隨著權益證明（PoS）與工作量證明（PoW）區塊鏈間的競爭日益激烈，為了保持有效的共識，這兩種協議的驗證機制和激勵結構也就自然而然的受到了人們極大的關注。

特別是以太坊多年來一直在醞釀將其區塊鏈從PoW過渡到PoS共識，來作為其‘Serenity’升級的一部分。

而在最近，Binance還發布了其即將推出的“去中心化”交易所的詳細信息，該交易所將依賴于11個驗證器節點（全部由Binance控制）來確認交易所的交易。這一信息公開后，該公司因稱其交易所是去中心化的而受到抨擊，并一直處于“防守”的態勢中。

像Cosmos和Polkadot這樣的跨鏈項目正在分別利用Tendermint BFT和DPoS共識模型，來吸引互操作性和快速確認共識的區塊鏈支持者（Cosmos正在為其主網Cosmos Hyb的運行做準備）。雖然與PoW相比，基于PoS的加密貨幣網絡提供了更好的能源效率以及更快的最終確認速度，但它們還沒有得到大規模的驗證，并且它們在各種攻擊向量和激勵機制方面也存在著大量問題。

此外，盡管大多數跨鏈項目都將重點放在了使用驗證器來實現其網絡共識上，但還是有項目仍然通過巧妙的方法使用PoW。比如，Block Collider使用了Nakamoto Consensus（中本聰共識）的優化版本來實現多個區塊鏈的互操作，它不需要將其安全模型更改為PoS或使用驗證節點。

PoW是從比特幣區塊鏈開始使用的，并且經過整個行業實戰檢驗的、可持續的共識算法，因此在這里我們有必要評估一下基于PoS的加密貨幣網絡的快速發展過程中可能存在的一些困境。

數不勝數的驗證形式

在不同PoS網絡的共識中，它們通常會使用不同的名稱來對其部署的驗證器機制進行命名——從“樞紐（hub）”到“超級節點（masternodes）”。然而，它們都采用類似的設計模型，它們的驗證器通過“驗證”或“生成”的區塊頻率是與其在網絡中所持有的原生通證數量相關的，以此來保證網絡的有效狀態。

這里的驗證器替代了PoW區塊鏈網絡中礦工的角色，它鼓勵在系統中的誠實驗證行為，因為在執行任務時，驗證器的股份（通證）被鎖定在網絡中。他們會因為通過進行誠實的驗證工作而得到網絡中原生通證的獎勵，但如果他們的行為是惡意的，他們的股份就會被削減或扣除。

如果您想深入了解PoS驗證系統的機制，Vitalik Buterin提供了以太坊的CBC Casper （PoS）機制的說明，以及PoS的初始設計理念。

PoS的機制是非常復雜的，因為它需要先進的博弈論方法，并且其不可變性是需要從主觀層面來解釋的。PoS區塊鏈分類賬本的驗證來源于驗證器對區塊鏈完整性的保證，而不是通過挖礦所消耗的能量進行保證，前者的主要攻擊向量是人為的解釋（一種去信任的理想社會可擴展性構造），而后者的攻擊向量是能源。

此外，許多跨鏈框架需要插入網絡區塊鏈的兼容性。例如，Cosmos需要使用fast-finality共識的子鏈，這就排除了PoW區塊鏈連接到網絡的能力。

正確地分析驗證器網絡的一些缺陷需要我們關注兩個主要方面：

· 攻擊向量

· 不一致的激勵

驗證器網絡的主要關注點是安全性和可擴展性之間的權衡。

PoS網絡可以節約成本并享有更快的最終確認，這兩點可以幫助PoS網絡在其規模與網絡完整性方面有較好的權衡，而這正是區塊鏈的基本價值主張之一。

攻擊向量

驗證器網絡的不一致激勵通常與需要復雜工程搭建來避免的攻擊向量直接對應。驗證器共識的兩個長期存在的問題是遠程攻擊（Long-Range Attacks）和Sour-Milk Attacks攻擊向量。

遠程攻擊（LRA）

在遠程攻擊中，作惡方可以購買擁有大量通證余額，曾在過于進行過區塊驗證的私鑰。當攻擊團隊持有的私鑰中有余額時，它們可以使用這個余額來生成一個備選的區塊鏈歷史，從而有效地使他們能夠根據PoS的驗證系統來獎勵自己。

