科普 | 波卡的NPoS機制是怎樣運作的？_加密貨幣

“波卡知識圖譜”是我們針對波卡從零到一的入門級文章，我們嘗試從波卡最基礎的部分講起，為大家提供全方位了解波卡的內容。今天是該欄目的第11期，帶大家了解波卡特有的NPoS機制是如何發揮作用的。

NPoS，即“提名權益證明”，是不同于PoW工作量證明和PoS權益證明的一種機制。通過設定提名者和驗證者兩個角色，最大程度的保證了鏈的安全性。同時也借鑒了瑞典數學家提議的選舉辦法，使得網絡足夠去中心化。在上一期的科普文章《波卡的Staking機制是怎樣的？》中，我們已經簡單的介紹了驗證者和提名者在波卡網絡所承擔的角色和相應的職責。本期就重點講述NPoS的運作過程。

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

NPoS首先保證了安全性

聲音 | CNBC主持人：加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱，加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時，我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]

首先在波卡的網絡中是允許所有DOT持有者持續參與的，通過質押的方式來確保每個提名者在提名的過程中是慎重的，會投票給網絡中更可信的節點以獲取收益。其次波卡網絡還會根據生態發展的情況動態調整驗證者的席位，隨著平行鏈的增加，驗證者的數量也可能會發生變化。并且提名者可以隨時選擇投票給其他更為可信的節點，這樣的不確定性使得作惡成本變高，因此保證了整個網絡的安全性。

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

當提名者投票的兩個或者多個候選驗證者成為了正式驗證者，就需要在這些正式驗證者之間分配提名者的股份，使得驗證者的支持保持一個平衡。因為盡可能保證驗證者有足夠高的支持才能有機會在驗證者池中產生正式驗證者。

NPoS實現了公平代表性

這個目標的實現來源于瑞典數學家LarsEdvardPhragmén提議的選舉方法，這種方法能讓席位分配和給他們的選票成比例，給與了當時瑞典的議員選舉中少數族裔更多的代表權。這種方法也非常適合NPoS，因為它確保任何節點池既不被選出的驗證者過度代表，也不被選出的驗證者過低代表，而是與它們的質押成比例的。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的提名者都保證至少有一個他們信任的驗證者當選。

NPoS如何實現公平的分發權益

NPoS，實質上是一種PoS機制上的改良版。原有的PoS機制，是屬于投入質押量越多，所獲得的獎勵也越多，這就會形成富者恒富的馬太效應，不利于項目的去中心化。

NPoS則是先進行各個驗證者節點的平均分配，每個驗證者節點分配到的獎勵是一樣多的，然后才是每個驗證者節點根據其自身的質押量按比例分配給支持它的提名者。這樣一來，如果有太多的提名者投票給了質押總數較多的驗證者節點，對于他們來說就很不劃算了，所以需要他們調整票倉，將DOT投票給質押總數更低的一個或者多個驗證者節點。

好比是，以前的PoS來說，驗證者質押100個，總質押量為1000個，那么驗證者所獲得的質押獎勵就是總獎勵的十分之一，很簡單粗暴。驗證者質押越多，占總數量的比例就更多，獲得的獎勵也越多。NPoS則是先看驗證者節點數是多少，假設總節點數是10個，那么先平均分配一下，每個節點會獲得十分之一的總獎勵，再看各個節點所獲得的質押量是怎樣的再根據比例分配。

這樣的機制會激勵提名者尋找質押DOT更少的驗證者節點，這樣會使他所質押的DOT占比變得更大，在分配中更有優勢。也正因為如此，才能保證驗證者都有差不多平等的質押量，使網絡足夠去中心化。經過多次的博弈，最終我們可以得到所有的驗證者節點之間的質押量并不會相差很多。顯然，我們便會得到所有驗證者節點均是有足夠的提名者支持的這樣的結果。因此，NPoS選舉過程的目標是提供一個能夠實現公平代表性和盡可能高的安全級別的結果。

提名權益證明所帶來的馬太效應和寡頭壟斷的情況，良好的激勵機制使提名者選擇出更值得信任的節點，進而維護整個網絡的安全獲得更多的收益；用比例代表制將提名者的總票數盡可能平均的分配到每一個節點上。最終實現波卡網絡的去中心化以及擁有較高的安全性能。

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