区块链共识机制，POW、POS、POA 详解

POW的全称为Proof of Work，翻译过来就是“工作证明”或者“工作量证明”。

比特币、狗狗币和莱特币等都是基于POW模式的数字货币。就是说挖矿获得多少货币奖励，取决于挖矿贡献的有效工作，也就是说，矿机的性能越好、挖矿时间越长，所获得的货币奖励就越多。

工作量证明的重要意义在于：它迫使货币的产生，需要付出一定的工作量和成本，这就赋予了货币一定的商品属性，使得自由市场这只无形的手能够通过“价格机制”自发地调节货币供应，保证了货币具有稳定的价值，从而使得货币能够获得人们的信任。

POW拥有一个很好的特性：可脱离政治。从共识层面讲，它的数学算法简单透明，并且完全去中心化;从理论上讲，任何人都可以挖矿并产生区块。

但实际上POW也有很大的缺陷，譬如对于比特币而言，POW已经成了一个掏钱才能玩(pay-to-play)的模式，是一个只有能花费大量成本的人才会加入的盈利模式。事实上挖矿的人具有长期的资本支出，以此来实现自己利益的大化。另外，POW非常不环保。POW的收益取决于所拥有的算力(或者说矿机的先进程度等)。算力越高，分给用户的记账机会就越多，因此，算力越高挖矿时间越长，所获得的比特币就越多。这毫无疑问，会带来长期的、激烈的设备竞争。

POS

POS即权益证明或股权证明，全称为Proof of Stake。

与POW机制不同的是，PoS机制是有利息的。比如，在比特币系统中，货币是有数量限定的，由于有比特币丢失等间题。从整体上来，比特币是减少的，即比特币是一个通缩的系统。而在PoS模式中，由于引入了币龄概念，即每个币每天产生1币龄，比如你持有200个币，总共持有了20天，那么此时你的币龄就为4000这个时候如果你发现了1个PoS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365个币龄，你将会从区块中获得一定的利息。因此，在PoS机制下不会产生通缩的情况。另外，与PoW相比，虽然都需要挖矿，但是PoS不需要为了生成新区块而大量消耗电力，也在一定程度上缩短了共识达成的时间。

随着以太坊的性能扩展，POW机制逐渐不再适应其发展需求。以太坊开发者们提出了他们不同于其他POS的Casper协议，在这个协议下，系统可以快速惩罚节点的作恶行为。

Casper的工作机制：

l 验证节点需要在网络上押下一定比例的以太币作为保证金；当他们发现一个可以被添加到链上的区块时，他们将以通过押下质押来验证它。

l 如果该区块最后被添加到链上，那么验证者们将得到一个跟他们的质押成比例的奖励。

l 但是，如果某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。

通过这些苛刻的激励机制，包括惩罚离线的验证者等等，可以让整个网络得以安全运行，为分片的实施提供必要条件。想想看，假设你是一个节点验者将自己持有的ETH作为保证金存入网络，以最大化网络利益的方式来行事也有利于自己的利益；当你知道作恶会使自己损失保证金的时候，你还会那么做吗？

从这张图我们可以看到，目前大部分的以太坊算力基本中心化在几个大矿池手中，大的矿工比其他矿工有更大的机会挖到区块获得奖励；而这意味着大矿工可以获得更多钱，进而买的起更好的设备使用更先进的矿场资源。

我们在经济学上有个规模经济的概念，意思是大的企业可以通过提高产量来降低他们单个产品的边际成本；而大矿工可以通过大规模的矿场来分摊固定成本，另外作为一个更大的经营主体，其拥有更强的议价能力。这就意味着，一个大的矿工投资一万元比一个小矿工投资一万元能够获得更多的哈希算力以及挖更多的币，虽然他们投入的资金是等量的。

但是在POS权益证明机制中，每个人投资一份保证金所需要的资金是相同的，规模经济在这里并不会起到太大的左右，这与我们以往所认知的POS更容易加大贫富差距的观点似乎提供了一个对立面的证据。因此为了防止算力中心化导致矿工作恶的潜在风险也是以太坊转POS的一个重要原因。

POA

POA(Proof of Assets)，即资产证明。

Digix Global通过它的资产证明(POA)协议为实体资产代币化和文档化提供了使用实例。

随着区块链技术的发展，一些传统投资世界的优质资产，比如黄金、房产、古董等，也通过资产上链的方式，在区块链投资世界重获新生。一直以来，黄金因为其价值稳定、抗通胀等特性而广受投资者的追捧。然而，传统的黄金交易市场存在诸多弊端，比如投资门槛高、额外费用高（保管费、储存费、保险费、鉴定费及运输费等费用）、不够灵活便捷、买时容易卖时难等等。这些弊端严重阻碍了黄金交易市场的进一步发展。但是Digix利用区块链技术让传统的实物黄金代币 化，大大降低了投资者的投资门槛，利用 DGX 购买黄金，最低购买门槛降至了 0.1 克。

另外，除了 0.13% 的交易手续费外，无任何其他费用，实体黄金的保管费、储藏费、保险费等所有其他的额外费用，全部由 Digix 公司承担。这对很多实体黄金的投资者而言，着实省下了一笔不小的钱。

DGX 还打通了实体黄金的多渠道购买方式，除了传统的支付渠道（比如 PayPal）外，还可以使用 ETH、DAI（基于以太坊的美元稳定币）等加密货币资产进行购买，购买的时间、地域也不受限制。此外，实体黄金的产权变更也变得更加容易，谁拥有了 DGX，谁就拥有了对应实体黄金的所有权。

实物资产上链的安全性以及标的物的真实性一直是投资者的关注重点，所以为了保证每一个DGX背后，都有1克黄金做质押，Digix公司采用了资产证明（PoA）协议，利用以太坊区块链和星际文件系统（IPFS），并通过监管链（Chain of Custody）追踪实物黄金资产，实现开放、公开的资产存在性认证。

下面，我们直接用实际的例子来说明。

DGX 是基于以太坊的 ERC-20代币，所以通过以太坊区块链浏览器，我们可以查询到 DGX 的目前流通总量为 122700DGX（截至2019/11/03），这就意味着一共要有 122.7 千克的黄金作为质押。

打开 Digix 提供的资产明细浏览器，我们也可以看到目前的 DGX 总供应量为 122700，并且每一个 DGX 资产都附有存储在星际文件系统（IPFS）的证明文件，这些证明文件中包括了时间戳、金条股票单位（SKU）、金条序号、监管链数字签名（供应商、托管商、审计商）、购买收据、审计文档、存储收据等信息，从而保证了实物黄金资产的真实性和安全性。

Digix 公司的实物黄金供应商方圆集团（ValueMax）成立于 1988 年，是新加坡最古老、也是公认最好的典当行之一，其出售的黄金均经过伦敦金银协会（LBMA）认证合格。

Digix 公司的托管金库是 The Safe House Singapore，Silver Bullion 的子公司，有世界顶级科技保驾护航，能够贮藏超过 600 T的白银和 30 T的黄金和铂金。

Digix 公司的审计服务商来自必维集团（Bureau Veritas），也是检查和认证领域公认的世界领导者，相关的审计信息都会同步到上文提到的证明文件中。

实力雄厚的老牌黄金供应商、托管商、检查和审计商，再加上利用区块链技术实现的信息公开透明，强有力地保证了每一个 DGX 背后都有 1 克的黄金做质押。