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一文告诉你什么是Cardano的Staking模式?

云上春野云上春野 2019-08-02 12,175 次 收藏0
PoS代表的是区块链设计基础模型的根本变化。比特币使用的则是PoW模型,需要大量算力及资金,以寻找某个阈值以上的哈希值,满足这些条件的矿工就可以在链上创建新块。虽然这一方法已经过时间的考验,确实可确保网络安全并保持全球共识,但它却造成了电力的极度浪费。目前,EMURGO(Cardano的官方商业风投部门)正在市场推广一种名为Ouroboros的新区块链共识模型。

所有区块链在设计之初都有其固有的治理模型。不过,IOHK的研究人员发现,随着时间的推移,由于矿工的集中化和潜在的奖励分享机制,比特币模型逐渐演变成一种独裁模型,权益持有者往往会选择运营成本最低的权益池,因为这些池可提供更高的回报。下图是基于IOHK测试的比特币聚合模拟图。

 

随着时间的推移,许多池会聚合到单一池中。

 

从逻辑上来说,人们可能会觉得,地热或政府补贴的权益池从长远来看将会胜出。为表明此假设是正确的,我们来看一些研究结果。Eva Xiao表示,“2016年,四川和云南水电站的产能过剩高达45.6太瓦时(比特币用电量)。而美国全年的发电量为4100太瓦时。”截至2019年,81%的比特币矿工都来自中国。对于预言即将迎来全新加密货币未来的预言家来说,这个数字听起来应该非常令人不安。

 

Cardano的底层治理模型将更加去中心化。那么Cardano的PoS模型究竟如何运作?

 

Philipp Kant说:“Ouroboros的基本设计非常简单:它将时间划分为纪元(epoch),然后再将纪元划分为插槽(slot)。在每个纪元开始前,随机选定某个候选人充当各个插槽的区块生产者。但这种随机并不是谁先得出正确的哈希值就胜出,而是通过生成随机数来决定每个插槽的插槽领导者,并且插槽领导者的选定几率与stake数量成正比。”

 

Cardano页面中的“Incentives and Staking(激励及权益抵押)”写道:“一个插槽持续20秒,而一个纪元包含21600个插槽,持续5天。”被选为插槽领导者的概率与其stake数量成正比。交易手续费和货币扩张(即储备基金)都被转移到奖励池中,并在该纪元内的活跃权益持有者之间进行分配。而部分奖励将分配给系统财库,以供未来治理使用。

 

虽然stake没有最低门槛,但加入竞争池可使持仓量较少的用户受益。权益池运营商除了拥有自身利润率外,还能通过成为权益池成员获得奖励,因此他们愿意披露其真实的运营成本。这使得权益池运营商的激励机制与其成员的激励机制保持一致,且奖励函数与池中的总权益数量成正比;在新权益者加入权益池的初始阶段,此函数会突然增加奖励,但随着时间的推移会逐渐趋于平稳。

 

此奖励机制是确保协议安全并确保有效去中心化的基础。它不是一个游戏奖励机制,也不由一小部分权益者控制整个系统。Brünjes等人在“权益池奖励分享方案”一文中指出,“(奖励)机制可导致具有理想去中心化特征的纳什均衡(Nashe quilibrium),包括大量协议参与者和Sybi攻击弹性。”

 

那么纳什均衡究竟是什么?它的基本定义为,“在博弈论中,假定每个玩家都选择了一种策略,则没有玩家可以在其他玩家策略不变的情况下通过改变自身策略而获益,那么目前的一套策略集合及其相应收益就构成了一个纳什均衡。”“相互保证毁灭机制(指对立的两方中如果有一方全面使用核武器则两方都会被毁灭)”可能是这方面最简单、最容易理解的例子。Cardano通过引入所谓的“饱和点”来确保权益池不会变得中心化,在饱和点上,奖励基本上是有上限的。但过了饱和点,奖励将会减少,从而激励新权益持有者寻求其他权益池。此奖励分配方式使得权益池无法从互相竞争中受益,因此某个权益池没有动机去干扰其他权益池的工作。

 

若某权益池成为一个成功的、饱和的权益池,用户将能够看到该权益池的期望评级。若某系统试图优化非近视纳什均衡及行为,这就意味着它促使权益持有者谨慎考虑他们选择结果的长期影响,并选择符合他们最佳利益的战略。这也意味着权益池将实现一种均衡,使权益持有者无法从改变其staking策略中受益。

 

Cardano的奖励并不是像比特币那样按区块分配,而是通过“奖励池”按纪元分配。除了在某纪元内能够贡献的插槽/区块数量外,奖励还与用户的stake数量成正比。除了ADA储备金外,奖励还源自交易手续费。但储备金奖励将随着时间的推移而逐步递减,并且储备账户资金的确切百分比还有待商榷。

 

EMURGO将发布一个用于Seiza区块链浏览器的Staking模拟器,使得用户能够使用该模拟器计算奖励,而且它也将与Yoroi集成,使得用户可在Yoroi浏览器扩展以及Yoroi手机应用上stake。

 

Cardano的staking系统从根本上激励了两个主要活动。第一个是确保权益持有者在线。第二种是参与协议,即区块创建。由于有许多人要么无法全天候运行自己的服务器,要么不想创建权益池,那么他们可以将其权益委托给所信赖的权益池。不过委托地址与标准ADA地址有所不同。

 

Cardano与以太坊或其他staking协议不同,该系统的设计为:如果用户试图以不正当的方式参与协议,其资金也不会被“削减”或销毁。权益池的数量可能会随着系统的扩展而变化,该项目最初的目标是拥有100个池,然后再慢慢扩展到1000个池。因此把握对去中心化系统的需求和性能负荷之间的平衡是至关重要的。

