挖矿消耗的这些能源是必须的吗？矿工为什么要挖矿？
矿工挖矿是为了取得出块奖励，获取收益。而系统给予出块奖励的目的是激励矿工参与区块链系统维护，进行记账，而挖矿本质上是看矿工投入资金来决定的(投入资金买设备->设备决定算力->算力比例决定收益)。
那么，为什么不直接拼“钱”呢？现状是用钱购买矿机进行挖矿比拼算力，那么为什么不直接将钱投入到系统开发和维护中，而根据投入钱的多少来进行收益分配呢？这就是权益证明的基本思想。

采用权益证明的货币，一般在正式发行之前会先预留一些货币给开发者，而开发者也会出售一些货币换取开发所需要的资金，在系统进入稳定状态后，每个人都按照持有货币的数量进行投票。

优点

1. 省去了挖矿的过程，减少了能耗
2. POW中维护其安全的资源没有形成闭环，它需要通过显示中的货币去购买矿机，这也就导致只要有人想要攻击，只需要外部聚集足够资金就可以成功。而对于POS，要想发动攻击的话需要得到这个币种发行量一半以上的份额才行，发动攻击的资源只能从这个加密货币的内部才可以得到（闭环）。

POS与POW并不是互斥的，有的加密货币采用一种混合模型，即仍然需要挖矿，但挖矿难度跟你持有的币的数量有关，持有的币越多，挖矿越简单。当然这也是有问题的，即持有币数量最多的人每次挖矿都是最容易的。所以，有的加密货币要求投入的币会被锁定一段时间不能重复使用，比如：挖当前区块投入一定数量的币用于降低挖矿难度，等这个区块发布后，这些币会被锁定一段时间，下次再挖的时候这些币就不能再用了，要过多少个区块之后才能再用。

权益证明的应用仍然存在很多挑战，其中一个就是“两边下注”的问题

如下图所示，区块链系统产生了分叉，存在两个区块A和B竞争主链时，如果是工作量证明的话，同时挖A、B两条链会因为算力分散导致挖到区块的概率降低，但是采用权益证明的话，在A和B同时进行了下注。最终A区块胜出，那么他能够获得A区块相应收益，而在B区块进行投票放入的“筹码”只记录在下面的分叉上并不影响你在上面分叉上的使用，这也就导致其每次都能获得收益。
由于一个人可以拥有多个账户，所以我们无法强迫一个人一次只能投向一个区块。而越有钱的人，通过“双边下注”得到的收益也就越多。

以太坊中，准备采用的权益证明协议为Casper the Friendly Finality Gadget(FFG)，该协议在过渡阶段是要和POW结合使用的。为工作量证明提供Finality。

Finality是一种最终的状态，包含在Finality中的交易不会被取消

单纯基于挖矿的交易是有可能被回滚的，比特币中规定要等六个区块来防止被回滚，但这只是说明回滚的概率比较小，但是只要攻击者的算力足够强（占到50%以上）仍然可能回滚该交易。所以单纯基于挖矿的区块链是缺乏这种Finality的。

Casper协议引入一个概念：Validator(验证者)，一个用户想要成为Validator，需要上交一笔“保证金”，这笔保证金会被系统锁定。Validator的职责是推动系统达成共识，投票决定哪一条链成为最长合法链，投票权重取决于保证金数目。挖矿的时候每挖出一百个区块就作为一个epoch，然后通过投票决定其能不能成为一个Finality。

投票时采用two-phase commit，第一轮投票是Prepare Message，第二轮投票时Commit Message，Casper规定每一轮投票都要得到2/3以上的验证者才能通过（按照保证金的金额大小计算）实际系统中不再区分这两个Message，而且把epoch从100个区块减到50个区块，且只需要一轮投票（对于上一个epoch是Commit Message，对下一个epoch是Prepare Message），要连续两轮投票都得到2/3以上的多数才算有效。

原始版本：

优化后：

矿工挖矿会获得出块奖励，而验证者也会得到相应奖励。当然，为了防止验证者的不良行为，规定其被发现时要受到处罚。例如某个验证者“行政不作为”，不参与投票导致系统迟迟无法达成共识，这时会扣掉部分保证金；如果某个验证者“乱作为”，给两个有冲突的分叉都进行投票（两边下注），被发现后没收全部保证金。没收的保证金被销毁，从而减少系统中货币总量。验证者存在“任期”，在任期结束后，进入“等待期”，在此期间等待其他节点检举揭发是否存在不良行为进行惩处，若通过等待期，则可以取回保证金和应得的奖励。

Q：通过验证者达成的Finality有没有可能被推翻？
A：如果发动攻击的组织仅仅作为矿工的话是无法推翻的，必须在系统中，存在大量“验证者”对前后两个有冲突的Finality都下注。也就是说，至少1/3（该协议规定超过2/3才有效）的验证者两侧都投票。而这一旦被发现，这1/3验证者的保证金将会被没收。

以太坊系统设想，随着时间推移，挖矿奖励逐渐减少而权益证明奖励逐渐增多，从而实现POW到POS的过渡，最终实现完全放弃挖矿。

为什么以太坊不从一开始就用权益证明呢？
因为权益证明还不是很成熟，工作量证明是很成熟的，经过了时间的检验（bug bounty）。
EOS加密货币，即“柚子”，就是采用权益证明的共识机制，其采用的是DPOS：Delegated Proof of Stake。该协议核心思想是通过投票选21个超级节点，再由超级节点产生区块。但目前，权益证明仍然处于探索阶段。

前面的基本观点都是基于“挖矿消耗大量电能，而这是不好的”这一观点，但也有人持有相反观点。
他们认为其所消耗的电能所占比值并不大，而且其对于环境的影响是有限的。挖矿提供了将电能转换为钱的手段，而电能本身难以传输和存储，一般来说，白天所发的电不足，晚上所发的电又多于实际需求，很多大型数据中心要建在电比较便宜的地方，就是因为传输数据比传输电要容易。因此，挖矿为将多余的电能转换为有价值的货币提供了很好的解决手段。
也就是说挖矿消耗电能可以有效消耗过剩产能，带动当地经济发展。