線，然后，Tezos的類BFTPoS的算法在EOS后一個月也上線了。而基于Tendermint的第一個項目Cosmos，則會在2019年Q1上線主網，另外，我現在知道的還有Ethereum，Algorand都會采用了BFTPoS的共識算法，具體的上線時間未知。雖然說Tendermint先出來，Cosmos卻別別人占據了先機，但是不得不說的是后來者基本都參考了Tendermint的設計，所以Tendermint對BFT在項目中的應用還是起到了很好的帶頭作用的。2018年~2019年，會是BFT上線大量項目的共識，百花齊放。

BFT容錯能給分布式網絡帶來了可觀的抗風險能力，還能帶來了較快的區塊確認速度，解決區塊鏈分叉問題，并帶來一定程度的交易的最終確定性，間接的提高了性能。如果說純PoS比起純PoW，僅僅是解決了能源消耗，那么BFTPoS比起純PoS，那就是除了解決能源消耗外，還解決了PoW的交易確認，交易分叉，性能較低等問題，帶來的飛躍是不可忽視的，特別在安全這塊，我們來看Tendermint：

Tendermint中很重要的一部分就是它的共識引擎部分，該共識引擎將BFT和PoS共識結合到了一起，持幣人通過stake獲得驗證區塊機會，簽名完成后，新區塊的驗證通過3輪提交，2輪2/3的投票過程，來達成最終共識。由于投票是在區塊廣播后就開始的，那么當它完成了驗證之后，新區塊即獲得了及時確定性，這和比特幣交易需要6個區塊確認不一樣，Tendermint大大縮短了驗證時間，使得交易能及時生效，提前避免了交易被回滾，雙花等問題的出現。

除了交易確認這塊，同時拜占庭容錯最大能容忍系統中小于1/3的驗證權重宕機，能很好的保證系統運行，可以簡單理解為，只要系統中大部分人是誠實的，不管其他驗證人怎么做，系統還能運行，不會出現停止，宕機的情況。

基于TendermintCore引擎打造的第一個項目叫Cosmos，Cosmos是一個以提供跨鏈功能為目的的公有鏈項目。Cosmoshub是這個項目最重要的部分，也是作為跨鏈總協調方，如果跨鏈生態繁榮，多鏈接入到Cosmos中心，那么這個中心的安全性可見多么的重要。而提到Cosmos，就不得不提到另外一個跨鏈項目波卡，波卡同樣是基于BFT的PoS項目，由以太坊黃皮書撰寫人GavinWood帶領，云集眾多技術牛人，團隊陣容可謂強大。只不過，在作者寫系列文章時，波卡的GRANDPA共識還在不斷改進當中，具體需要等到對于波卡臨近上線的時候才能具體分析了。

目前，已經在運行的Tezos，情況良好，只有一次因為Slash判斷出現問題，導致整個網絡暫停了出塊，原因共識機制有部分關系，但是通過手動注入Nonce后解決了問題。除此之外，Tezos運行了小半年，除了受到了低手續費的垃圾交易攻擊外，共識部分并沒有出現過大的問題。

2014年BFT開始引入到區塊鏈分布式網絡，后配合PoS開始開始流行起來，BFTPoS的混合共識已經受到了很多項目的重視，不僅因為BFT這種算法的安全性已經研究了將近30年時間，而且因為這種算法提高系統的抗風險能力和性能，所以我預計未來一段時間內，這種共識會流行很長一段時間。

五、PoS新時代

PoS的研究腳步還在不斷前進，安全、性能和去中心化一直都是PoS所追求的方向。2018年后開始發起的一些新起的項目，我看到了它們身上或多或少都有前人的影子，基于此，要不優化了性能，要不優化了安全性，要不極致的優化不可能的鐵三角。Algorand和Thunderalla是2018后開始走入我的視野的新項目，這兩個項目我認為可以在一定程度上代表了新的PoS時代。如果把PoS的發展分成4年一個輪回的話，恰巧，這兩個項目都會在2022左右開始成型。

Algorand和Thunderalla都站在了巨人的肩膀上。由圖靈獎得主、MIT教授SivioMicali帶領研究的Algorand，專注于新的PoSBFT共識算法，旨在讓驗證人的選舉更加隨機，不可預測，以更好的保證系統的安全為研究方向；Thunderella，由兩位康奈爾大學計算機教授RafaelPass和ElaineShi發起，旨在解決PoS當中的性能擴展問題，目前理論性能最高可以達到1000~2000Tps。

相信2019年會是PoS豐收的一年，眾多2014年~2018年間做的研究將在2019年上線驗證，預示PoS2.0時代的開啟。我覺得我很幸運能經歷PoS兩個時代從PoWPoW，到純PoS，再到DPoS，最后來到BFTPoS新的混合共識里面。我相信，這遠遠不是終點，而是新時代的起點。

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