昨年末に北京で開催されたポルカドット集会に参加して以来、ステーキングに関する正式な経済・ガバナンス計画を楽しみにしていましたが、最終計画はまだ固まっていませんが、Web3の研究文書はかなり完成しているようです。 「全体のデザインに驚きました。PoS をコンセンサスとして使用する多くのプロジェクトを読んだ後、ステーキング エコノミーのデザインは異なっていると感じました。新しいプロジェクトは常に過去のプロジェクトから学びます。今回、Polkadot によってもたらされた NPoS は非常に革新的であり、現在のPoS問題をある程度解決するには問題があります。

Polkadotで書けることはたくさんありますが、今回はトークン保有者の収入やフェスティバルと密接に関係するステーキング部分と、NPoS式によるバリデーターノードの選択方法を中心に説明します。

ポルカドットの背景を知らない方はまず私を見てください過去の記事, 早速本題に入ります。

PoS コンセンサス プロジェクトの完全なブロック生成プロセスを簡単に確認します。

1. チームがノードを実行する

2. バリデーターとして登録する

(基本的な閾値を超えた)

3. ステーキングプロセス

(トークン保有者がノードに委託、またはチームがステーキング委託用の無料トークンを委託)

4. バリデーターの選出

(システムは、特定のアルゴリズムを通じてブロック プロデューサーまたは検証ノードの各ラウンドを選択します。この記事では、Polkadot の NPoS 選択アルゴリズムについて詳しく説明します)

5.パッケージトランザクション、ブロードキャストトランザクション、Verifierによる一連の処理の確認

6. 報酬を得る
副題

通貨保有者の観点から見ると、PoS が理解しやすくなります

トークンホルダーはPoSをコンセンサスとしたトークンMoonを所有し、お気に入りのノードにMoonを預けてステーキングを行い、ノードはトークンホルダーに代わってブロックを生成して報酬を受け取り、ステーキング比率に応じて報酬が分配されます。 (ステーキング率 = 保有者がステーキングに参加しているムーンの数 / ステーキングに参加しているすべてのムーンの数)。

上記は一般的なPoSプロジェクトの報酬計算方法です（報酬額はホルダーのステーキング額と正の相関関係があります）

Polkadot が NPoS を提案したのは、報酬とステーキング量との間に正の相関関係があり、リッチノードがよりリッチになり、トークンの配布が集中する傾向にあったため、過去の PoS 運用後に遭遇した問題を解決することが当初の目的でした。

NPoS では、最終的な報酬結果はステーキング量に基づくのではなく、実際にブロックを生成した選択された各ノードのワークロードに基づいて計算されます (俗に言えば、ノードのステーキング量に関係なく、ブロックを生成することに対する報酬)ブロックまたはブロックが同じであることの検証）、NPoS は、大量のステーキングにより一部の大規模ノードがより多くの報酬を得るという問題を解決しますが、一部の大規模ノードの利益も損ないます。

副題

ポルカドットはどうやって作ったのでしょうか？

NPoS は従来の PoS プロジェクトとは異なり、ステーキングウェイトが高いほどブロック生成の確率が高くなるわけではないため、NPoS の検証者選出アルゴリズムについて詳しく説明します。

副題

NPoS コンセンサス アルゴリズムの歴史

NPoS とは、19 世紀末にスウェーデンの数学者ラース エドヴァルド フラグメンによって提案された選挙方法を指します。当時、スウェーデン議会の議席は主流政党によって占められていました。彼のアルゴリズムを通じて、議席の配分と政党の割合「投票はより公平になる可能性があります。小政党は過去に獲得できなかった議席を獲得できます。Polkadot チームは、この 2 つは設計コンセプトに類似点があると信じています。改善後のものが、今私たちが見ている NPoS です。」

副題

選挙アルゴリズムには 3 つの客観的な目標があります

1. バランスバランス

選挙人委員会が決定すると、推薦者のステーキング額は、選択された各検証者に可能な限り均等に分配されます。
PS: トークン所有者は複数の選挙人を選択できるため、システムを再割り当てする余地があります

2. 最大限のサポートサポート

選挙人委員会が選出され、委員会のバリデーターが受け取るステーキング額は、通貨保有者ノミネーターの合計ステーキング額に可能な限り近づける必要があります。

3. 公正な表現

トークン所有者の推薦者の投票権が過大な代表も過​​小代表も持たない選挙人評議会を選出します。

PS: トークン所有者は複数のノードを選択できます。公平性の最も単純な表現は、各トークン所有者に対応する少なくとも 1 つのノードが選択され、現実的な条件 (コインの保有状況とシステムが選択する必要があるノードの数))、一部のノードが選択されることです。は排除されますが、特定のステーキング ウェイトを持つホルダーが少なくとも 1 つのノードに対応できるようにしてください。

これら 3 つの原則に基づいて選別される複数の検証グループ (選挙人委員会) が存在する可能性があります。最終的に、システムはブロックを生成するために最も合理的な委員会 (選挙人委員会) のグループを選択します。非常に複雑でわかりにくいようです。始めるのに長い時間がかかりました。次に、次のトークン所有者の例を使用してバリデーターを選出します。誰もがより明確に理解できるでしょう。この例をすぐに読んでから、上記の 3 つの選出者の客観的な目標を照合することをお勧めします。読み取りプロセス中のアルゴリズムを確認し、最後に例を詳しく見てみましょう。

