以太坊共识机制：PoW与PoS的协议定义与区别
以太坊共识机制包含协议、激励与思想栈，旨在让分布式节点就区块链状态达成一致。本文解析工作量证明与权益证明在区块创建与安全模型上的技术差异。
共识机制的完整定义与组成
共识机制是允许分布式节点就区块链状态达成一致的完整协议、激励与思想栈。以太坊目前基于权益证明，其加密经济安全源于对质押资本施加的奖励与惩罚。该激励结构鼓励质押者诚实验证，惩罚恶意行为，并构建极高的攻击成本。此外，协议还规定了诚实验证者如何被选中提议或验证区块、处理交易，以及投票选择链头。在链头附近存在多个区块的罕见情况下，分叉选择机制会根据验证者投票数量及其质押的以太币余额加权，选择构成“最重”链的区块。
工作量证明机制的技术实现
工作量证明机制要求矿工竞争创建包含已处理交易的新区块。获胜者将新区块广播至网络并赚取新铸造的以太币。竞争取决于谁能最快解决数学谜题，从而在当前区块与前序区块之间建立加密链接。解决谜题即“工作量证明”。共识机制通过分叉选择规则确定“正确”链，该规则选择已投入最多工作量挖掘的区块集合。安全依赖于51%的网络算力，因为欺诈链需要巨大的设备与能源投资，成本往往高于收益。
权益证明机制的技术实现
权益证明机制由验证者创建区块。每个时隙随机选择一个验证者作为区块提议者。其共识客户端向配对的执行客户端请求交易包作为“执行载荷”，将其封装进共识数据形成区块并发送至网络。区块生产以以太币奖励。当单个时隙存在多个可能区块或节点在不同时间听到区块时，分叉选择算法会挑选出形成验证者证明（Attestation）权重最大的链。安全模型基于加密经济学，攻击者必须销毁大量以太币才能控制链，奖励激励诚实行为，惩罚抑制恶意行为。
分叉选择算法与抗女巫攻击
工作量证明和权益证明本身是抗女巫攻击机制和区块作者选择器，用于决定最新区块的作者。分叉选择（链选择）算法是另一重要组件，用于在链头存在多个区块时让节点选择唯一正确的区块。比特币使用“最长链”规则，即网络接受并工作的区块链最长的那条。以太坊曾使用最长链规则，但在权益证明阶段采用了更新算法，通过验证者投票数量及其质押以太币余额的加权总和来衡量链的“权重”。以太坊使用的共识机制名为 Gasper，结合了 Casper FFG 权益证明与 GHOST 分叉选择规则。
资料与延伸阅读
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