从零到壹学习共识算法第九讲：共识机制-权益证明 PoS
什么是权益证明
权益证明（ Proof of Stake，PoS ）最早在2013年被提出，并在 Peercoin 系统中实现，类似于现实生活中的股东机制，拥有股份越多的人越容易获取记账权。
点点币的PoS实现原理
点点币PPCoin 前期采用PoW挖矿开采和分配货币，以保证公平。后期采用PoS机制，保障网络安全，即拥有51%货币难度更大，从而防止51%攻击。
PoS核心概念为币龄，即持有货币的时间。例如有10个币、持有90天，即拥有900币天的币龄。另外使用币，即意味着币龄的销毁。
在PoS中有一种特殊的交易称为利息币，即持有人可以消耗币龄获得利息，同时获得为网络产生区块、以及PoS造币的优先权。
点点币的PoS证明计算公式为：
proofhash & 币龄x目标值
其中proofhash，对应一组数据的哈希值，即hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.offset + txPrev.nTime + txPrev.vout.n + nTime)。
币龄即bnCoinDayWeight，即币天，即持有的币数乘以持有币的天数，此处天数最大值为90天。
目标值，即bnTarget，用于衡量PoS挖矿难度。目标值与难度成反比，目标值越大、难度越小；反之亦然。
由公式可见，持有的币天越大，挖到区块的机会越大。
peercoin-0.6.1ppc中PoS证明计算代码如下:
点点币的PoS挖矿难度
点点币使用目标值来衡量挖矿难度，目标值与难度成反比，目标值越大、难度越小；反之亦然。当前区块的目标值与前一个区块目标值、前两个区块的时间间隔有关。
计算公式如下： 当前区块目标值 = 前一个区块目标值 x ( + 2x前两个区块时间间隔) / ()
由公式可见，两个区块目标间隔时间即为10分钟。 如果前两个区块时间间隔大于10分钟，目标值会提高，即当前区块难度会降低。 反之，如果前两个区块时间间隔小于10分钟，目标值会降低，即当前区块难度会提高。
peercoin-0.6.1ppc中目标值计算代码如下：
PoS 2.0的提出和黑币
为了进一步巩固PoS的安全，2014年rat4（Pavel Vasin）提出了PoS 2.0，并发布了黑币。 黑币前5000个块，为纯PoW阶段；第5001个块到第10000个块为PoW与PoS并存阶段，从第10001个块及以后为纯PoS阶段。 黑币首创快速挖矿+低股息发行模式，发行阶段采用POW方式，通过算法改进在短时间内无法制造出专用的GPU和AISC矿机，解决分配不公平的问题。
PoS2.0相比PoS的改进：
1、将币龄从等式中拿掉。新系统采用如下公式计算权益证明： proofhash & 币数x目标值
点点币中，部分节点平时保持离线，只在积累了可观的币龄以后才连线获取利息，然后再次离线。 PoS 2.0中拿掉币龄，使得积攒币龄的方法不再有效，所有节点必须更多的保持在线，以进行权益累积。 越多的节点在线进行权益累积，系统遭遇51%攻击的可能性就越低。
2、为了防范预先计算攻击，权益修正因子每次均改变。 3、改变时间戳规则，以及哈希算法改用SHA256。
黑币的PoS实现原理
黑币的PoS证明计算公式为：
proofhash & 币数x目标值hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.nTime + txPrev.vout.hash + txPrev.vout.n + nTime) & bnTarget * nWeight
其中proofhash，对应一组数据的哈希值，即hash(nStakeModifier + txPrev.block.nTime + txPrev.nTime + txPrev.vout.hash + txPrev.vout.n + nTime)。 币数即nWeight，目标值即bnTarget。
blackcoin-1.2.4中PoS证明计算代码如下：
PoS 潜在攻击方法
账本分叉问题 ( Nothing at Stake Problem )
在 PoW 机制中，当账本出现分叉时，对 PoW 这种算力敏感的算法，矿工必须选择一个方向进行挖矿。而在 PoS 这种算力不敏感的时候，PoS 矿工往往会两个方向都挖，以争取实现利益最大化。当多数矿工都在两条链上一起挖矿的时候，就会很容易出现双重支付攻击。
冷启动问题 ( Initial Distribution Problem )
PoS 机制中，由于持币量会对挖矿难度产生影响。因此，当一个基于 PoS 体系代币系统启动时，就会面临早期获得代币的持有者，没有动力去花费或者转移代币给第三方。同时，持有越多的币，越容易挖到矿，这样就产生了代币初始流通性问题。
