大佬手札：PoW、PoS、Staking详解

Staking Economy的兴起，使得越来越多的用户开始关注POS共识机制，这一新兴的商业机制，一方面吸引着大佬的目光，另一方面也像是一个理财产品撩拨着币圈用户的心弦。

那什么是POS？在POS共识机制下，小白用户如何staking代币获得奖励？POS币种如何躺着赚钱，又有哪些风险？Staking的经济体系是怎样的？辨别POS项目优劣的方法有哪些？POS生态又将如何在2019年爆发。

昨日，神鱼旗下Cobo POS生态负责人Grace做出了有关POS以及staking的线上分享，让我们来看看大佬怎么说。

Grace：毕业于北京邮电大学和美国康奈尔（Cornell）大学硕士。再加入Cobo之前曾任小红书增长部产品技术负责人，在美国Linkedln担任研发经理，负责Linkdln第四条产品商业线Sales Navigator从零到一的建设。

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Proof of Stake是什么？

PoS 是区块链（Blockchain） 技术中一种 “共识协议” （Consensus Protocol）的统称。很多人都把PoS和最早的PoW共识算法对应着看。

什么是共识协议？

注：图中的DApp是Decenttalized App

先从区块链技术的根本开始， 区块链技术的根本是在分布式系统中，多个节点在 P2P （Peer to Peer）的网络上共同维护一个不可篡改，公开透明的账本。

既然是共同维护，那么当新的交易记录产生，哪个交易记录合理且可以记录在链上是P2P网络上各个节点，通过一定的算法来决定。

这个算法称做共识协议（Consensus Protocol）。共识协议的特点决定了一条区块链的安全性，性能和去中心化程度。

共识协议是区块链出块流程的根本协议

出块的流程大致可以分为以下五个步骤，循环往复。一般每个出块的周期称作 Epoch。（如下图）

出块过程的两个关键步骤的决议和共识协议（Consensus Protocal) 有密切的关系：

1. （step3）将一段时间新出现的交易记录打包，生成区块 （Block proposal）

2. （step4）在所有生成的区块中，验证区块，确认最终区块 （Block Validation)

区块链的发展史上的鼻祖共识算法：PoW

PoW (Proof of Work) 是区块链的最早的共识算法。诞生于比特币，以太坊 （现在还是）也采用了PoW 共识。

拉出市值排名前100的币种，绝大多数仍然使用PoW，但是明显看到了更多新的项目采用或过渡到了 PoS （Proof of Stake)，比如以太坊。

参与 PoW 出块的节点（Node）称为矿工 （Miner），这个过程俗称为挖矿 （Mining）。

出块的过程是矿工打包一定量的交易后，通过群举法 (Brute and Force) 解决一个谜题

第一个解出谜题的节点网络广播谜题答案和区块信息，其他矿工验证区块和谜题正确性以后，收录此块，增加区块高度，进入下一轮的出块流程。解出谜题的节点获得出块奖励 （Block Rewards）。

Proof of Work 在安全性，和去中心化的角度来讲其实做的不错，毕竟比特币已经安全存在10年，且仍是不错的去中心化网络。但是随着参与人数的增多，他的弊端也越来越明显。

1、随着竞争激烈，需要购买专业的矿机设备致使参与门槛越来越高。

2、挖矿需要消耗很多电力资源，被很多环保学家抗议。预测是到2020年，比特币挖矿的耗电量将等于丹麦Denmark的用电量。

3、PoW 牺牲了TPS (Transaction Per Second) 换取了安全性和去中心化。根据Blockchain.info的统计，比特币的 TPS 峰值也仅仅趋近于 5 TPS 。而且当交易比较多的时候，很容易造成网络堵塞，交易费骤升。当时以太坊上的现象级应用加密猫就是一个堵塞以太坊的著名案例

4、还有经济原因，因为矿工有前期投入和电费投入， 所以挖出的币需要兑换成法币来付电费，给PoW币种带来持续的抛压。

POS

PoS （Proof of Stake）共识协议是为了可以更好的解决 PoW 日益出现的问题而提出的新的共识算法的统称。

从字面意思来讲：

Proof: 是确认区块的合理性的证据 （Evidence that blocks of transactions are legitimate）

Stake: 节点上的地址拥有的币量相之于网络相对价值 （Relative value held by an addresses on the node）

虽然在最近引起了很高的热度，但 PoS 的概念早在2012年就已被提出，且被Peercoin第一个采用。

它的本质是节点（Node / Validator ）通过质押一部分资产（Staking）获得出块或验证区块的权利。它分别对应于 PoW 网络中的 矿工 （Miner）和 算力 （Computing Power）。

