本文為IOHK博客文章，由Mihori 米猴莉翻譯
在權(quán)益證明（ PoS ） 的區(qū)塊鏈協(xié)議中，分類賬本是由在其賬本中持有資產(chǎn)的權(quán)益持有者來共同維護。這也讓權(quán)益證明（ PoS ）與工作證明（ PoW ）或其他類型的區(qū)塊鏈協(xié)議相比，權(quán)益證明（ PoS ）區(qū)塊鏈將會使用更少的能源 。然而，這個一個要求也帶給了權(quán)益持有者相當?shù)呢摀?。你需要大量的人長時在線，并保持著足夠良好的網(wǎng)絡連結(jié)，這樣才能驗證收集交易，并讓他們的 PoS區(qū)塊能夠到達其他的網(wǎng)絡節(jié)點，同時不會出現(xiàn)大量的網(wǎng)絡延遲。因此，任何 PoS的分類賬本都將受益于穩(wěn)定可靠，勤快維護，持有權(quán)益的服務節(jié)點。
權(quán)益池的論據(jù)
財富通常根據(jù)如帕累托分布(Pareto distribution)的冪律(power-law)來分布，因此運行可靠的節(jié)點和執(zhí)行 PoS 協(xié)議，可能僅僅適用于一小撮富裕的權(quán)益持有者來進行，而大多數(shù)人都無法運行此類服務。這完全是不可取的; 如果每個人都有能力為分類賬本的維護做出貢獻則會更好。而修正這個問題的方法是允許創(chuàng)建權(quán)益池。具體而言，這是指權(quán)益持有者將其權(quán)益合并成為單一實體（權(quán)益集合）的能力，該實體可以使用其成員的總權(quán)益來參與 PoS 協(xié)議。權(quán)益池將有一個管理者負責運行處理交易的服務。同時，權(quán)益池管理者不能夠花費他們權(quán)益池所被委托的權(quán)益，而委托權(quán)益池的成員應該也可以任意地改變主意，并在他們想要到另一個權(quán)益池的時候，可以重新分配委托他們的權(quán)益。最后，也是最重要的，任何權(quán)益持有者都應該渴望成為一個權(quán)益池管理者。
參與 PoS 分類帳的維護會產(chǎn)生成本。當然這不會像 PoW 協(xié)議那樣高 ，但成本仍然是很重要。因此，權(quán)益持有者的整體社群，應該以某種方式激勵那些愿意通過設置服務器和處理交易來支持維護分類帳本的人。這激勵可以通過分類賬本使用付費（交易費形式）和增加硬幣流通供應量的通膨（讓新的硬幣進入流通），兩種組合方式來實現(xiàn)。
在比特幣的模式下，我們也有著上述兩種機制，激勵和礦池。一方面，采礦是通過交易費用以及出塊獎勵來獲得激勵的，這獎勵是固定但隨著時間會依幾何比例而逐漸減少。在另一方面，礦池能夠通過將許多參與者出塊所需的工作分開，并單單使用“部分” PoW （代表著比當前分類帳本狀態(tài)還略簡單的PoW）來促進礦池的參與度。
在 PoS 設置中，很直截了當?shù)貞昧祟愃频募顧C制。但是，你應該先問問自己，比特幣類型的機制（或任何相關的機制）究竟是否能夠最終匯合到一個理想的系統(tǒng)配置。這也帶來了一個重要問題： 理想的系統(tǒng)配置究竟是什么？ 如果唯一的考慮是將交易處理成本最小化，那在一個無故障的環(huán)境中，以經(jīng)濟上最優(yōu)化的配置將會是中心化式配置。有一方提共分類帳本維護的服務，而其他所有人都參與這一方所創(chuàng)建的權(quán)益池。這顯然不是一個理想的結(jié)果，因為單池的領導者也將成為系統(tǒng)中的單點故障，這正是分布式分類帳本所應該避免的結(jié)果。許多池的共存，換句話說，去中心化，應該是分類賬本中激勵機制的理想特征 。