これはMediumの公式担当者による例です（よりよく理解できるようお手伝いします）

5 つのトークン所有者 (左側) と 5 つのノード (右側) があり、そのうち 4 つのノードがブロック生成のために選択されると仮定します。モデルを単純化するために、最初にノード自体のステーキング量を無視します。

以下は選挙結果の一例です（一つずつ説明していきます）

最初の写真（一番左）

図の最初のホルダーのウェイトが 10Dot であるのに対し、5 番目のホルダーのウェイトは 3Dot のみであるため、これは公正な表現の目標を満たしていませんが、最終的には彼がサポートするどのノードにも対応しません。公正な代表の目的を満たし、一定のステーキング ウェイトを持つトークン所有者は、少なくとも 1 つのノードに対応します (現在の状況では、最初のトークン所有者には報酬が与えられません)。

2枚目の写真

公正な表現の目的に沿って、なぜノード E が選択され、ノード B が選択されないのか疑問に思う人もいるかもしれませんが、これは次に例示する再分配アルゴリズムに関係します。ホルダーは同時に 3 つのノードをサポートします。システムは、彼がサポートするノードのうち少なくとも 1 つが選出されることを確認するだけで済みます (ここでは、彼がサポートするノードのうち 2 つが選出され、2 番目のホルダーのすべてのステーキング量が割り当てられます)これら 2 つのノード)、同じく 5 番目のトークン所有者によってサポートされているノード E を維持することは、Polkadot のような選挙結果の可能性の 1 つです。

3枚目の写真

公正な表現の目標に沿って、これが 2 番目の図と矛盾しているのではないかと疑問に思う人もいるかもしれません。目標は、各トークン所有者に対して少なくとも 1 つのサポート ノードが選択されるようにすることであり、5 番目のトークン所有者にはサポートされるノードが選択されませんでした。システム全体では 4 つのノードを選択するだけで済みます。そのため、ステーキング ウェイトの低い 5 番目のホルダーによってサポートされているノードが選択されなかったことが考えられる結果の 1 つです。

公平性の原則を満たす上記 2 つの選挙委員会の考えられる結果は次のとおりです。選挙委員会の設立後、システムはステーキングウェイトの再配分を経ます。

Polkadot システムは毎回、より公平で安全な結果を選択します。この例では、平均分布が良好で、右側のノードの平均ステーキング ウェイトの最小値が 9 であるため、右側が選択されます。

上記は、Polkadot の選挙アルゴリズムの紹介です。上記のロジックは非常に複雑で、その背後にある数学はさらに複雑です。公式の例は単純なケースです。実際の状況を 100 ノードに拡大すると、各トークン所有者はステーキングを行います重みが異なり、同時に複数のノードに任せると、非常に複雑になります。何度か考えてみてください。上記の 3 つの目標に従って、それぞれの目標を標準としてテストすることができ、もっとよく理解してください。

選出アルゴリズムである NPoS は、トークン所有者のステーキング ウェイトを動的に割り当て、いくつかのルールに基づいて最終的に選択されるノードを選択します。これにより、既存の PoS エコロジーにいくつかの違いが生じます。

1. コイン所有者が複数のノードを選択できるという条件の下では、大規模なノードはコミュニティのサポートを獲得するために懸命に努力せず、アルゴリズムによって排除される可能性があります (図 2 の中央の B ノード)

2. ステーキング量のバランスを取るという目標の下では、資本のない小規模ノードの方が有益です。なぜなら、コミュニティ内のより多くの人がノードを選択する限り、システムのステーキング量の割り当てメカニズムに基づいて、選択したブロックに報酬を与える確率が高くなるからです。 (図 2 の右側の D ノードに示すように)

3. バランスの取れたステーキング量の目標の下では、大規模ノードの利益は相対的に圧縮されており、大規模ノードはより多くの利益を得るために自分のコインを委託するかどうかを考える必要があります

副題

Polkadot は既存の PoS のどのような問題を解決したいと考えていますか?

1. 避けられない集中化問題の一部

2. 収入はノードのワークロードに依存するため、手数料が低いからといって、将来的にステーキングが永久に集まるわけではありません。
(現在、Cosmos には手数料ゼロのノードがあり、多くのトークン保有者を惹きつけて委託しています。Polkadot では、このような高いステーキング ウェイトを持つノードと通常のステーキング ウェイト ノードは同じメリットを得ます)

3. トークン所有者は、分散化を促進しながら、異なるノードを選択することで自身の利益を最大化できます。

(トークン所有者にはさまざまな委託戦略があります。安全で信頼できるノードを選択することもできますし、より高い利回りを得るために小規模だが信頼できるノードをいくつか選択することもできます。)

実際、Polkadot の仕組み全体は非常に複雑で、何か見落としがあるかもしれませんが、そのような仕組みをどのように攻撃するか、パッケージにリンクされた選挙アルゴリズムに悪用できる抜け穴があるかどうかなど、すべて専門家が多くのエネルギーを投資する必要があります。特別な研究の分野なので、ここでは説明しません。

これは、Polkadot メカニズムを説明する最初の記事ですが、今後、公式パラメータとテストネットがリリースされた後、さらに多くの例が提供される予定です。