技术指南 | 波卡的 NPoS 机制是如何运作的？

本文来源：PolkaWorld

作者：AlfonsoCevallos??

Polkadot区块链将实施

提名权益证明（

NPoS）机制，这是一种相对较新的方案，用于选择参与共识协议的验证节点。在这篇文章中，我们会对NPoS做一个介绍，并对Web3基金会的研究做一个回顾。我们还解释了验证节点被选中的特殊方式。那么NPoS在波卡中是如何运作的呢？

验证人和提名人

每天有几次，系统会选择出一组被成为

验证人的实体，他们在接下来的几个小时内，将在高度敏感的协议中扮演关键角色，比如区块的生产和最终验证。他们的工作要求很高，因为他们需要运行成本高昂的操作，确保高通信响应能力，并建立长期的可靠性声誉。他们还必须将自己的DOTs进行质押作为良好行为的保证，当他们偏离协议时，这个质押就会被惩罚掉。相反，当他们按规则行事时，他们会得到奖励。任何完成任务的节点都可以公开地成为候选的验证节点。但是，由于操作上的原因，最终只能选择有限的验证人，我们预计是数百或数千个。

浩云科技回复深交所：兆物信连在区块链核心技术指标上有领先优势:3月17日消息，日前，深交所向浩云科技下发问询函，要求浩云科技说明认为兆物信连是“国际领先的区块链底层技术服务商”的原因及相关依据，信息披露是否审慎合理，是否误导投资者。对此，浩云科技在3月17日披露的问询函回复公告中表示，兆物信连全资子公司湖南宸瀚信息科技有限责任公司成立于2015年，为中国高科技产业化研究会区块链产业联盟常务理事单位等。兆物信连区块链底层平台MT在10分片纯性能测试情况下，其TPS（注：每秒系统处理的交易数量）约为240万次。对比国际上知名的Hyperledge Fabric以及国内的头部企业，兆物信连在区块链核心技术指标上有领先优势。浩云科技认为，公司信息披露审慎合理，不存在误导投资者的情形。不过，其也指出，目前，国内联盟链主要厂商为蚂蚁金服、腾讯、京东、百度等企业，随着更多企业加入，市场竞争日趋激烈。（新京报）[2020/3/17]

该系统还鼓励任何DOT持有人作为提名人进行参与。提名人公布了一份他信任的候选人名单，并把一定数量的DOT进行质押来支持他们。如果这些候选人中的一些人被选为验证人，他将按根据质押的数量占比来得到相应的利益回报。与验证人不同的是，提名人没有数量的限制。只要提名人去选择，并且只支持具有良好安全实践的候选验证人，那他的风险就很低，并且有持续的收入来源。Polkadot网络中还有其他一些特殊的角色，但我们只关注这两个角色之间的关系。

声音 | 分析师：技术指标表明比特币目前超卖，价格可能接近长期底部:比特币从上周创下的6400美元近期低点飙升后，又陷入一轮强劲的横盘交易。一些分析师警告称，不要过于乐观。加密货币分析师Josh Rager解释称，尽管比特币最近出现了反弹，但仍处于坚挺的下跌趋势之中，这表明比特币可能很快就会进一步下跌。但是，分析师Byzantine General指出，一项技术指标表明比特币目前超卖，可能接近确认其近期低点为长期底部，这可能意味着比特币将很快开始下一轮抛物线上升趋势。（Ethereum World News）[2019/12/22]

动态 | 彭博：GTI Vera技术指标自6月份以来首次发出买入信号，可能预示着新的高点:近日比特币在全球金融市场中的避险属性已逐步显现。8月7日，彭博社发文称，基于上周末的交易活动，追踪正面和负面趋势的GTI Vera Convergence-Divergence指标产生了新的买入信号，这是该指标自6月份以来的首次买入信号，可能预示着比特币将达到新的高点。彭博分析师Mike McGlone表示，与其他风险资产相比，比特币的涨势正在上升，比特币应该仍然是其存储价值需求增长的主要受益者，与黄金相似。[2019/8/7]

NPoS机制

这种提名人-验证人的设计有非常强大的安全保证。它允许系统选择总质押较大的验证节点，并淘汰质押总数比较低的候选人。事实上，在任何一个特定的时刻，我们都希望有比较大的一部分DOT被质押在NPoS中。这会使敌对的一些群体很难成为验证节点，攻击系统的成本也很高。

