Polkadot的研究进展

最近，在Web3基金会的研究网页中添加了几篇文章，涵盖了PelkADOT去中心化链链平台的子目录：提名证明（NPOS）、时间共识和祖父（用于中继链实现的块最终工具）。在这里，我们对每一篇文章做一个简要介绍，并提供相关链接。

提名权益证明中验证者的选择

Polkadot实现了提名利益证明（NPOs），这是对利益证明（POS）的一种改编。在这种情况下，所有代币持有者都可以作为被提名者参与网络，支持大量但数量有限的验证器节点池（在Genesis中估计为数百个）。该方案允许大量的保证来支持验证器，这比任何单个用户持有的都要高得多，从而使网络更加安全。

被提名者与他们支持的验证者分享经济奖励和可能的减刑，以经济地提供系统安全性，因此他们在财务上有动机监控验证者的表现。

因此，NPOs不仅比证明工作量更有效，而且比没有堆栈委托的POS机制更安全、更去中心化，因为只有少量的POS可以作为验证器。

根据被提名者的偏好，系统将在每个时代（大致相当于一天）选择一组新的验证者。根据选举规则，该规则将选出一组星体比例**、分布最均匀的验证者。

这个例子实现了高安全性和可伸缩性，以及前所未有的去中心化性。通过提供一个正式的数学保证，核查委员会实现了比例代表。

非正式地说，这意味着所有被提名人中的每一个少数人（即未被提名人提名的核查人）可以根据其持股比例选举一些核查人，而不存在少数人代表不足的问题。

我们强调，无论是出于安全、政治、地理还是经济原因，网民自然会有不同的偏好和派系。在一个去中心化的社会中，这种观点的多样性是值得期待和欢迎的，我们的目标是确保所有少数群体都有代表并参与决策进程。

摘要：Polkadot是一个将于2020年推出的去中心化区块链平台。它将实现基于兴趣证明的提名兴趣证明（NPOs），即网络选择K个节点作为验证者，并根据扮演被提名者角色的代币持有者的偏好参与协商一致协议。此设置实现了基于批准的多赢选举问题，即每个被提名人提交一个可信候选人列表，并且拥有与其所持股份成比例的投票权。一个解决方案包括一个由K个验证器组成的委员会，以及由每个被提名人按比例分配投票。我们考虑两个目标，这两个目标都是最近在社会选择文献中研究过的。第一个问题是确保比例公平代表的性质。第二个目标，称为maximin支持，是在任何选举中**化分配给验证者的最小票数。我们认为，前者的目标符合去中心化的概念，而后者符合协商一致协议的安全级别。

我们证明了极大值支持问题是常数因子近似，并给出了几种近似算法来证明匹配的硬度结果。此外，还提出了一种有效的后计算方法。当它与支持**值的近似算法配对时，它返回一个新的解，即a）保持近似保证，b）满足pjr属性，c）由不可信的第三方有效地满足公平比例表示（pjr）。我们的结果除了具有独立的理论意义外，还使网络运行了一个有效的验证者选择协议，实现了pjr属性的常数因子近似和**值支持，从而为去中心化和安全性提供了有力的理论保证。

要了解更多有关非营利组织和我们使用的验证者选举规则的信息，请阅读整篇论文或媒体文章“非营利组织如何在波卡工作”

完整论文：https://arxi.org/abs/2004.12990

网络时钟一致性

在我们的日常生活中，我们通常不考虑测量时间的机制。现在，它通常是通过时钟中晶体振荡器的振动次数来测量的。当这些振动的频率因温度、压力和湿度等因素而改变时，一天中可能会出现几秒钟的误差。

与晶体振荡器不同，连接到因特网的计算机时钟通常使用附加机制，如网络时间协议（NTP）或全球定位系统（GPS），以提高精度。然而，在过去，NTP服务器被破坏或GPS信号被愚弄。如果此攻击发生在感兴趣的区块链中，诚实的完整节点将停止生成块，因为它们不知道是时候到达它们了，恶意的完整节点将继续生成块并控制区块链。

为了防止这种可能性，Polkadot使用相对时间协议，这是一种在区块链协议上工作的通用同步协议。这在中继链中特别重要，因为每个验证器都有自己的时钟（它没有被任何协议（如NTP或GPS）校准）。验证器使用相对时间协议来解释最终块的到达时间，以确定在去中心化网络中当前要对齐的正确时钟。因此，可以更精确地定义验证器之间的时间同步。

摘要：需要同步通信的分布式协议通常是通过计算机时钟显示时间来实现的。这些时钟大多由诸如网络时间协议（NTP）之类的中心化式系统进行调整，因为这些调整对于减少随机误差对时钟的影响至关重要。另一方面，对这些系统的攻击（过去曾发生过）可能导致协议损坏，这依赖于它们提供的时间数据来保持同步。因此，我们面临着要么依赖中心化解决方案来调整计时器，要么冒着去中心化协议的安全风险的困境。本文通过对时钟一致性概念的建模，提出了去中心化系统物理时钟同步的全局通用可组合模。时钟一致性应考虑到协议各方本地时钟可能出现的错误。通过这种方式，我们对NTP提供的功能进行了去中心化建模。**，我们提出了一个简单但有用的协议，这取决于我们区块链网络模的实现。我们的协议可以被现实世界中需要同步时钟的区块链所有节点使用，以维护区块链协议的正确性和安全性。我们的协议的一个优点是，它不会在底层区块链协议上造成任何额外的通信成本。

要阅读更多内容，请参阅此处的全文。https://eprint.iacr.org/2019/1348.pdf

拜占庭方块最终工具

Polkadot有一个混合一致性协议，将块最终工具（grandor）与块生成机制（babe）分离。

这是一种实现概率终局性（经过一定时间后，块将以接近1的概率最终确定）和可验证的、确定性终局性（这意味着最终确定的块将始终保持在最终状态）的方法。

混合机制避免在不知道的情况下跟随错误的fork（概率终结的危险），并允许快速生成块，因为较慢的终结机制单独完成块而不会导致较慢的事务处理或暂停。

本文介绍了grander协议。（基于GHOST的递归祖先派生前缀协议）

祖父达成了连锁协议，而不是区块协议：它试图最终确定三分之二的选民同意的连锁前缀，无论是一个还是数千个区块。这是完整的文档（https://github.com/w3f/research/blob/master/docs/静态/pdf/爷爷.pdf)。或者查看媒体文章“poca共识第二部分：爷爷”https://medium.com/polkadot-network/polkadot-consensus-part-2-grander-fb1963ef6c70

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原文：https://polkadot.network/polkadot-research-update/

翻译：波尔卡世界

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