Polkadot共识第一部分：通过NPoS增强经济安全性

Web3领域中最健壮和充满活力的生态系统是那些体现真正去中心化的系统。在这种无需信任的环境中，权力分布在多个参与者之间，消除了任何单点故障。这些特性使区块链网络对安全威胁和恶意活动更具弹性和安全性，这对于在它们之上构建项目的长期可行性和成功至关重要。

Polkadot生态系统在这种环境中蓬勃发展，得益于其新颖的设计元素，包括其获得专利的NPoS（提名权益证明）系统。

共识机制的重要性

共识机制是去中心化网络最重要的组成部分之一。这些机制有助于简化决策过程并增强区块链网络的整体可靠性。它们的主要工作是确保网络中的每个人在各种主题上达成一致，从区块创建到激励结构等等。在区块链网络的背景下，它们对于仔细确认和验证交易至关重要，从而保障网络的安全性、可靠性和不可变性。基于工作量证明（PoW）或权益证明（PoS）算法存在多种共识系统。

去中心化的理由

与由单一实体控制的中心化系统相比，区块链是分布式网络。因为它们没有单点故障，所以对于安全存储敏感数据或执行交易来说更加安全可靠。

Polkadot实现去中心化的方法

通过深思熟虑和精密的设计决策，Polkadot在三个关键领域解决去中心化问题：

1. 通过质押进行网络操作

通过Polkadot的质押模型，用户可以使用他们的DOT代币来保护和验证交易。它包含两个主要角色：提名者和验证者。

提名者

Polkadot生态系统中的提名者是相对被动的参与者，这意味着他们间接地为网络健康和安全做出贡献。提名者需要完成两项任务：选择负责任的验证者并向投票池添加代币。通过委托他们的权益，他们可以选举验证者并分享奖励。

虽然提名者不需要运行自己的节点或担心在线时间，但他们应该对他们选择的验证者进行尽职调查。此外，在提名验证者时，提名者应注意他们的奖励百分比，并在其验证者被罚没时可能面临损失风险。

验证者

验证者是质押提供者，并且是网络的活跃成员。他们在被提名者之间分配奖励，被提名者则通过投票给他们选择的验证者而从数字资产中受益。不仅增加验证者数量有价值，而且让更多提名者能够对验证者进行"投票"而无需运行整个基础设施也很有价值。这是像Polkadot NPoS这样具有提名者特性的PoS共识的一大优势。

Polkadot采取积极措施，通过邀请更广泛的利益相关者作为验证者参与，来培育一个能够有效抵御潜在威胁的去中心化网络。通过NPoS，来自不同背景的个人能够积极参与质押，远远超过像以太坊这样没有提名者功能的典型PoS网络。Polkadot NPoS的有意包容性减少了中心化的危险，并提高了验证者网络的弹性。

2. 通过开放治理进行决策

所有DOT代币持有者都可以通过独特的治理模型Polkadot OpenGov积极参与代表Polkadot网络运行方式的决策。社区可以通过公投提出网络升级、参数调整和政策变更。这种开放透明的治理方法不是由中央机构控制，而是允许集体做出决策，反映社区的利益。

3. 用户通过去中心化轻客户端与Polkadot交互

即使在高度去中心化的网络中，缺乏轻客户端也可能存在问题。因此，用户经常依赖中心化服务提供商，这导致频繁的故障和中断。为用户提供轻客户端将确保与去中心化网络进行更顺畅、更可靠的交互。

Polkadot共识：构建去中心化和安全的未来

从Polkadot概念的早期开始，创始人们就认识到去中心化和包容性的重要性。过去的PoW系统既排他又耗能，偏爱那些拥有大量计算能力的人。为了寻找更环保和易于使用的替代方案，Polkadot从启动时就采用了PoS共识系统（直到构建NPoS来改进PoS）。

