POL:波卡的共識機制為鏈與鏈交互 提供安全保障_NaPoleonX

我們知道，我們需要三分之二以上的驗證者才能正確遵守協議。但是究竟有多少個驗證者？他們是如何選擇的？他們為什么要遵守規則？

選舉周期

為了使驗證者知道一個區塊具有超過三分之二的協議，GRANDPA需要知道總共有多少個驗證者。該鏈的治理流程設置數量，但目標是至少有1,000個驗證者在Polkadot中運行BABE和GRANDPA。

一旦知道集合中將有多少個驗證者，我們將舉辦一次選舉來決定誰成為驗證者。

就像BABE將時間拆分為周期循環一樣，GRANDPA也將時間拆分為各個周期。在每個周期結束時，都會獎勵過去的周期，并為下一個周期進行選舉。周期計劃長約24小時。

Polkadot使用提名的股權證明來選擇驗證人，并使用Phragmen的方法來進行選舉。簡介部分討論了權益證明網絡中的安全性與風險價值有關。用戶通過鎖定資金來表明其參與網絡安全的意圖。

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雖然驗證者的數量是有限的，但是可以通過抵押參與網絡安全性的人數卻沒有。如果您不是驗證者，則仍可以通過提名參加。提名者質押他們的代幣，然后選擇16個值得信賴的驗證者作為自己的代表。提名人能享受他們所支持的驗證者的報酬，同時也會連帶受到懲罰。

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Polkadot的一個功能性目標是形成一個均勻質押的驗證者集。獎勵是支付的依據績效而不是股權，因此提名者如果支持一些小的驗證者，有概率可以獲得更高的回報率。

我們使用Phragmen方法優化了股權分配。在選舉之前，有一個希望成為驗證者的清單列表。每個驗證者都有一個潛在提名者列表。Phragmen方法將首先通過找出將帶來最大風險的組合來選擇贏家。一旦它知道了提名集，它就會以這種方式來申請提名，這種方式會使提名集得到最均衡的下注。這樣的結果將為網絡帶來最高的安全性，并為提名人帶來最大的回報。

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獎勵

獎勵是人們在網絡上運行驗證者的主要激勵因素。如第2部分和第3部分所述，驗證者運行BABE和GRANDPA協議來創建和完成Polkadot區塊鏈。

與其他權益證明協議不同，Polkadot會根據驗證者的行為而不是根據每個驗證者的押金來確定獎勵。驗證者根據他們的活動累積積分。積分分配主要根據有效性聲明和生成常規鏈中。還有一些積分是為沒有在常規鏈中的終止的區塊發行的。

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當大家明確了一個周期內總積分的量后，也只有到一個周期結束之后才能轉換為相應的代幣價值。在一個周期內獎勵分配是根據驗證者所擁有的積分在總周期積分內的占比。之后再將獎勵分配給每個驗證者的提名者。

遵循獎勵制度相對容易。通過運行標準客戶端并具有高可用性網絡體系結構，驗證者將能夠正確遵循協議并獲得積分。

紀律與懲罰

獎勵提供了押注的原因，但是網絡協議必須確保押注者遵守規則。削減代幣是對不遵守協議的懲罰。為了防止被攻擊，網絡的安全性要求對嘗試攻擊的懲罰如此之大。

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違規的范圍從顯性的懶散到直接欺騙。驗證者的最基本要求是在線可用。驗證者通過創建區塊或向網絡發送情感消息來證明其可用。因脫機而被懲罰的概率非常低，因為每個系統都會在合理范圍內經歷周期性的停機時間。

但是只要驗證者合理關注其基礎結構配置，停機時間就應該是很少見的事件，懲罰很小且很容易恢復。

更嚴重的違規行為被認為是模棱兩可。在BABE和GRANDPA中都可能發生模棱兩可的情況。在BABE中，模棱兩可在同一個插槽中生成兩個區塊。

在GRANDPA中，則會為同一回合中相互沖突的兩條鏈發送預投票或預傳遞信息。模棱兩可往往伴隨著嚴重的懲罰。如果有過多模棱兩可驗證者，則不可能選擇單個規范的鏈。

某些違規行為可能會被削減100%的押注金額。在極端情況下會發生這些操作，例如對與已經確定的鏈沖突的鏈進行預投票或預提交。網絡認為這種行為是攻擊，因為它試圖逆轉已確定的區塊。

超線性削減

您可能已經注意到獎勵與單個驗證者的股份數無關，因此如果有足夠的代幣來運行兩個驗證程序，則獎勵亦有可能會加倍。

這種行為是值得鼓勵的。我們期望單個對象將運行多個驗證器。Polkadot無法采取任何措施來阻止某些實體獲取大量股份并運行驗證程序。為了防止單個實體獲得過多的權力，Polkadot可以讓他們在嘗試做破壞時增加其風險值。

Polkadot使用超線性削減機制。隨著實質犯罪的驗證者的數量增加，代幣削減的百分比也增加。如果單個驗證者模棱兩可，則可能是由于基礎設施設置不佳所致。但如果30％的驗證者在一輪中模棱兩可，則更有可能是協同攻擊并進而會加大懲罰力度。

隨著更多驗證者的模棱兩可，懲罰嚴厲的程度越來越高。當超過33％的驗證人模棱兩可時，違規者將被代幣懲罰力度將至100％。

當單個實體向網絡添加更多驗證器時，它將必須確保驗證器不相互依賴或任何集中式服務。

共享安全

權益證明網絡中的安全性基于經濟學，因為世界上的經濟價值是有限的，所以世界上存在的安全性也是有限的。由于單鏈擴展問題導致的區塊鏈數量增加時，其經濟價值和安全性分散在多條鏈上，每條鏈的價值都更加分散。

在諸如以太坊虛擬機之類的共享執行環境中執行的智能合約可以無信任地進行交互。使用Polkadot，可以將邏輯接口從區塊鏈中的單個執行環境轉移到了區塊鏈的邏輯本身。

但是，當考慮如何在打破信任界限的同時使鏈進行交互時，必須意識到信任不是來自在同一環境中執行。信任來自在相同的經濟和國家過渡保證下運作。

Polkadot引入了一種共享鏈與鏈之間進行交互的安全模型，同時充分了解信息交互鏈具有與自己相同的安全保證。

基于網橋的解決方案迫使接收者信任發送者。Polkadot的安全模型為跨鏈消息傳遞提供了必要的安全保證，而不必去確認信息發送鏈自身的安全狀況。

中繼鏈區塊主要包含來自平行鏈的有效性證明，這意味著當中繼鏈驗證平行鏈的狀態轉換，表明中繼鏈和平行鏈的狀態都是固定的。要還原平行鏈的區塊，攻擊者必須還原整個Polkadot系統，包括增加每個單獨的平行鏈和安全化競爭。

這種通過在中繼鏈共享安全性的系統，甚至不需要平行鏈提供自己的安全性和驗證者群體的安全性。Polkadot的中繼鏈提供了這種經濟保證，因此Polkadot生態系統中的鏈可以專注于發展其應用的邏輯。

要了解有關Polkadot的共識和經濟學的更多信息，請訪問PolkadotWiki。

原文鏈接：https://polkadot.network/polkadotconsensus-part-4-security/

翻譯：Mike

編輯：Mike

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