（POW和POS对比）

详解POS

对数字资产持有用户来讲，提到 PoS （Proof of Stake）, 可能脑中最直接的词便是“被动收入” (Passive income)， 因为从表面上看，用户买入一定量的PoS币种，进行质押 （Staking）, 便可以获得的一定的收益。和PoW 挖矿相比，这可以被理解为只需要资本投入的挖矿行为，简称为 「PoS 挖矿」。

在这个过程中，大家可能会注意到很多不同的以 PoS 为共识的项目和类 PoS 共识协议。

比如 DPoS （Delegated Proof of Stake）, PBFT （Practical Byzantine Fault Tolerance）, DBFT （Delegated Byzantine Fault Tolerance）。 还有 Proof of Authority （PoA）, Proof of Believability （PoB）。 如何读懂他们的代币经济，收益分配规则，未来前景，安全稳定性等重要指标，下面我们就来系统的了解一下。

第一部分：传统的 Proof of Stake 和 Masternode

传统的 PoS 项目成为候选节点的流程相对简单，只要质押（Staking）一定数量的币便可以拥有出块权利。出块过程一般依赖币量或币龄， 即质押（Staking） 的币量越高， 或者「币量」和 「币龄」的乘积越大。被随机选中出块的概率越大。

验证区块通常是随机选 X 个候选节点进行区块验证。或者有的项目会用 Masternode 来验证区块。（Masternode 是类PoS的节点，但是有着本质区别，我们会在后文中讲解）。

传统使用 PoS 的项目早期有Peercoin、 NXT、 Blackcoin、 Neblio。一些项目从数学上将这个过程优化，衍生出变种，比如 DCR， 它是以票（Ticket） 的数量和价格来动态调节成为节点的难度和数量。

第二部分： DPOS （Delegate Proof of Stake)

成为候选节点的条件较高且略中心化，他需专业的服务器和运维人员来维护节点的安全性和稳定性。从获得资格来讲，不仅需要质押 （Staking）很多币量，吸引用户投票 （Voting），还需要一定的组织实力做为节点的背书。

采用DPoS共识协议的项目会限制最大节点数 X ，持币用户的每个币对应一定数量的投票权，用户将票权投给自己信任的节点。根据投票(voting) 数量的多少排名前 X 个节点成为出块节点。

在每轮出块时，节点通常是轮流（Round-robin）出块，只要( 2/3 1 )个出块节点验证一个块通过，则该块上链 （reach finality）。

DPoS 是在 PoS的一个衍生，出块流程相对简单，大大提升了网络TPS。代表币种是LISK （101节点） 和 EOS （21个节点） TRON （27个节点）。EOS 、Bitshare、 Steemit 的创始人BM曾经写过一篇输入分析 DPoS 的文章，有兴趣的读者可以研读。

虽然 DPoS的协议相对简单，且出块迅速 — 一般在三秒之内。但是问题也很明显：不够去中心化。这样作为公链系统作为价值存储不够安全。 但作为伸缩性高的侧链系统共识协议也许是上乘之选。

第三部分： PoS / DPoS / BFT 的扩充 （Extended PoS）

基于传统 PoS , DPoS, 和 BFT 的衍生共识协议基本都满足他们的基本属性，只是在一些条件上有了提升和优化。下面选择一些有代表性的项目和协议举例：

Tezos：Liquid Proof-of-Stake 类似于 DPoS，但是节点 （Baker）的数量不固定，最多可以到 80000个。和BFT类似，作恶同样有惩罚机制。每一轮的出块节点是随机选出，选择其他 32个 stakeholder 验证（endorse）后既可出块。

Algorand：Pure Proof-of-Stake著名的声称可以解决“区块链中不可能三角问题”的项目。他的方式是在每一轮出块的时候，每个stake 的节点可以再本地运行一个加密算法获得令牌 （Token），从而知道是否自己在下一轮是否出块。

如果是，则广播给其他节点自己的信息。出块后，选出 1000个令牌（Token）进行区块验证后上链（reach finanlity）。这样的好处是，每次出块，是纯随机，恶意节点不可能持续的成为出块节点。而且每次出块节点和验证节点都是随机选择，可以有效避免DDoS攻击。