PoS的獎勵分享方案
那么在 PoS 設置中的獎勵分享方案會是什么樣子呢？ 它應該要定期地提供獎勵，而權(quán)益池管理者應該先留住一部分獎勵作為權(quán)益池維護費用，然后再分配剩余獎勵給各個權(quán)益池參與者。鑒于我們可以通過參與者的權(quán)益密鑰，來追蹤分類帳本中權(quán)益池的成員資格，那分給每個權(quán)益池的獎勵就可以被編寫在智能合約中，并成為分類帳本中維護服務的一部分。但首先，權(quán)益池管理者應該因為他們的營運創(chuàng)業(yè)獲得獎勵利潤。而每個池在分類帳本上發(fā)布的權(quán)益池創(chuàng)建憑證，上面將會說明每個池的自訂利潤，也就是權(quán)益池的獎勵扣除營運成本，而這份說明也應該成為權(quán)益池創(chuàng)建憑證的一部分。成本說明則應該時常被更新調(diào)整，才可以吸收加密貨幣對法幣成本的任何價值波動，也才能體現(xiàn)實際的營運成本。同時，權(quán)益池創(chuàng)建憑證，這是由權(quán)益持有者提供的單個或多個的權(quán)益密鑰所支持，也必須聲明究竟有多少數(shù)量的權(quán)益”站在”權(quán)益池的身后，這數(shù)字可以作為此權(quán)益池是否為一個真實并擁有單個或多個權(quán)益持有者的權(quán)益池指標，也可以作為一種保證遵守正確協(xié)議行為的抵押。
[(總獎勵 x 權(quán)益池規(guī)模比例) – 營運成本 ] x (1 -利潤比率) x 成員權(quán)益池中的比例 = 成員獎勵收益
鑒于上述的設置，比特幣類的機制在去中心化的目標表現(xiàn)如何？ 在比特幣中，假設每個人都遵循協(xié)議，礦池獎勵分成與每個池的大小成比例。例如，擁有20％總哈西算力的礦池預計將能獲得20％的獎勵。這是因為獎勵與礦池獲得的區(qū)塊數(shù)成比例，而區(qū)塊數(shù)又與礦池的挖掘能力成比例。這會引向一個去中心化的系統(tǒng)嗎？ 而經(jīng)驗證據(jù)似乎暗示著：在比特幣中，礦池幾乎接近（有時甚至超過）50％的門檻，這是一個確保分類賬本還可以防錯的上限值。而有一個簡單的論證，可以在我們的獎勵分享方案框架內(nèi)，用經(jīng)驗觀察來驗證：也就是如果權(quán)益池獎勵和它們的規(guī)模成比例，而又和參與成員在權(quán)益池中的權(quán)益比例成比例，那么非常理所當然的事情就是把所有權(quán)益通通集中到一個權(quán)益池內(nèi)?？梢栽囅?，首先，我們可以合理地預期，任何足夠有錢的玩家都可以通過設置或租用服務器設備來推廣他們的池子，這樣可以吸引更多的成員來參與，也使得他們的獎勵份額增加。而不是其他權(quán)益池管理者的一般權(quán)益持有者，將會尋找一個能夠讓他們收益最大化的權(quán)益池，也就是一個具有最低成本和最高利潤的權(quán)益池。而池與池之間為了獲得參與成員的競爭，將會把利潤壓縮到一個非常小的值。但即使利潤為零 ，其他的池也將輸給這個最低的成本的池。假設池與池之間沒有聯(lián)系，這一個權(quán)益池將會吸引所有的權(quán)益持有者。而最后，其他權(quán)益池的管理者，將會意識到他們加入這個權(quán)益池遠比自己維護營運權(quán)益池還來得好，因為他們將能獲得更多的利潤。最終，系統(tǒng)將匯聚所有權(quán)益到一個中心化的權(quán)益池。