針對這個問題提出的解決方案是檢查點（是為防止未順利完成工作而保存工作快照的技術），但是檢查區塊鏈的狀態要求節點保持持續在線，并且該方案還被認為是一種復雜的中心化解決方案。此外，遠程攻擊證明從長期來看，尤其是在區塊鏈的過去狀態下，PoS驗證器網絡是無法保證分類賬本的有效性的。

結果表明，驗證器網絡并沒有創建一個具有共識永久性、不可變的分類賬本，而是在給定的時間情境中創建了一個“臨時的共識”。

Sour-Milk Attacks

在Sour-Milk Attacks中，基礎驗證器通過并發地向對等方發布真實和欺詐的區塊，從而促使對等方懷疑誠實的對等方。與此同時，這些基本節點與其他惡意節點協同進行相同的操作，從而混淆了誠實節點辨別有效區塊和無效區塊的能力。

進行這些攻擊的要求是非常少的，只要有一小部分網絡驗證器就可以有效地凍結網絡、創建分叉并鎖定共識。

其他攻擊向量

PoS驗證網絡的其他一些主要攻擊向量包括“假權益攻擊（fake stake attack）”、粉碎攻擊（stake grinding）和針對驗證器的DDOS攻擊，這些攻擊都會迫使驗證器保持持續在線，從而使其蒙受損失。

尤其是在假權益攻擊中，由于檢測PoS區塊鏈的成本比PoW區塊鏈要高，因此PoS驗證在擴展性上不如預想的有效。而最近被披露的攻擊向量將使攻擊者以最小的代價就能使運行網絡軟件的節點崩潰。

激勵的不一致

驗證器網絡的主要問題之一是它們可能會增加“加密貨幣1%”的財富供給，在這種情況下，只有持有大量權益（通證）的驗證器才會獲得下注的回報。由于最富有的權益相關者能夠控制區塊鏈總體供應的很大一部分通證，那么普通利益相關者參與驗證的動機就會削弱。

激勵機制的削弱與用戶參與權益度低（驗證器網絡最常被提及的以及最引人注意的缺陷之一）有著不可分割的聯系。低用戶參與率的結果是導致區塊鏈網絡的中心化、伴隨壟斷價格的超前交易，以及更多不利后果。

驗證器網絡的復雜博弈論特性也經常受到批評。對于錘子（博弈論和激勵結構的工程師們）來說，PoS共識設計中的一切都像是釘子。因此，該模型會變得異常復雜，這類似于對舊解決方案間接產生的問題再設計出新的解決方案。

此外，不一致的激勵源自此類系統的復雜性。特別是，“Nothing at stake Problem”（假設在早期版本的PoS中，每個驗證器都會均勻的搭建在每個區塊鏈的分叉上）是PoS驗證器網絡最關心的問題之一。在驗證器PoS網絡中，Nothing at stake Problem是一個長久以來的的問題，PoS共識是不能充分解決在相同時間生成兩個區塊的這種問題的。

反觀PoW，它通過一個隨機機制解決了這個問題，那就是能量消耗最多的就是有效鏈。然而，PoS將這種負擔傳遞給了驗證器，從而導致一個區塊可能比另一個區塊擁有更多的權益（通證）。當驗證器意識到將賭注壓在兩個競爭鏈上對它們有利時，問題就出現了。通過在兩條鏈上使用相同的權益，對于辨別哪條鏈才是有效鏈將變得極具挑戰性。

對Nothing at stake Problem的解決方案的批評再次強調了PoS在沒有實際解決問題本身的情況下混淆了權益的基本問題，從而導致更多的設計卷積（convolution）。

結論

雖然依賴驗證器的網絡繼續獲得了下一代區塊鏈平臺的支持，但是將新的共識設計置于實用性的環境中還是需要人們謹慎對待的。PoW是區塊鏈網絡中唯一被證明的分布式共識機制。只有時間才能證明PoS驗證器是否能成為可擴展區塊鏈的可持續模型，因此了解它們的缺點是在區塊鏈創新海洋中巡航的最優方法。