根据验证者质押的代币数量，他们在PoS系统中有更高的机会被选为验证者。虽然这提供了一种更节能和环保的保护网络方法，但它也造成了潜在的中心化问题。

在PoS中，权力和影响力可能集中在少数拥有大量代币持有量的人手中。当一小群验证者控制网络的大部分资源时，网络的决策和治理过程可能被他们主导。这种权力集中与区块链的核心价值，即去中心化、透明度和包容性相矛盾。

区块链被认为去中心化的程度取决于参与其采用共识的独立节点或实体的数量。在PoS共识中，确定共识贡献者数量的指标称为验证者数量。

通常，较高的验证者数量与更大的去中心化之间存在相关性，因为更多的验证者参与减少了任何单一实体对网络决策可以施加的控制和影响力。然而，在以太坊合并之后，验证者数量作为去中心化唯一指标的重要性已经减弱。网络的去中心化程度和安全性应该由以下额外因素决定：

• 权益分配
• 抗串谋性
• 客户端多样性
• 积极参与
• 验证者的地理分布

因此，为了评估以太坊2.0和类似的PoS区块链，考虑这些方面变得至关重要。

NPoS如何支持去中心化

当验证者数量和运营它们的实体多样性等因素保持不变时，NPoS实施的激励措施会推动网络朝着更大的去中心化方向发展。结合增强验证者格局的特性，与其他PoS网络相比，NPoS有助于提高去中心化程度。

NPoS拥有两个显著增强去中心化的关键属性：

1. 灵活的提名者选择

提名者可以选择或提名多个验证者（在Polkadot中最多16个验证者，在Kusama中最多24个验证者）。只要至少有一个被提名的验证者被选中，选举机制确保提名者贡献的全部权益都被利用。这一独特特性显著增强了NPoS内的去中心化和经济安全性，使其与其他PoS系统区别开来。

NPoS中包含提名者产生了显著的好处，因为它增加了验证者的权益：提名者的参与增强了支持验证者的权益，从而提高了网络的经济安全性。它还降低了持有较少DOT的用户参与质押的门槛。

2. 赋能新兴验证者

NPoS中的验证者具有的优势是，正在启动的验证者可以由提名者无风险地提供资金。即使只有一个被提名的验证者被选中（可能是一个资金充足且健壮的验证者），提名者也能获得全额奖励，因为全部权益都有助于网络安全，并且通过支持他们认为行为良好的有前途的新验证者，提名者可以承担计算过的风险。在调整激励以最大化奖励的同时，无论选择结果如何，这种方法都能在不损害经济安全的情况下促进去中心化。

在典型的PoS系统中，未被选中的权益保持不活动状态，这导致资本效率低下。

Polkadot NPoS的好处

通过采用NPoS，Polkadot获得了几个关键优势。除了提高安全性外，NPoS鼓励更大的社区参与，从而增加网络的弹性。来自不同背景的代币持有者可以积极为增强网络的经济安全性做出贡献（限制很少），并因参与治理和验证（质押）而获得奖励。这不仅为区块链参与者创造了公平的竞争环境，还促进了区块空间生态系统内的权力下放。通过允许代币持有者提名验证者，NPoS还可以增强网络的交易处理能力并促进更顺畅的操作。

NPoS的设计决策和目标

Polkadot获得专利的NPoS是旨在创建安全、去中心化网络的细致设计决策的结果。这是通过一套创新机制实现的：

经济安全性和弹性

选举算法

与PoS不同，NPoS内的经济安全性也由以下事实驱动：提名者可以使用他们的资金，而无需具备成为验证者所需的专业知识和资源。选举算法（稍后详细描述）确定最佳验证者候选，从而最大化经济安全性。

与PoS相比，使用NPoS支持验证者的代币数量增加，这提高了Polkadot生态系统的经济安全性。最低质押量也大幅增加，因此即使是最不受支持的验证者也能获得更多支持。

