比特币与以太坊的共识机制挑战
随着2025年的到来，支撑比特币和以太坊的基础共识机制——工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）——因黑客攻击和减半带来的预算担忧而备受批评。一些竞争对手，如Stellar的基于信任的协议证明（PoA）和Quai的快速共识机制（PoEM），声称它们能修复这些缺陷。
深入分析PoW和PoS
加密生态系统研究员兼长期以太坊社区成员Ryan Berckmans向Cryptonews表示，PoW是由中本聪发明的原始共识机制。他解释道，PoW解决了公共计算机网络中就共同共享状态达成一致的问题，同时也允许比特币挖矿。
“PoW是一个非常重要的发明，因为它解决了‘拜占庭将军’信任问题，为更加优良的经济体系的发展铺平了道路，从而增加了全球的自由和繁荣，”Berckmans说道。
他指出，PoS则为希望保障不同资产安全的第一层区块链（L1）提供了更好的安全性。“在PoS中，市值达到1万亿美元的本地代币可以保障价值高达100万亿美元的应用层，但PoW无法做到这一点，”他表示。
Berckmans指出，PoW的优势在于能够简单地降低风险，同时推动信任和可靠性。“挖矿过程非常简单（在干草堆中搜索针的魔法数字），并且不需要锁定可能在矿工被攻破时被盗的资金，”他说。相比之下，PoS验证者的资金面临被盗或勒索的风险，特别是在验证者的私钥被泄露的情况下。
PoW和PoS区块链面临的挑战
无论是PoW还是PoS共识机制，仍然存在许多挑战。例如，PoS区块链依赖经济激励机制，验证者通过质押代币来获得诚实行为的奖励，或因不当行为而受到经济惩罚，因此，PoS可能会以削弱其安全性的方式被利用。
2023年，攻击者以低廉的支出成为以太坊的区块生产者，随即对MEV-Boost中继网络发起攻击，获利约2500万美元的稳定币。
Berckmans进一步指出，PoS面临的一大挑战是在保证安全性的同时降低复杂性。“以太坊的PoS验证者节点有四个生产客户端，这使以太坊成为唯一具有实际客户端多样性的第一层，极大地增强了去中心化，”他说。“但拥有四个客户端的缺点在于，它增加了现实世界的复杂性，包括令人担忧的‘链分裂’风险。”
链分裂风险可能出现在四个客户端对真实链状态产生分歧时。这导致Vitalik和以太坊基金会将协议简化作为未来几年的战略目标之一。
关于PoW，Berckmans指出，比特币需要解决其安全预算危机。“每四年一次的减半会通过将挖矿奖励减半来降低比特币的安全预算。中本聪的意图是比特币交易费用应随着安全预算的减少而相应上升，但这并未实现，”他说。
Berckmans认为，到2032年，比特币可能会面临灾难性的51%攻击高风险。他进一步表示，解决安全预算危机的唯一切实可行的方法是对BTC供应增加永久性尾部通胀；然而，这将导致BTC的总数在2030年代中期超过2100万的“硬上限”。
Stellar的“协议证明”
考虑到PoW和PoS区块链面临的挑战，一些网络实施了自己的共识机制。例如，Stellar采用了“协议证明”（PoA）共识机制。Stellar开发基金会的高级软件工程师Garand Tyson告诉Cryptonews，PoA是一种与PoW和PoS根本不同的共识协议。
“PoA不是基于计算能力或代币所有权，而是建立在社会信任和共识之上，”他说。
Tyson解释说，成为验证者的前提是网络中已有的验证者信任他。“网络中的任何人都可以邀请任何人加入成为验证者，但信任需要获得，”他指出。
Stellar的受信验证者随后形成一个“法定代表团”，每个参与者都知道其他人。这提供了透明性，并使验证者的信息易于获取，特别对合规和审计目的尤为重要。
Tyson补充道，潜在的恶意实体无法通过质押大量代币来加入网络，这一点与PoS区块链不同。这有效地防止了一系列攻击，例如以太坊的2500万美元MEV增强攻击。
在安全性方面，Tyson解释说，最终协议或“状态最终性”依赖于许多受信的机构，包括全球组织。“攻击者需要使许多人接受同一虚假版本的账本才能完成恶意行为；如果即使有一个拒绝，攻击就会失败。PoA提供即时、确定性的最终性，”他评论道。PoA还具备内置的分叉保护，使得法定代表团中的验证者无法从网络分叉出去。“验证者不会在分叉解决之前继续构建区块，这与大多数其他共识模型在发现错误时所建造的‘无效分叉’不同，”他说。