圖1顯示了這種假設情況的圖形表示。這來自于我們團隊在尋找有效的獎勵分享方案的過程中，所進行的眾多模擬之一。在實驗中，許多權(quán)益持有者遵循著被動過程，他們試圖根據(jù)當前系統(tǒng)配置獲得最大化其收益。該實驗最終引導到了一個中心化的單一權(quán)益池，這驗證了我們對上述類比比特幣方案的理論觀察。從去中心化的角度來看，這是公眾的悲?。罕M管參與者認為去中心化放是一個抽象的概念，但他們中沒有一個人愿意承擔它的成本。
更好的獎勵分享方案
很顯然地，我們必須比中心化做得更好！ 第一個觀察是，如果我們要實現(xiàn)去中心化，獎勵和規(guī)模之間的線性應該在一定水平之后逐漸減少。這是因為，雖然當池子很小并且想要吸引權(quán)益持有者時，線性是有吸引力的，但是如果我們想要讓小型池子更具有競爭力，那么在一定程度之后，它應該要會減少。因此，我們將根據(jù)池的大小，將獎勵分享方案的行為劃分為兩個階段：成長階段，遵守線性時，以及當池子足夠大時的穩(wěn)定階段。轉(zhuǎn)換發(fā)生的點將被稱為”飽和點”，并且已經(jīng)通過此點的池子將呈現(xiàn)飽和。我們可以在飽和點之后將獎勵固定成為恒定，因此如果飽和點為1％，則總權(quán)益為1％和1.5％的兩個池子都將獲得相同一樣的獎勵。
要從單個權(quán)益持有者的角度來理解這種動態(tài)如何工作，請考慮以下的范例。假設有兩個池，A和B，由Alice和Bob管理，運營成本分別為25和30個硬幣，每個池的利潤為4％。進一步假設要分配的總獎勵為1，000個硬幣，并且獎勵分享機制的飽和點為20％。在預定的時間點，Alice的池具有總權(quán)益的20％，所以它是在飽和點上，而鮑伯的池是19％。池成員Charlie持有1％的權(quán)益，并正在考慮加入哪個池。加入Alice的池將使其總權(quán)益達到21％，并且因為它已經(jīng)超過飽和點，獎勵將為200個硬幣（即總獎勵的20％）。扣除運營成本后，Alice和池成員之間的獎勵分配為175個硬幣。在扣除Alice的利潤并考慮到Charlie在池中的相對權(quán)益比例后，他將獲得8.3個硬幣作為獎勵。
[(1000 x 20% ) – 25] x (1-4%) x (1/21) = 8
如果Charlie加入Bob的池，總獎勵將會是200個硬幣 ，或著扣除運營成本后的170個硬幣。然而，考慮到Charlie的權(quán)益是 池子的 5％（1/20） ，那么事實證明他將獲得比他加入Alice的游泳池多2％的硬幣。因此，如果Charlie如果希望最大化他的獎勵，他將應當加入Bob的池。
[(1000 x 20% ) – 30] x (1- 4%) x (1/20) = 8.16
現(xiàn)在，讓我們看看假設當Charlie在的整個過程的早期階段，面臨同樣的決定時會發(fā)生什么事。假設Alice的池已經(jīng)占總權(quán)益的20％，而Bob的池只有3％。在這種情況下，Bob擁有一個非常小的池，而與之前的案例相比，其參與成員可獲得的總獎勵要少得多。因此，如果Charlie為Bob的池做了相同的計算，那么他的1％權(quán)益將導致池子的總權(quán)益增加到4％，但是，如果進行計算，他將獲得僅僅為加入Alice池子獎勵的30％。
[(1000 x 4%) – 30] x (1- 4%) x (1/4) = 2.4
在這種情況下，理性的決定是加入Alice的池，盡管他的加入將使Alice的池超過飽和點。而有關具體數(shù)字，請參閱下表1。
