波卡的NPoS機制是如何運作的？_DOT

編者按：本文來自PolkaWorld，Odaily星球日報經授權轉載。Polkadot區塊鏈將實施提名權益證明機制，這是一種相對較新的方案，用于選擇參與共識協議的驗證節點。在這篇文章中，我們會對NPoS做一個介紹，并對Web3基金會的研究做一個回顧。我們還解釋了驗證節點被選中的特殊方式。那么NPoS在波卡中是如何運作的呢？驗證人和提名人

每天有幾次，系統會選擇出一組被成為驗證人的實體，他們在接下來的幾個小時內，將在高度敏感的協議中扮演關鍵角色，比如區塊的生產和最終驗證。他們的工作要求很高，因為他們需要運行成本高昂的操作，確保高通信響應能力，并建立長期的可靠性聲譽。他們還必須將自己的DOTs進行質押作為良好行為的保證，當他們偏離協議時，這個質押就會被懲罰掉。相反，當他們按規則行事時，他們會得到獎勵。任何完成任務的節點都可以公開地成為候選的驗證節點。但是，由于操作上的原因，最終只能選擇有限的驗證人，我們預計是數百或數千個。該系統還鼓勵任何DOT持有人作為提名人進行參與。提名人公布了一份他信任的候選人名單，并把一定數量的DOT進行質押來支持他們。如果這些候選人中的一些人被選為驗證人，他將按根據質押的數量占比來得到相應的利益回報。與驗證人不同的是，提名人沒有數量的限制。只要提名人去選擇，并且只支持具有良好安全實踐的候選驗證人，那他的風險就很低，并且有持續的收入來源。Polkadot網絡中還有其他一些特殊的角色，但我們只關注這兩個角色之間的關系。

波卡生態概念板塊今日平均漲幅為0.10%:金色財經行情顯示，波卡生態概念板塊今日平均漲幅為0.10%。26個幣種中14個上漲，12個下跌，其中領漲幣種為：ANKR(+10.64%)、RING(+10.11%)、KTON(+9.08%)。領跌幣種為：POLY(-26.52%)、KLP(-11.34%)、CHI(-8.07%)。[2021/9/5 23:01:47]

NPoS機制

這種提名人-驗證人的設計有非常強大的安全保證。它允許系統選擇總質押較大的驗證節點，并淘汰質押總數比較低的候選人。事實上，在任何一個特定的時刻，我們都希望有比較大的一部分DOT被質押在NPoS中。這會使敵對的一些群體很難成為驗證節點，攻擊系統的成本也很高。我們的NPoS方案比工作證明機制的效率高得多，比權益證明機制的速度快得多：它允許幾乎所有持有DOT的參與者持續參與，從而保持高水平的安全性，同時限制驗證節點的數量，因此所有基本的網絡操作都是高效的。競選過程

波卡生態概念板塊今日平均漲幅為2.50%:金色財經行情顯示，波卡生態概念板塊今日平均漲幅為2.50%。26個幣種中16個上漲，10個下跌，其中領漲幣種為：XOR(+30.11%)、EWT(+29.52%)、POLY(+16.91%)。領跌幣種為：EDG(-17.88%)、INSTAR(-11.08%)、OCEAN(-10.33%)。[2021/2/10 19:28:13]