Quai网络的“最小熵证明”
L1区块链Quai Network也采用了一种名为“最小熵证明”（PoEM）的共识机制。Quai Network的联合创始人Alan Orwick告诉Cryptonews，PoEM的灵感来源于比特币的PoW。PoEM利用矿工的计算哈希来衡量每个提议区块移除的熵或随机性，以确保节点能即时就下一个区块达成协议。
“这提供快速最终性、持久共识和协调无限执行分片的能力，实现超过每秒50,000笔交易，费用低于0.01美元，”Orwick表示。
“与传统的PoW不同，PoEM提供可预测的、客观的共识，且效率和可扩展性更高。”
Orwick详细阐述，Quai Network选择实施PoEM而非PoW或PoS有多个原因。为了避免可能因PoS而带来的集中化和巨额质押要求，PoEM的基于工作框架与Quai的公平、可接入且全球可扩展的货币系统愿景相契合。“这也在保障能源效率的同时，使矿工和用户都有所赋能，”他说。
PWR Chain的委托权证明
PWR Chain是一种Layer-0区块链，使用了一种名为“委托权证明”（DPOP）的共识机制。该机制建立在Tendermint共识协议的基础上，但引入了针对量子安全和更快区块创建的特定增强特性。
PWR Chain的首席技术官Edy Haddad告诉Cryptonews，DPOP使用Falcon签名，这是一种为验证者投票于区块而设计的后量子密码学方案。
他补充道，DPOP给予所有被选中的验证者平等的区块创建机会，这一点非常重要，因为PWR Chain白皮书中解释，在传统的PoS系统中，验证者的区块创建机会与其质押量成正比。
白皮书指出，许多区块链采用了这种方法，但这可能导致集中化。“当区块创建机会与质押规模挂钩时，大规模的验证者自然会产生大多数区块。这为其委托人带来了稳定的投资回报（ROI），而使得更多的委托者聚集，这些大型验证者也因而变得规模更大、影响力更强，”该文件指出。
Haddad补充道，瞬时终结是一项PWR Chain的核心特性。这使开发者能够构建，而无需担心网络回滚。DPOP通过要求2/3的验证者批准每个区块来实现这一点，确保区块创建后立即且不可逆转的终结性。
“PoW和PoS支持开放、无权限参与，但存在区块时间慢、最终性延迟和高成本（尤其是PoW）等问题，”Haddad说。与之相对，DPOP旨在支持PWR Chain的目标，提供快速的区块时间和即时最终性，使其非常适合对性能要求敏感的应用。
需考虑的挑战
尽管替代共识机制很具创新性，但这些模型并不完美。例如，Tyson指出，有关PoA最常见的问题之一就是信任。“由于网络依赖于一群受信的验证者，谁来获得信任？问题就变成了‘网络可能变得过于集中吗？’”
Tyson指出，Stellar已通过设计变得开放和去中心化来解决这些问题。“任何人都可以运行验证者，但影响力并非由财富或计算能力赋予，而是通过相互信任获得的。验证者都来自于声誉良好的机构，例如银行、金融科技公司和其他传统组织，他们都有保护自身声誉的动机。因此，降低了不良行为者在未被发现的情况下进入网络的风险，”他评论道。
然而，PoA的另一个风险可能是影响力集中。如果信任的验证者过少，网络可能会向集中化倾斜。为应对这一挑战，Tyson解释说，Stellar鼓励法定代表团中的多样性。
“验证者应该与多个独立组织建立信任关系。这样的交叉验证限制了单个行为者或群体主导影响力的能力。”
没有直接的经济奖励也是PoA面临的一个挑战。Tyson表示，历史上，Stellar的验证者较少，因为矿池和基础设施公司无法仅凭验证获得直接利润。“但这是一把双刃剑；验证者并不因处理交易而获得报酬，他们参与是因为希望对网络如何发展有发言权。这对注重治理而非利润的机构而言，或许更具吸引力，”Tyson评论道。
至于PoEM，Orwick指出，这种方法对新手而言可能过于复杂。“通过创造更多消费者应用和使用网络的方式，我们可以将技术细节抽象化，减轻用户的负担。