有遠見的事情
以上似乎是矛盾的。要了解Charlie需要做什么之前，我們必須先了解以下的事實。在第二種假設場景中(Bob小型池)，Charlie加入Alice池的選擇是合理但非常短視的（也稱近利）。事實上，只要在Bob的池子達到飽和點之前，Charlie待在Bob的池子會更好，也正如第一個場景所證明的那樣。因此，如果Charlie認為Bob的池將有天將達到飽和點，理性的選擇應該是支持它。其他權(quán)益持有者也應當這樣做，這樣Bob的池子就將會迅速達到飽和點，使得參與其中的每個人都會更好，同時這也支持了去中心化的理想：Alice的池不應該不斷地增長，反而應該讓池子停在飽和點，其他的池也將被賦予可以成長到相同規(guī)模的能力。這種代表權(quán)益持有者的戰(zhàn)略思維更具有遠見 （即非短視），并且正如我們將看到的，它有能力幫助各方融合到系統(tǒng)的理想去中心化配置。
值得注意的是，不可避免的是，系統(tǒng)在其演變過程中將達到關鍵時刻，對于權(quán)益持有者來說，進行有遠見的思考至關重要，如上面的情況，其中Alice的池達到飽和點，同時其他的池子規(guī)模仍然相當小。原因在于，由于每個權(quán)益池管理者的特殊情況，運營成本在所有權(quán)益持有者的利益人口之間是可變動的。因此，我們可以預期，從沒有存在權(quán)益池的零點開始，運營成本最低的池也將是最先成長的池。這是很自然的，因為低運營成本可以讓池成員之間分配更高的獎勵。我們也可以預期到系統(tǒng)有天將達到如上面所說的第二種情況，其中最具競爭力的池（運營成本為25的Alice）將先達到飽和點，而第二最具競爭力的池（運營成本為30的Bob） ）仍然處于一個小型的規(guī)模。
人們可能也會試圖以長遠方向思考類比特幣的獎勵分享方案，并認為它也有助于融合到去中心化。不幸的是，這種情況并非如此。在類比特幣的方案中，與我們獎勵分享方案的飽和點恰恰相反(沒有飽和點)，在Alice 和Bob兩者的池子之間，并不會有任何一點會讓Charlie覺得Bob的池子更具有吸引力。事實上，如果沒有飽和點，Alice更大的資源將永遠為Charlie提供更多的獎勵：這源于Alice的運營成本較小，因此所有權(quán)益持有者能得到更多回報。這將使鮑勃的池子不會有任何成員，并且最終，如上所述，Bob也將做出理性的選擇 - 解散他所營運的池子并加入Alice，使得Alice成為系統(tǒng)的中心化者。
回到我們的獎勵分享方案，我們已經(jīng)確定非短視的戰(zhàn)略思想能夠促進了去中心化; 盡管如此，仍有一個重要的觀點存在。在關鍵時刻，當非短視的權(quán)益持有者Charlie，理性地決定放棄加入Alice的飽和池時，他可能會有一些有志氣的池子可供選擇。例如，當Bob的運營成本為30且利潤比率為4％的時候，Brenda可能會有一個運營成本為33且利潤比率為2％的池，以及Ben的運營成本為36且利潤比率為1％。而理性的選擇是跟隨即將達到飽和點的那個; 但有沒有辦法能夠告訴哪一個會是最好的選擇？ 在我們的完整分析文件中，我們提供了一個明確的機制，根據(jù)池的可取性來對池子進行排序，并使用分類賬中記錄的關于每個權(quán)益池的信息，它可以幫助權(quán)益持有者在任何特定時刻做出最佳選擇。在我們的例子中，如果Charlie想要最大化他的獎勵，那應該就是加入Brenda的池（參見表1）。為了幫助卡爾達諾用戶 ，池子的排序機制，將內(nèi)建于代達羅斯錢包（和其他卡爾達諾的兼容錢包），并會利用權(quán)益池登記的分類帳本信息，提供視覺表示給權(quán)益持有者來做出現(xiàn)有最好的選擇。