解决方案：早起几个版本，通过 PoW 机制来创建货币，而非 PoS。由于 PoW 本身的性质，矿工在挖矿过程中往往需要资金来升级硬件，所以会让矿工手中的币流通起来。
长距离攻击 ( Long-Range Attack )
PoS 中，产生每个 Block 的速度相对 PoW 快了很多。因此，少数不怀好意的节点会想着把整个区块链共识账本全部重写。这在 PoW 中是经典的 51% 问题，即：当某一个节点控制了 51% 及以上算力，就有能力篡改账本，但达到 51% 算力是件极其困难的事情。而在 PoS 中缺乏对算力的约束，那么就存在潜在可能篡改账本。
解决方案：同步时，限制最大能接受的分叉节点数量。
贿赂攻击（Bribe Attack）
贿赂攻击流程如下：
攻击者购买某个商品或服务 商户开始等待网络确认这笔交易 此时，攻击者开始在网络中首次宣称，对目前相对最长的不包含这次交易的主链进行奖励。 当主链足够长时，攻击者开始放出更大的奖励，奖励那些在包含此次交易的链条中挖矿的矿工。 六次确认达成后，放弃奖励。 货物到手，同时放弃攻击者选中的链条。 因此，只要此次贿赂攻击的成本小于货物或者服务费用，此次攻击就是成功的。相比之下，PoW 机制中贿赂攻击就需要贿赂大多数矿工，因此成本极高，难以实现。
币龄加和攻击 （ Coin Age Accumulation Attack ）
在最早的 Peercoin 版本中，挖矿难度不仅与当前账户余额有关，也与每个币的持币时间挂钩。
H(H(Bprev),A,t) ≤ balance(A)mAge(coins)
这就导致，部分节点在等待足够长时间后，就有能力利用 Age 的增加来控制整个网络，产生非常显著的影响。
解决方案：限制 CoinAge 的最大值。
预计算攻击 ( Precomputing Attack)
当 PoS 中的某一节点占有了一定量的算力后，PoS 中占有特定算力的节点，就有能力通过控制 H prev来使自己所在算力范围有能力去计算
H(H(Bprev),A,t) ≤ balance(A)m
PoS 的优缺点
节能。不用挖矿，不需要大量耗费电力和能源。 更去中心化。首先说，去中心化是相对的。相对于比特币等PoW类型的加密货币，PoS机制的加密货币对计算机硬件基本上没有过高要求，人人可挖矿（获得利息），不用担心算力集中导致中心化的出现（单用户通过购买获得51%的货币量，成本更高），网络更加安全有保障。 避免紧缩。PoW机制的加密货币，因为用户丢失等各种原因，可能导致通货紧缩，但是PoS机制的加密货币按一定的年利率新增货币，可以有效避免紧缩出现，保持基本稳定。比特币之后，很多新币采用PoS机制，很多采用工作量证明机制的老币，也纷纷修改协议，“硬分叉”升级为PoS机制。
纯PoS机制的加密货币，只能通过IPO的方式发行，这就导致“少数人”（通常是开发者）获得大量成本极低的加密货币，在利益面前，很难保证他们不会大量抛售。 PoS机制的加密货币，信用基础不够牢固。 为解决这个问题，很多采用PoW+PoS的双重机制，通过PoW挖矿发行加密货币，使用PoS维护网络稳定。或者采用DPoS机制，通过社区选举的方式，增强信任。
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pos在线挖矿相关教程
...可观的币龄以后才连线以获得利息，然后再次关闭。而这样的化，马币钱包在线挖矿的币的数目就少，容易发生攻击，而且更加严重的是，由于节点缺乏，数据同步的速度，交易响应速度都会受到影响。
　　去除币龄，PoS虚拟币重获新生
　　面对币龄所带来的一系列问题，不少虚拟货币开发团队...
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　　问：黑币最富有的几个地址上的...
...拿掉运行一套PoS系统最安全的方法是将尽可能多的节点纳入网络，越多节点在线进行权利累积，系统遭受安全问题(例如51%攻击)的可能性就越低，通过节点确认的交易确认速度也越快。
　　因此，拿掉币龄就需要所有节点必须更多的保持在线
　　以进行权益累积。积攒币龄的方法在新系统里将不...
...中，无法支撑大交易量;启动时全文件读入内存，内存占用量非常
　　无在线钱包，因匿名机制导致在线钱包难做
　　无POS机制，CN代码与比特币完全不一致，目前无匿名POS机制可用
　　无轻钱包，匿名机制导致比特币的SPV协议无法适用
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...PoA)协议，也可能提供其它的优良特性，即提高网络拓扑结构，激励维护全部在线节点 ，更低的交易费用和更有效率的能源利用。
　　我们感谢cunicula(网名)关于权益证明(PoS)和行动证明(PoA)的许多有用的讨论。
　　我们感谢Gregory Maxwell对比特币和密码学货币的许多洞见。
　　我们...