第四部分： Proof of X and beyond

前方提到的 Proof of Stake 及衍生共识协议都基于公链，确保公链的安全，性能和去中心化。它不仅是公链Native Token价值存储的基础， 更是确保公链上DApp应用资产所有权和安全性的保证。

然而对于 Proof of Stake 的概念除了对共识协议本身的优化之外，它也被扩充到了 Work / Utility Token上。

还比如 Livepeer 是视频加密和传输的应用，它的 Token LPT 是基于以太坊的 ERC20. LPT 的 Proof-of-Stake 是基于对视频加密场景的特殊应用。

Stake LPT的节点不再是区块Validator 而是视频加密服务节点 (Transcoders)。Stake LPT 越多从而被选中提供服务的机率越大，从而获得收益越多。

FIlecoin 是2017年最火热的 ICO 项目之一，协议层 IPFS 所用的共识协议为 Proof of Spacetime / Proof of Replication。Filecoin 是文件存储和读取的特定应用场景的项目，所以节点根据提供的存储 或 被读取的服务获得收益。Staking是获得提供相应项目的方式。

PoS 的经济模型

正如PoW的出块奖励模型激励了矿工矿池产业的诞生和繁荣，PoS生态是否可以长远发展和经济激励密切相关。

下面就来讲讲 PoS共识中基本激励模型，并且作为持币用户如何在质押和投票（Staking or Delegating）的众多选择中擦亮双眼获得Passive Income。

Proof of Staking 共识系统的增益率没有Masternode的增益奖励来的直接，因为他通常来自于三个维度。

第一个部分： 通胀奖励

年通胀率：大部分项目的通胀比例和节点Staking的币量比例反相关，目的是来调节 Staking 币量和流通币量之间的关系。

比如说网络Staking收益年化率提升会吸引更多的币进行质押， 那流通的币量固然会减少，从而影响经济系统的使用价值。

此时，通胀奖励的数量根据质押率减少，反激励Staking的比例，达到动态均衡。

第二部分： 出块手续费 / 服务费

交易手续费奖励给出块节点或成为服务节点的工作收益和网络使用率正相关。这也很符合区块链的精神。区块链是Adoption 系统，参与用户越多，则网络价值越大。

第三部分： 项目方奖励

项目方通常会在刚上主网后为了鼓励节点参与，会给与一定的补贴或奖励。通常这部分奖励会随着时间的增长和项目上线的完成度逐渐递减。

所以一般很多项目在刚上线时增益会比较高，但是随着用户使用增长，交易手续费或服务费 会弥补这部分的减少。

在选择质押（Staking）和投票（delegating / voting）时，作为普通持币用户该关注节点什么方面来保证资产安全和稳定收益？

我们先不关注币价波动带来的法币价值变化，我们的讨论先限制在「币种自身经济模型」之内，即币的增益。

1. DPoS / PoA 为基础的项目,看节点团队和其真实身份

他们一般都代表了项目的利益。可能是投资方，社区，或Staking Service 。利益紧密绑定的节点方更会以用户利益和项目的成长为目标。和他们一起赚钱才是靠谱的。

2. 对BFT 等具有惩罚机制的衍生 PoS 需要很关注节点的技术实力

如果掉线未出块，或者因为某种原因包含了恶意交易，会被协议惩罚 （Slash）。此时不仅仅是节点（Validator）会被经济惩罚，投票给节点的持币用户 （Delgator）也会遭受损失。

另外 节点质押币的方式有多种，有时候会质押在热钱包中。所以节点的服务器安全性是很重要的一个考量因素。一般是否服务器在安全的数据中心或云服务上，是否有DDoS 保护，是否有安全的硬件加密模块（HSM）保护Validator 服务器。

PoS生态才刚开始，节点丢币事件还很少，但是它是个巨大的增量市场。之后必定会像 PoW 的发展过程中出现丢币盗币时间发生。

3. 所有 PoS类项目，市值排名很重要

区块链还在高速发展的时期，这意味着仍然会有大多数项目存在归零的风险。一些项目的年化增益可以达到500%， 但是市值确是4位数字，请大家擦亮眼睛，谁也不想质押自己的币给Ghost Project。

另外从经济角度来讲，市值越大意味着经济体量越大，系统风险便越低。要和鲨鱼一起赚钱。

4. 收益率

一般投票（vote）或 授权 （delegate）节点的持币用户，会付 5 - 20% 给节点作为服务费。节点收取服务费的比例不相同，这会影响用户一部分的年化率。