實驗評估
那么我們的獎勵方案將如何在去中心化上取得成功呢？ 在完整的分析論文中，我們證明了存在一種去中心化的系統(tǒng)配置，即“非短視的納什均衡”。這個均衡策略意味著權(quán)益持有者擁有一種特定的方式來選擇創(chuàng)建池子，設置其利潤比率和/或委托給其他池子，所以從長遠來看，沒有一個利益持有者會因為采取不同的策略而比其他人得到更好的收益。此外，我們也通過實驗證明，非短視思維的權(quán)益持有者之間的反應互動，會在少量迭代中匯聚至這種均衡，如圖2所示。
我們方法的一個特點是，池的數(shù)量只是獎勵分享方案描述的一部分，因此系統(tǒng)不會對權(quán)益持有者強制執(zhí)行。這意味著權(quán)益持有者可以自由地嘗試池創(chuàng)建和權(quán)益委托，而不必遵循任何預定的系統(tǒng)架構(gòu)。這與在諸如EOS的 PoS 系統(tǒng)中采用的其他方法形成強烈對比， 其中參與者的數(shù)量是共識系統(tǒng)的硬編碼參數(shù)（具體地，21個池）。同時，我們的方法允許全體權(quán)益持有者通過自由加入和離開權(quán)益池來表示其意愿，在獲得有保障的參與獎勵情況下，同時可以目睹他們的行為將如何對 PoS 分布式 賬本的管理產(chǎn)生可量化的影響， 無論他們的權(quán)益多寡。這也與在以太坊 2.0 等 PoS 系統(tǒng)中采用的其他方法形成鮮明對比，其中分類賬本的維護是根據(jù)注冊驗證者(鎖倉用戶)的抵押進行，而沒有內(nèi)置讓權(quán)益持有者(不鎖倉用戶)也能進行的帳分類本維護。
那么一個符合邏輯且由卡爾達諾獎勵方案支持的池子數(shù)量會是多少呢？ 鑒于去中心化是我們的主要的目標，將此參數(shù)設置為盡可能高為明智的。通過我們的網(wǎng)絡實驗表明，此系統(tǒng)可以在多達1,000個運行池中仍然有效運行。如果依照此數(shù)字來選擇我們獎勵分享方案的飽和值的話，即使委托給池子的權(quán)益只有ADA流通量的0.1%，還是能使權(quán)益池營運者賺到錢。
展望未來 – 女巫攻擊(Sybil Attack)
鑒于去中心化可以通過大量獨立的權(quán)益池來實現(xiàn)，同樣重要的是，要看看一些去中心化的系統(tǒng)配置是否比其他配置更加值得選擇。如本文所述，我們的獎勵分享方案，將引導理性的權(quán)益持有者推動并產(chǎn)生最小總營運成本的權(quán)益池。盡管這可以最大限度地提高獎勵并最大限度地降低成本，但它可能不一定是最理想的結(jié)果。原因在于，在均衡點時，人們可能會看到一組權(quán)益持有者被提升為權(quán)益池管理者，而他們自己(在權(quán)益池中)只擁有非常小的權(quán)益比例。而這種不平衡，擁有少量總體權(quán)益比例的人卻代表系統(tǒng)的總體權(quán)益，在許多方面都可能是有害的：這些權(quán)益池管理者可能容易變得腐敗或開始賄絡，或者更糟糕的是，一個持有大量權(quán)益的人可能會為了控制整個生態(tài)系統(tǒng)而注冊多個權(quán)益池，以這種方式執(zhí)行的女巫攻擊將會會損害去中心化。出于這個原因，我們的完整分析文件中提供的獎勵分享方案會經(jīng)過適當修改，以便對支持權(quán)益池的利益敏感問題，從而減輕這種攻擊行為 。我們將在下一篇博客文章中深入探討 卡爾達諾這一方面的獎勵分享。
Mihori-簡書@2018
