权益证明
相关术语
Proof of Work PoW 工作量证明
Proof of Stake PoS 权益证明或者股份证明
virtual mining 虚拟挖矿
AltCoin Infanticide 把币扼杀到摇篮中
Proof of Deposit PoD 存款证明
nothing at stake 无利害关系
two-phase commit 两阶段提交
能耗
比特币和以太坊现在都是采用的工作量证明Proof of Work PoW，这种方式共识机制受到普遍的批评就是浪费电。
这个Y轴TWh是Terawatt hours ，大家比较收悉的是KWh，kilowatt hours ，就是千瓦时一度电的意思。
比特币一年的能耗69.96TWh，相当于智利整个国家的能耗，占全球的0.31%。这个能耗是相当大的。一个交易大概需要1014，也就是1000度电，这听起来挺吓人的。
下面是以太坊的数据。
平均到每个交易就是67读电。实际是比比特币少很多。
Proof of Stake
矿工为什么要挖矿？为了取得出块奖励，为了获得收益。那为什么要给矿工这些收益呢？是为了激励矿工参与区块链的维护。那矿工具体是怎么挖矿的呢？需要一大笔资金，然后去买挖矿设备，可以是矿机可以是GPU。挖多少收益就是由挖到多少区块决定，而挖多少区块是由算力所占的比例决定，而算力是由硬件设备决定的，设备又由金钱决定，投入的资金越多，设备越好，挖矿的算力越大得到的出块奖励就越多，受益也就越高。所以说白了，挖矿的收益是由拼钱决定的！那么既然是拼钱，直接把钱拿出来比一比不就行了么？现在是矿工通过竞争算力来决定挖矿的收益分配，能不能改成直接比钱的多少决定利益的分配。
比如A出100万，B出50万，现在的做法是把这些钱拿去买矿机，比拼谁的算力大。与其这样，还不如把这些钱都投入到区块链的开发，将来就按照每个人投入资金的多少，来决定收益的分配，那还挖矿干嘛？直接拼钱就完事了。这种方法就叫做Proof of Stake，或者叫做virtual mining虚拟挖矿。
采用权益证明的虚拟货币一般在正式发行之前，会先预留一部分货币，给开发者。也会出售一部分货币，来换取开发所需的资金。将来按照权益证明的共识机制，每个人是按照持有货币的数量进行投票的，这种方法跟工作量证明相比，有哪些优点呢？
一个很明显的好处是省去了挖矿的过程，也避免了由此带来的能耗，和对环境的影响、减少了温室气体的排放。
基于工作量证明的共识系统，从某种意义来说，维护这个区块链安全的资源不是一个闭环！block chain is secured by mining。那么mining的equipment从哪来呢？是用法币买来的，是从加密货币的外面得到的。这就带来一个问题，虽然最近加密货币的总市值有了很大的增长，但是跟世界经济总量相比仍然是微乎其微的，比如跟美股相比，完全不在一个数量级上。所以如果有某个组织想发动恶意攻击，它只需要用足够的资金来购置挖矿设备，然后聚集到51%的算力就行了。也就是说发动攻击的资源是可以从外面得到的 。
比特币还好，已经得到一定体量，想要攻击挺不容易的。但是像刚发行的加密货币，想要攻击就非常容易了。像之前提到的AltCoin，就是除了比特币以外小的加密货币，如果这种小的币种刚刚发行不久，就遇到这种攻击，那么很可能这个币价就直线下降，甚至归零。那么对于这个币的开发者和早期矿工来说，损失就是灾难性的，AltCoin Infanticide，把币扼杀到摇篮中。
如果是权益证明呢，想要发动攻击只能从内部发起，跟比特币的攻击类似，比特币需要51%以上的算力，权益证明则需要51%以上的份额，才能发动攻击，这个攻击的资源只能从内部得到，这就是为什么说权益证明是一个闭环。
权益证明和工作量证明并不是互斥的，有的加密货币会采用混合的模式，它仍然需要挖矿，但是挖矿的难度跟你占有的权益、持有多少币是相关的。比如说每个矿工持有一定数量的币，那么挖矿的时候持有的币越多挖矿的难度就越小，当然如果就这样简单的设计其实是有一定问题的，持有币越多的节点每次容易挖到矿，所以有的币会要求你投入的币每次使用会被锁定一段时间，不能重复使用，有冷却时间，有时候管它叫做Proof of Deposit。
基于权益证明的共识机制该怎么设计，有很多挑战。其中早期的权益证明遇到一个挑战就是两边下注的问题，nothing at stake（无利害关系），就是分叉的时候两个分支都下注。
以太坊中准备采用的权益协议叫做Casper the Friendly Finality Gadget（FFG）。Casper是怎么做的呢，会有Validator角色，就是投入大量以太币，获得话语权。挖矿的时候，没挖100个区块，作为epoch，然后要决定它能不能成为Finality，要进行投票two-phase commit两阶段提交，第一轮是Prepare Message，第二轮是Commit Message。Casper中规定，每一轮投票都要得到以上的验证者同意才能通过。