权益证明是一种在区块链上达成共识的机制。 区块链是一种记录无法删除或更改的交易的技术。 它是一个分散的数据库或分类帐，不受任何人或组织的控制。 由于没有人控制数据库，因此需要共识机制（例如权益证明）来协调基于区块链的系统的运行。
虽然比特币普及了这项技术，但区块链现在是许多不同系统的一部分，支持有趣的应用程序，例如去中心化金融平台和不可替代的代币或 NFT。
第一个广泛商业化的区块链共识机制是工作量证明，它使用户能够通过解决复杂的数学问题来达成共识。 为了解决这些问题，通常向用户提供系统中的股份。 这个过程称为挖矿，需要大量的计算能力。 股权证明是一种消耗更少能源的替代方案。
区块链技术的核心是提供三个重要属性：
- 去中心化的治理和运营——使用系统的人可以共同决定如何治理和运营系统。
- 可验证状态——任何使用该系统的人都可以验证系统的正确性，每个用户都能够确保系统当前按预期工作，并且自其成立以来一直如此。
- 对数据丢失的弹性——即使一些用户丢失了他们的系统数据副本，无论是由于疏忽还是网络攻击，这些数据都可以以可验证的方式从其他用户那里恢复。
第一个属性，去中心化治理和运行，是控制运行区块链系统需要多少能量的属性。
在区块链系统中投票
区块链系统使用投票来分散治理和运营。 虽然在每个区块链系统中实现投票和共识的确切机制不同，但在高层次上，区块链系统允许每个用户投票决定系统应该如何工作，以及是否有任何给定的操作——接受一个新的块进入链，例如——应该被批准。
传统上，投票要求知道和验证投票人的身份，以确保只有符合条件的人才能投票，并且只能投票一次。 一些区块链系统允许用户出示数字 ID 来证明他们的身份，从而以可忽略不计的能源消耗进行投票。
然而，在大多数区块链系统中，用户都是匿名的，没有可以证明其身份的数字身份证。 那么，是什么阻止一个人假装成许多人并投很多票呢？ 有几种不同的方法，但最常用的是工作量证明。
在工作量证明中，用户根据他们拥有的计算能力与其他用户的比例获得选票。 他们通过解决困难的数学问题来证明他们拥有这种计算能力。 如果一个用户可以解决的问题是另一个用户的两倍，那么他的计算能力是其他用户的两倍，获得的选票也是其他用户的两倍。
然而，解决这些数学问题非常耗能，导致人们抱怨工作量证明是不可持续的。 新墨西哥大学的研究人员发现，比特币挖矿对气候的影响大于全球牛肉生产的影响。
股权证明
为了解决工作证明的能源消耗问题，需要另一种验证用户的方法。 权益证明就是这样一种方法。 在股权证明中，用户通过证明对区块链上某些资产的所有权来验证其身份。 例如，在比特币中，这将是比特币的所有权，而在以太坊中，它是以太币的所有权。
虽然这确实需要用户将他们的资产暂时锁定在区块链中一段时间，但它的效率要高得多，因为它需要的能量消耗可以忽略不计。 据该公司估计，从工作证明转向权益证明将使以太坊的能源消耗减少 99.95%。
以太坊的“合并”
这种提高的能源效率是许多区块链系统打算从工作证明过渡到股权证明的原因。 以太坊于 2022 年 9 月 15 日进行了此更改。这被称为合并。 在此合并期间，操作从使用工作量证明投票转变为使用权益证明投票。 合并完成后，将仅使用股权证明对交易进行投票。
目标是这将使以太坊在可预见的未来可持续发展。
本文转载自 对话 根据知识共享许可。 阅读计算机科学助理教授 Scott Ruoti 的原创文章， 田纳西大学.