 

Ouroboros将使用可验证随机函数(VRF)来选择无偏倚的插槽领导者。在每个纪元中,随机数会被写入区块链,并由此随机数随机选出未来的插槽领导者。从本质上讲,这一机制也体现了Ouroboros名称背后的意义:衔尾蛇(它是一个古代流传下来的符号,形象为一条蛇吞食自己的尾巴,结果形成一个圆环)。Nir Bitansky说,“可验证随机函数是伪随机函数,种子持有者除了计算任意点x的函数值y之外,还可生成一个非交互式证明π以证明y的准确性,而不影响其他点的伪随机数。”

 

Ouroboros Praos(IOHK发布的Ouroboros协议第二个版本)也将使用密钥进化签名(Key Evolving Signatures)。Matt Franklin说:“加密系统的安全性取决于密钥的保密性,但这在现实世界中很难做到。这种策略的基本特征是密钥会随着时间的推移而变化,但对应公钥仍保持不变。”每当创建一个新区块都会产生新的私钥,公钥则保持不变。因此,倘若攻击者盗取了某人的私钥,也无法像使用比特币那样伪造交易。

 

David等人开发的Ouroboros Praos清晰解释了此概念:“在常规数字签名方案中,恶意攻击者可利用用户签名密钥为任意消息生成签名,包括过去生成(或应已生成)的消息。而前向安全签名方案(Forward secure signature schemes)则可阻止这样的情况发生,更确切地说,它允许诚实用户验证此给定签名是在哪个确切时间点生成的。此方案通过在每次签名生成后“进化”签名密钥,并擦除前一个密钥来实现安全保障,这样一来,用于签名过去消息的签名密钥无法被恢复,但新签名密钥仍可与前一个相关。”

 

Cardano rust节点的名称为Jormungandr。如果你想安装雪莱测试网,可观看IOHK开发人员兼项目经理Alejandro Garcia的简短视频教程(需科学上网)。如果你不想从源文件构建,也可直接下载本视频所示的版本文件,或遵循雪莱测试网代码库中的说明进行操作。另外,Jormungandr用户指南仍在开发中,它有助于加深用户对Ouroboros协议技术细节的理解。

 

许多加密货币的开发人员都意图实现各种不同形式的PoS,但并非所有形式都符合Cardano PoS系统的宏伟愿景。下面我们简要说明一下Tezos和EOS的劣势。

 

Tezos

 

要想参与Tezos的staking协议,区块创建者必须持有8000个Tezos(XTZ)。若不符合此最低要求,用户可委托其权益。Tezos的验证节点上限为80000个。但Tezos有个固有风险,即验证节点不一定会向权益持有者支付奖励。这是因为奖励发放不由协议自动化管理,而是由权益池运营商管理。因此,作为Tezos的一名权益持有者,你必须尽职工作以确保获得奖励。而Cardano的生态系统就更为安全、诚实。

 

EOS

 

EOS从另一方面来说是高度中心化的,只有21个区块生产者。该团队保留冻结账户和创建未经用户授权的交易的权利,过去为了追回被盗资金,该团队曾这样做过。虽然这可能有一定的益处,但它并不适用于去许可的主链,而是适用于符合法规的特定侧链。此外,这样的系统不允许链下衍生品结算,或任何类型的合法交易结算。

 

与Cardano不同的是,在EOS中,用户通过抵押代币换取投票权,并投票选出超级节点。Brünjes等人表示:“此方案与我们的不同之处在于:1)它没有考虑到选民的激励因素,因此无法解决选民参与率低的问题。2)选举产生的超级节点尽管拥有同等权力,但其奖励却按所得票数发放。这种不一致可能会导致系统掌控在小部分权益持有者手中(例如,目前仅代表2.2%权益持有者的EOS超级节点也足以关停系统,而理想情况下系统仅可承受小于1/3的比率。3)它可能会使很大一部分的权益持有者无法进行委托代理(例如,目前在EOS中,21名超级节点仅代理了8%的权益)。

 

鉴于这些统计数据以及前面提到的冻结账户行为,与EOS的技术相比,Cardano的PoS系统和宏伟愿景显然具有极大的优势。

 


 

结语

 

目前加密货币仍处于初期阶段,许多机构仍然没有真正明白去中心化、去许可及去信任的网络拥有怎样的前景。荷兰国际集团研究员Carlo Cocuzzo最近发表的一篇关于资产代币化的文章就简洁明了地概括了这种观点。他表示:“即使在完全去中心化的世界里,公共区块链账本上的交易也需信任算法或设计算法的程序员。完全去中心化的模型要在这种环境下运作是很困难的,这就为银行和投资基金等可信任的中介机构敞开了大门。”坚持过去行之有效的做法的机构,很可能将面临着非常困难的转型,即向去信任的、去中心化的、点对点的未来过渡。

 

此概念最终可归结为是信任数学还是完全信任传统机构。从这个角度来看,Cardano的确处于历史发展的前沿,雪莱的发布代表着巨大变革即将实现。而PoS就是此难题的核心。然而,为了真正具有竞争力,Cardano将提供更多先进功能,如智能合约、允许用户发行资产、以及通过NiPoPow与国外PoW区块链实现互操作性等。

 

 

密码极客是一群来自前阿里、蚂蚁金服的技术人员与阿里创业帮一起发起的区块链技术创投社群,也是杭州最大的区块链技术创业社群,截止7月,社群技术人员超过2000位,社群成员超过10万。

 

 

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