有了提名人的投票，如何選出驗證人呢？與其他基于PoS的，根據驗證人的質押數量來衡量投票比重的項目不同，Polkadot在共識協議中給被選出的驗證人同等的投票權。為了反映這一事實，提名人的股份應盡可能平均地分配給被選出的驗證人，同時仍尊重提名人的偏好。在Web3基金會的研究團隊中，我們使用了從選舉理論到博弈論再到離散優化等工具，開發了一個高效的選舉過程，且具有公平代表性和安全性，并且將來可以應用于使用NPoS的任何區塊鏈。下面我們將結合一些例子來探討這些觀點。公平代表性。19世紀末，瑞典數學家LarsEdvardPhragmén提出了一種選舉瑞典議會議員的方法。他注意到，當時的選舉方法傾向于把所有席位都給最受歡迎的政黨；相反，他的新方法確保分配給每一政黨的席位數量與給它們的選票成比例，因此它給予了少數族裔更多的代表權。通過他的方法得到的屬性在形式上被稱為比例合理代表制，并且非常適合NPoS選舉，因為它確保任何節點池既不被選出的驗證人過度代表，也不被選出的驗證人過低代表，而是與它們的質押成比例的。我們的啟發建立在Phragmén的想法之上，并確保每次選舉都具有這種性質。

波卡周報：Staking比例調整至75%后，將增加驗證人獎勵:波卡Polkadot今日在官方平臺更新本周進展，主要包括：1.6月29日，Kusama上正在進行一個議案公投，在平行鏈開啟前，將staking的比率從50%調整到75%；2.6月30日，Kusama目前正在進行一個議案投票，將驗證人的數量從400增加到500；3.7月1日，Web3基金會技術教育負責人Bill發推，Polkadot上的驗證人數量將保持在197個，而不是增加到200個；4.7月1日，Soramitsu宣布創建 Polkaswap的計劃，一個將連接到Polkadot的非托管代幣交換的基礎設施；5.7月2日，Polkadot發布v0.8.13版本，此外，Kusama第68個議案已經通過，Kusama的最佳staking比例將調整為75%，在平行鏈開啟前，驗證人將得到更多的區塊獎勵。截止發文，波卡主網的staking數據：波卡目前的版本：Polkadot CC1, version 13；現階段：第二階段 NPoS，可進行提名和驗證人設置；全網已發行（ 映射） DOT：828.1 萬；驗證人：197個；候選驗證人：148個；提名人：689 個；抵押率：54.49%，即 451.2萬個DOT正在進行 staking；上一個era獎勵：1,795個DOT，一個ear = 24 小時。[2020/7/6]

波卡實驗網絡Kusama已在過去7周資助包括7個社區項目:波卡實驗網絡Kusama宣布在過去7周內為7個社區項目提供資助，受到資助的項目包括波卡生態錢包Polkawallet、波卡區塊瀏覽器Polkascan、去中心化交易平臺LocalCoinSwap等。Kusama同時透露目前可資助生態的項目的資金池達19萬枚KSM代幣。[2020/6/19]

這個例子代表了一個典型的選舉過程，左邊的提名人有不同數量的stake，并且通過線連接到右邊那些他們信任的候選驗證人。假設我們需要選擇n=4個驗證人，公平代表性的屬性大致可以轉化為一條規則，即任何持有總股份至少1/n的提名人都保證至少有一個他們信任的驗證人當選。由于總stake是40個DOT，其中四分之一是10個DOT，前兩個提名人保證由一個驗證人代表。在下面的圖片中，我們看到了三個可能的選舉結果：一個違反了公平代表性，兩個實現了公平代表性。

安全性。如果提名人得到兩個或多個其信任的驗證人被選，我們需要在他們之間分配提名人的股份，這樣驗證人的支持就盡可能平衡。回想一下，我們希望盡可能讓對手池難以獲得一個驗證人，他們只有得到足夠高的支持才能做到這一點。因此，我們將選舉結果的安全級別等同于被選驗證人的最小支持數量。對于最后兩個具有公平代表性的選舉結果，我們提供了stake分配，結果表明它們分別達到了6和9的安全級別。

右邊的選舉結果達到了更高的安全級別，顯然在將提名人的股份平均分給驗證人的方面做得更好。因此，NPoS選舉過程的目標是提供一個達到公平代表性和盡可能高的安全水平的結果。這就產生了一個相當具有挑戰性的優化問題，為此我們開發了在安全性和可擴展性上有很強保證的快速近似啟發式算法。

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