一文了解Polkadot最新研究進展

Polkadot實施了提名權益證明（NPoS），這是權益證明（PoS）的一種改編，其中不限數量的代幣持有者可以作為提名人參加，支持大量但有限的驗證人（預計數量大約為數百人）。成因）。這種方案允許大量的后備驗證人投入，遠高于任何單個用戶的持有量，從而使網絡更加安全。

提名人與驗證人共享經濟獎勵和銷毀懲罰，他們在經濟上歸屬于系統的安全性，因此在經濟上受到激勵來監督驗證人的表現。

因此，NPoS不僅比工作證明（POW）更有效率，而且比沒有權益委派的PoS計劃更加安全且擁有更高的去中心化程度，因為在這種情況下，只有少數“鯨魚”（擁有大量代幣的所有者）才能成為驗證人。

根據提名人的偏好，系統會根據一個選舉規則，在每個時期（大約相當于一天）選擇一個新的驗證人節點，該規則將選擇質押支持程度最高且分布均勻的那一組。

通過為驗證人委員會實現比例代表制度，并提供正式的數學證明，此范例同時實現了高級別的安全性和可擴展性以及前所未有的去中心化水平。

非正式地講，這意味著提名人所在的每個少數派都可以根據自己的質押比例來選舉一些驗證人，而沒有任何少數派的代表人數不足。

我們強調，出于安全，政治，地理或經濟方面的原因，網絡用戶之間自然會出現各種偏好和派系。在去中心化的社區中，這種觀點的多樣性是值得期待和歡迎的，我們的目標是確保所有少數派系都有代表并參與決策過程。

摘要：

Polkadot是一個去中心化的區塊鏈平臺，將于2020年啟動。它將實施提名的權益證明（NPoS），這是一種基于權益證明的機制，其中網絡選擇了k個節點作為驗證人，根據代幣持有人扮演的提名人所代表的偏好以參與共識協議。這種設置會導致基于審批的多數派獲勝者選舉問題，其中每個提名人都提交一份受信任的候選人列表，并且投票權與他們的質押成正比。一個解決方案由k個驗證人組成的委員會以及每個提名人投票中的一部分組成。我們考慮了兩個目標，這兩個目標都是最近在社會選擇文獻中研究的。第一個是確保比例合理代表制（PJR）的屬性。第二個目標稱為最大化支持，它是最大化分配給任何當選驗證人的最小投票支持量。我們認為，前一個目標與權力下放的概念保持一致，而后者則與共識協議的安全級別保持一致。

給出了極值支持問題的幾種近似算法，證明了極值支持問題是常熟因子可逼近的，并證明了匹配硬度結果。此外，我們提出了一種高效的后計算（post-computation）方法，將其與極值支持的近似算法配合使用時，會得出一種新的解決方案，其中1. 保留了近似值保證，2. 滿足PJR屬性，3. 可以有效地驗證第三方是否可信并滿足PJR。除了具有獨立的理論關注度之外，我們的結果，能夠使得網絡運行有效的驗證人選擇協議，該協議同時實現PJR屬性和極值支持的常數因子逼近，從而為去中心化和安全性提供了有力的理論保證。

網絡時間與時鐘達成的共識

在日常生活中，我們通常不會考慮計時的機制。如今，通常通過時鐘中晶體振蕩器上發生的振動數來衡量。由于這些振動的頻率由于溫度，壓力和濕度等因素而變化，因此一天中可能會發生幾秒鐘的變化。

連接到Internet的計算機時鐘不是依靠晶體振蕩器，而是經常使用諸如網絡時間協議（NTP）或全球定位系統（GPS）之類的額外機制來提高精度。但是，過去曾發生過NTP服務器損壞或GPS信號被欺騙的事件。如果這種攻擊發生在權益證明區塊鏈中，誠實的完整節點將停止生產區塊，因為他們不知道什么時候開始，而惡意的完整節點繼續產生區塊并支配著區塊鏈。

為了避免這種可能性，Polkadot使用了相對時間協議，該相對時間協議是在區塊鏈協議之上工作的通用同步協議。這在中繼鏈中尤其重要，在中繼鏈中，每個驗證人都有自己的時鐘（該時鐘無法通過任何協議（例如NTP或GPS）進行校正。驗證人使用相對時間協議解釋最終區塊的到達時間，以確定當前的時鐘在去中心化網絡中是保持一致的。因此，可以更精確地定義驗證人之間的時間同步。

摘要：

要求同步通信的去中心化協議通常在計算機時鐘顯示的時間的幫助下實現。這些時鐘主要由集中式系統（如網絡時間協議 NTP ）進行調整，因為這些調整對于減少時鐘的隨機偏移影響是必不可少的。另一方面，對這些系統的攻擊（過去曾發生過）可能導致協議的破壞，這些協議依賴于它們提供的時間數據來保持同步。因此，我們面臨著依靠集中式解決方案來調整計時器或面臨去中心化協議的安全性風險的困境。在本文中，我們通過對時鐘的共識概念進行建模，為去中心化系統中的物理時鐘同步問題提出了一個全球通用可組合（GUC）模型。關于時鐘的共識是在考慮協議中各方的本地時鐘（可能會偏移）后達成的。通過這種方式，我們對例如NTP以去中心化方式提供的功能進行了建模。最后，我們給出了一個簡單但有用的協議，該協議依賴于實現我們模型的區塊鏈網絡。現實世界中需要同步時鐘的區塊鏈的整個節點都可以使用我們的協議，以保持區塊鏈協議的正確性和安全性。我們協議的優勢之一是它不會在基礎區塊鏈協議上造成任何額外的通信開銷。我們提供了一個簡單但有用的協議，該協議依賴于實現我們模型的區塊鏈網絡。現實世界中需要同步時鐘的區塊鏈的整個節點都可以使用我們的協議，以保持區塊鏈協議的正確性和安全性。我們協議的優勢之一是它不會在基礎區塊鏈協議上造成任何額外的通信開銷。我們提供了一個簡單但有用的協議，該協議依賴于實現我們模型的區塊鏈網絡。現實世界中需要同步時鐘的區塊鏈的整個節點都可以使用我們的協議，以保持區塊鏈協議的正確性和安全性。