动态 | CME公司创始人赵易天：“区块链+AI”等新技术指引未来音乐市场的发展走向:据中国文化报消息，日前，第二十八届中国国际专业音响·灯光·乐器及技术展览会（乐器展）在北京举办。CME公司创始人赵易天在会上表示，无论产品硬件研发还是音乐软件开发，都需要符合市场潮流与方向。他提到，MIDI新标准、“区块链+AI”等新技术指引着未来音乐市场的发展走向。例如，MIDI新标准将建立起智能化乐器互联，云服务能建立起无地域限制的双向连接，区块链可以实现节点间的价值传递等。[2019/6/14]

我们的NPoS方案比工作证明机制的效率高得多，比权益证明机制的速度快得多：它允许几乎所有持有DOT的参与者持续参与，从而保持高水平的安全性，同时限制验证节点的数量，因此所有基本的网络操作都是高效的。

竞选过程

声音 | 分析师：关键技术指标显示BTC首次出现2015年以来的强劲长期势头:据CCN消息，技术分析师Eric Thies表示，一个关键的技术指标可能预示着比特币出现了自2015年以来的首次强劲长期势头。上一次月MACD达到交叉信号时，比特币价格在三年内从400美元最终上涨至2万美元。[2019/6/13]

有了提名人的投票，如何选出验证人呢？与其他基于PoS的，根据验证人的质押数量来衡量投票比重的项目不同，Polkadot在共识协议中给被选出的验证人同等的投票权。为了反映这一事实，提名人的股份应尽可能平均地分配给被选出的验证人，同时仍尊重提名人的偏好。在Web3基金会的研究团队中，我们使用了从选举理论到博弈论再到离散优化等工具，开发了一个高效的选举过程，且具有公平代表性和安全性，并且将来可以应用于使用NPoS的任何区块链。下面我们将结合一些例子来探讨这些观点。

公平代表性。19世纪末，瑞典数学家LarsEdvardPhragmén提出了一种选举瑞典议会议员的方法。他注意到，当时的选举方法倾向于把所有席位都给最受欢迎的政党；相反，他的新方法确保分配给每一政党的席位数量与给它们的选票成比例，因此它给予了少数族裔更多的代表权。通过他的方法得到的属性在形式上被称为比例合理代表制，并且非常适合NPoS选举，因为它确保任何节点池既不被选出的验证人过度代表，也不被选出的验证人过低代表，而是与它们的质押成比例的。我们的启发建立在Phragmén的想法之上，并确保每次选举都具有这种性质。

这个例子代表了一个典型的选举过程，左边的提名人有不同数量的stake，并且通过线连接到右边那些他们信任的候选验证人。假设我们需要选择n=4个验证人，公平代表性的属性大致可以转化为一条规则，即任何持有总股份至少1/n的提名人都保证至少有一个他们信任的验证人当选。由于总stake是40个DOT，其中四分之一是10个DOT，前两个提名人保证由一个验证人代表。在下面的图片中，我们看到了三个可能的选举结果：一个违反了公平代表性，两个实现了公平代表性。

安全性。如果提名人得到两个或多个其信任的验证人被选，我们需要在他们之间分配提名人的股份，这样验证人的支持就尽可能平衡。回想一下，我们希望尽可能让对手池难以获得一个验证人，他们只有得到足够高的支持才能做到这一点。因此，我们将选举结果的安全级别等同于被选验证人的最小支持数量。对于最后两个具有公平代表性的选举结果，我们提供了stake分配，结果表明它们分别达到了6和9的安全级别。

右边的选举结果达到了更高的安全级别，显然在将提名人的股份平均分给验证人的方面做得更好。因此，NPoS选举过程的目标是提供一个达到公平代表性和尽可能高的安全水平的结果。这就产生了一个相当具有挑战性的优化问题，为此我们开发了在安全性和可扩展性上有很强保证的快速近似启发式算法。

我们对Polkadot提出的技术发展，以及在区块链领域开发的NPoS和其他高效方案所带来的可能性感到兴奋。你可以在Web3基金会研究页面和Polkadotwiki上了解更多信息。要了解Polkadot的发展，请在Twitter上关注Polkadot并加入newsletter。

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原文：https://medium.com/web3foundation/how-nominated-proof-of-stake-will-work-in-polkadot-377d70c6bd43

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