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Powered byBTA | 康烁：基于linux的挖矿操作系统POS挖矿的的算法及币龄怎么算的，怎么加快挖矿速度及效率呢？
都说比特币能挖矿，不知道点点币的POS挖矿原理怎么去更高效的挖矿？有哪位大神指导啊
给钱包里放更多的币
币多就挖的快。
PPC有币龄，BLK最新的改进协议貌似已经取消币龄限制，POS挖矿也一样要撞块，一般情况币多撞到的机会就更多。
出租签名，0.006B/day, 0.05B/week,0.4B/month，2B/year& &^_^
PPC有币龄，BLK最新的改进协议貌似已经取消币龄限制，POS挖矿也一样要撞块，一般情况币多撞到的机会就更多 ...
BLK的协议改进哪里能看到？
BLK的协议改进哪里能看到？
要自己研究BLK黑币的代码。对算法的理解还是有一点点难度的，目前还没有详细的文档出来。
表面上看就是改成了每撞成功一个块静态回馈1.5个，改成500确认提高安全性又兼顾了流动性，细节的改进很多很多，懂技术的可以自己研究。
不多说了，自己去研究吧。
出租签名，0.006B/day, 0.05B/week,0.4B/month，2B/year& &^_^量子链pos算法很让人担忧，听说pos算法的没有一个活下来
这两天投机量子链赚了一点，已经全抛了！刚才看一个评论说POS算法没有一个活下来，虽然不知道为什么没有一个活下来，但是活不下来应该是有重大缺陷才活不下来，不靠挖矿，靠POS算法，以持币的多少来挖矿会导致算力被垄断，这恐怕是POS算法的致命缺陷。量子币都还没有出来价格就炒这么高，炒空气吗？说明量子链团队是借助这次山寨币爆发迫不及待的乘势而起，在量子币钱包都没有的情况下狂炒，感觉风险极高！你们怎么看？
等eth转pos，看看能活下来不
后面就会变成纯pow没有一个活得好。比特币的算力中心化让人担忧。
POS必须是发展的方向
tkell 发表于
后面就会变成纯pow没有一个活得好。比特币的算力中心化让人担忧。
POS必须是发展的方向
比特币不担忧，至少谁都有机会挖矿，你说pos算法是方向，可惜没有一个活下来，那这种算法就有重大缺陷！估计未来pos算法没有前途
比特币不担忧，至少谁都有机会挖矿，你说pos算法是方向，可惜没有一个活下来，那这种算法就有重大缺陷！ ...
只是说山寨币活下来不容易，和POS有何关系？
每个人可以挖矿？你用你电脑，80年挖出一个给我看看
比特币不担忧，至少谁都有机会挖矿，你说pos算法是方向，可惜没有一个活下来，那这种算法就有重大缺陷！ ...
为什么后面的山寨币都不采用pow，很明显是看到了这种机制的弊端，
如果我去发行一个新币，绝对会采用pos
主要还是人
tkell 发表于
只是说山寨币活下来不容易，和POS有何关系？
每个人可以挖矿？你用你电脑，80年挖出一个给我看看
是没有错，山寨币活的确实不容易，但是没有一个pos算法活下来那就说不过去了，如果pos是有潜力的算法不会一个都活不了，估计pos算法以持币的多少来挖矿会造成算力垄断才导致矿工不想挖矿，从而变成没有一个活下去的致命缺陷
能活下来还是挺好的.
一般来说山寨币团队都想初期大量预挖，后期产出少减小操盘抛压，所以大部分pow山寨币都设计成快速减产型。这样pow的山寨币，很多因为没有算力都死掉了。
所以现在骗钱的山寨币一般都是采用pos+众愁模式。一个是不用租算力预挖，只要众愁的时候数据造造假拿到大部分币就可以，另一个原因是即使没人挖矿网络安全也有保障。
是没有错，山寨币活的确实不容易，但是没有一个pos算法活下来那就说不过去了，如果pos是有潜力的算法不会 ...
以太坊死了吗？以太坊也会转POS
我的观点是前期POW，用户量大增后传POS，或者POS+POW结合
tkell 发表于
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以太币估计没有潜力了，投机已经结束，我已经全抛了，大家看重的是以太坊智能网络，而不是以太币
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以太坊是最有潜力超比特币的，但是我觉得比特币除了算力过于集中外，其他方面还不是山寨币能比的。品牌在那，用户数在那
tkell 发表于
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以太币总量无限，动不动硬分叉，如果转pos算法原来持有以太币的又能坐享其成分利息，目前没有任何国家承认以太币，只是看重以太坊只能区块链，团队掌握85%的以太币进行操控，你还说以太币有潜力？我实在看不出潜力在哪里？
以太币总量无限，动不动硬分叉，如果转pos算法原来持有以太币的又能坐享其成分利息，目前没有任何国家承 ...
有执行力的团队是最可怕的。以太币的总量无限？总量不会超过1.2亿!
也只有以太坊的发展最有规划。
这么说吧，以太坊的团队，比特币的品牌和先发优势，都是核心竞争力