罚没机制

与PoS一样，NPoS也实施了罚没机制。当验证者从事恶意行为或违反系统规则时，他们质押的部分代币可能会损失。通过权益调整激励增加了强力罚没的可能性，并增加了不良行为的经济后果，从而使生态系统更加安全。

可访问性和去中心化

参与

在撰写本文时，DOT持有者可以从450.994 DOT开始提名验证者，并根据他们是否可信来保护网络进行选择。在NPoS中添加简单易用的提名功能使得参与质押过程变得容易得多，而这还是在提名池推出之前。

2002年11月1日提名池的推出显著刺激了活跃账户。到2023年，池的数量增加了一倍多，池成员的数量增加了两倍多。这使得Polkadot在经济上更加安全，因为NPoS创建了一个更具包容性的生态系统。

考虑一种情况，1亿提名者支持100个验证者。如果同样的100个验证者由两个实体（例如，亚马逊和谷歌）控制，它们将有效控制网络，因此区块链将不是去中心化的。

在验证者选择过程中，基于权益的因素被结合起来以增加去中心化和经济安全性，确保一个多样化和去中心化的网络。验证者根据他们收到的提名数量和质押的DOT代币来选择。活跃验证者集定期更新以鼓励竞争并使新验证者能够参与，培育一个开放和包容的生态系统，利益相关者可以在其中表达他们的关切。

提名池

使用提名池，更广泛的受众可以更容易地进行质押和网络参与。为了不引入中心化元素，提名池必须是原生的。Polkadot上的提名池通过允许可能被排除在质押过程之外的个人汇集他们的资源、分享奖励并共同为网络安全做出贡献，只需最少1个DOT。这种包容性方法使区块链网络既去中心化又易于访问。

权益分配的作用

实施NPoS给权益分配带来了重大变化，进一步增强了经济安全性和公平性。

权益分配

Polkadot中的权益分配使验证者和提名者的利益与网络稳定性保持一致，以确保经济安全。将提名者质押的代币分配给验证者可以减轻中心化风险，阻止串通，并促进生态系统弹性。

这种公平参与的结果是鼓励诚实的网络参与并防范恶意行为，从而增强网络安全性。根据这个系统，潜在的验证者表达他们成为验证候选人的愿望，这些候选资格透明地分享给所有提名者。提名者可以编制最多16个首选候选人的名单，并且他们的权益以平衡的方式系统地在验证者之间分配，以确保经济安全。

NPoS有助于将权益分配给可能被排除在参与之外的验证者，这进一步促进了Polkadot生态系统的去中心化和经济安全性。在NPoS中，当支持背后总权益较小的验证者时，提名者也能获得更多奖励。这激励提名者选择总权益较低的验证者，进一步促进权益在潜在验证者集中的均匀分布。

Phrágmen选举算法

由于采用了基于Edvard Phragmén在1890年代引入的顺序Phragmén方法的重新设计的选举算法，验证者以更公平、更安全的方式被选中。Phrágmen选举是一种多获胜者选举算法，它将链下计算与链上验证相结合以确保准确性。

自采用NPoS以来，安全性、可扩展性和社区参与度都得到了改善。验证者集自启动以来不断扩大，以进一步提高安全性和弹性。目前正在探索更多改进，包括改进的选举算法和在专用系统平行链上质押的可能性，为更先进和健壮的质押铺平道路。

为去中心化的未来做出贡献：开始使用Polkadot进行质押

Polkadot的目标是创建一个真正去中心化和变革性的区块空间生态系统，能够应对Web3面临的挑战。作为验证者或提名者，您可以直接为共识做出贡献，并通过[链接]立即加入去中心化革命。要加入迈向去中心化未来的运动，请在专用的[链接]上探索您的选择。

如何在Polkadot上原生开始质押

有兴趣在Polkadot上构建吗？与专家交流以获得实践支持。

编辑：Isobel Weston 贡献者：Gonçalo Pestana, Natalie Tillack 原文发表于 https://www.polkadot.network