除了项目本身，用户自己的特点和需求也需要被考虑。如果你只想简单增益，且不想去担心节点资质或技术配置及监控问题，那可以选择 Staking Service。

第一种Staking Service 提供技术设施，他们的优势在于节点运维和监控。适合于想做节点（Validator ）但不想自己在VPS搭建和管理技术设施。

第二种Staking Service 提供节点服务，他们往往自己通过募资或资本建立节点，吸引持币用户投票（vote）或授权（Delegate）给他们的节点。这种服务有时候也被称为 Pooling。

第三种Staking Service 更加智能，通常用户选择将数字资产托管于服务商。根据项目的不同，服务商可能会自己做Validator 或集中用户的币来 投票（vote）或 授权（delegate）其他的validator。服务商会通过网络收益，节点资质优化投票配比来做到最大程度和用户一起盈利，规避系统风险。对用户来讲做到无忧增益。

问答

1、POS Staking开始爆红的原因？

1、POS最早是在2012年被提出，但当时比特币还不为人熟知。POW生态也才刚刚开始建立，而在当时比特币还没有被市场证明的时候，作为优化POW的POS缺乏发展的闰土。

2、2017年的超级牛市让更多的人开始加入加密市场，而POW在愈发壮大的同时，其缺陷也愈发明显。这也为POS的发展提供了机会。

3、2019年市场回暖，区块链很多头部项目都采用了POS，包括以太坊2.0的casper设计，这也给了POS更多的人才和资金背书。

总而言之，这是一个由解决主要矛盾到次要矛盾的过程。当POW这个主要矛盾趋于完善时，POS的地位和关注度就随之上升，而当POS得到市场认可和人才参与，才会慢慢成长。

2、Staking风险（包括要求计算机在线，可能会暴露staker的IP地址，staking池被攻击的风险）

首先，在现在的POS协议中，节点数量较少，必须在101以内，每个节点比较固定，所以很容易被黑客发现。

但是针对这一问题，也有很多项目做了改进。比如algorand就在出块和验证方面，让节点方自己在本地跑随机算法，来指导自己是否在下一轮出块。这样就避免了提前被黑客知道谁是出块节点的问题。

另外，新的POS机制的节点都是越来越多的，比如以太坊2.0，他号称理论上可以容纳400万个节点，实际上可能达到40万个，所以节点数量非常高，这也可以有效避免黑客的攻击。

关于staking池被攻击的风险，实际上，这就要求用户在选择staking节点的时候，一定要更关注他们的技术实力，因为一旦被攻击、掉线，无论是节点方还是投票方，都会遭受经济损失。

而且，有的节点可能把钱放在热钱包，这一点的安全性也是很重要的。

3、目前，哪个token的POS机制比较成熟，评价一个POS机制设计好坏有哪些方面

总体来说，我觉得还是有很多不错的项目。不能说某一个是最好的。

有关于设计好坏，我考虑的方向是这样的：

首先，相比于POW，POS的延展性是优于POW的，所以，在诸多POS的项目中，延展性一点不用太多讨论。所以，我的主要关注点就在于安全性和去中心化。而对于DPoS，我一直持保留的态度，因为相比于POS，DPoS的中心化程度比较高。

然后从安全性的角度来看，设计比较好的应该是有自己惩罚机制的POS机制，并且节点数较多，可以动态选择出块节点的项目。

4、现在币圈绝大多数都是看大波动投机的韭菜用户，而POS有点像引导小白去投一些稳健性理财产品，这两者这件还有比较大的预期鸿沟，这一点会不会是影响POS做大的一个矛盾点

我觉得这是投资策略的问题，确实，相比于币价波动，年利率10%-20%对币圈的很多用户来说可能并不太具备吸引力。但是我相信，一个市场成熟的标志就在于其liquidity（资产流动性）越来越多，金融衍生品会越来越多，这必然会带来币价的稳定。我认为POS的稳健是更长远的。

反过来想，如果现在在相对低点参加了POS，牛市一旦到来，也就赚的更多。

5、POS和masternode（dash典型）收益率的区别

很巧，我做了一张对比图，因为熟悉POS的朋友可能会有疑问，毕竟masternode的项目现在大概有400 。（如下图）

他们的本质区别在于一个是共识出块（POS），一个是作为服务器提供服务（有时候会有点社区治理投票的义务）（masternode）。

分享：Cobo POS生态负责人Grace Yu

整理：共享财经NEO