作者 | 張先生
來源 | Wetez
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
1. 團隊運行節點
2. 註冊成為驗證人
3. Staking過程（持幣人委託給節點，或是團隊自由代幣進行Staking委託）
4. 選舉驗證人（系統通過某種算法選出每一輪的出塊節點或是驗證節點，這篇文章細說的就是Polkadot的NPoS選舉算法）
5. 打包交易、廣播交易、驗證人確認一連串過程
6. 獲得獎勵（獎勵是由節點與持幣人按照Staking比例分配）
從持幣人的角度，更簡單理解PoS
持幣人擁有以PoS為共識的代幣Moon，將Moon進行Staking委託給喜歡的節點，節點代持幣人進行出塊並獲得獎勵，獎勵依照Staking比例進行分發。（Staking比例=持幣人蔘與Staking的Moon數量/所有參與Staking的Moon數量）。
上面提到的是一般的PoS項目計算獎勵的做法（獎勵多寡與持幣人Staking量為正相關）。
Polkadot提出了NPoS, 初衷是為了解決過去PoS運行後，遇到的問題，因為獎勵與Staking量正相關造成富有節點更富有，代幣分配趨向中心化。
NPoS裡最終獎勵結果不是依據Staking量，而是依據每個被選出節點確實出塊的工作量計算（不管節點擁有多少Staking量，出一個塊或是驗證一個塊得到的獎勵是一樣的），NPoS將解決一部分大節點因為Staking量大獲得更多獎勵的問題，但同時也損害了一些大節點利益。
Polkadot究竟是怎麼做到的呢？
NPoS既然有別於傳統PoS項目，不是Staking權重越高出塊概率越高，我們就要詳細說明下NPoS選舉驗證人的算法。
非常詳細的文檔在Web3的研究中，另外有一篇medium文章“How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot”，我參考了裡面的舉例。
NPoS的共識算法歷史
NPoS參考了當時19世紀末，一個瑞典數學家Lars Edvard Phragmén提議的選舉方法，當時瑞典的國會席位都是被主流黨派佔據，通過他的算法能更公平的讓席位分配是和投票的比例有更高的聯繫，小黨派能夠獲取過去沒有辦法獲得的席位，Polkadot團隊認為兩者在設計理念上有相似之處，改良後就是現在看到的NPoS。
NPoS的選舉人算法，我們都知道區塊鏈這個分佈式系統是由眾多分散各地的節點（驗證人）來維護，在PoS共識裡大部分的鏈為了保證一定效率及安全下，會限制一定數量的驗證人進行出塊，也就是沒有被選上的驗證人就只是備選出塊人，而NPoS就是從一群驗證人中選取出正式驗證人，Polkadot裡把一群正式驗證人成為選舉人委員會（Committee）。
選舉人算法有三大客觀目標
1. 平衡Balance：一旦選舉人委員會確定後，會將持幣人Nominators的Staking量儘可能平均分配給每個選上的選舉人Validators。
PS: 持幣人是可以選擇多個選舉人的，所以存在系統重新分配空間
2. 最大支持Support：選出一個選舉人委員會，委員會中的選舉人Validators收到的Staking量要儘可能貼近總持幣用戶Nominators的Staking量。
3. 公平代表Fair Representation：選出一個選舉人委員會，其中持幣人Nominators的投票權不會被過度代表，也不會被低估代表。
PS: 持幣人可以選擇多個節點，公平代表最簡化是，每個持幣人對應到的節點至少有一個會被選出，加上現實條件（持幣狀況及系統要選出幾個節點）後有些節點會被淘汰，但儘可能保證擁有一定Staking權重的持幣人可以至少對應到一個節點。
基於這三大原則篩選出來的驗證人群（選舉人委員會）可能有多個，最終系統會挑選出一組最合理的Committee（選舉人委員會）進行出塊，看起來很複雜很懵吧，我最開始也繞了很久，接下來會搭配下面持幣人選舉驗證人的例子，大家會更加清晰的理解，建議先快速看過這個例子，然後閱讀過程中搭配上面三個選舉人算法的客觀目標思考，最後再仔細看一次例子。
這是Medium上官方人員的舉例：
假設有5個持幣人（左邊），5個節點（右邊），要從中選出4個節點進行出塊，為了簡化模型先忽略節點自己擁有Staking量。
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
1. 團隊運行節點
2. 註冊成為驗證人
3. Staking過程（持幣人委託給節點，或是團隊自由代幣進行Staking委託）
4. 選舉驗證人（系統通過某種算法選出每一輪的出塊節點或是驗證節點，這篇文章細說的就是Polkadot的NPoS選舉算法）
5. 打包交易、廣播交易、驗證人確認一連串過程
6. 獲得獎勵（獎勵是由節點與持幣人按照Staking比例分配）
從持幣人的角度，更簡單理解PoS
持幣人擁有以PoS為共識的代幣Moon，將Moon進行Staking委託給喜歡的節點，節點代持幣人進行出塊並獲得獎勵，獎勵依照Staking比例進行分發。（Staking比例=持幣人蔘與Staking的Moon數量/所有參與Staking的Moon數量）。
上面提到的是一般的PoS項目計算獎勵的做法（獎勵多寡與持幣人Staking量為正相關）。
Polkadot提出了NPoS, 初衷是為了解決過去PoS運行後，遇到的問題，因為獎勵與Staking量正相關造成富有節點更富有，代幣分配趨向中心化。
NPoS裡最終獎勵結果不是依據Staking量，而是依據每個被選出節點確實出塊的工作量計算（不管節點擁有多少Staking量，出一個塊或是驗證一個塊得到的獎勵是一樣的），NPoS將解決一部分大節點因為Staking量大獲得更多獎勵的問題，但同時也損害了一些大節點利益。
Polkadot究竟是怎麼做到的呢？
NPoS既然有別於傳統PoS項目，不是Staking權重越高出塊概率越高，我們就要詳細說明下NPoS選舉驗證人的算法。
非常詳細的文檔在Web3的研究中，另外有一篇medium文章“How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot”，我參考了裡面的舉例。
NPoS的共識算法歷史
NPoS參考了當時19世紀末，一個瑞典數學家Lars Edvard Phragmén提議的選舉方法，當時瑞典的國會席位都是被主流黨派佔據，通過他的算法能更公平的讓席位分配是和投票的比例有更高的聯繫，小黨派能夠獲取過去沒有辦法獲得的席位，Polkadot團隊認為兩者在設計理念上有相似之處，改良後就是現在看到的NPoS。
NPoS的選舉人算法，我們都知道區塊鏈這個分佈式系統是由眾多分散各地的節點（驗證人）來維護，在PoS共識裡大部分的鏈為了保證一定效率及安全下，會限制一定數量的驗證人進行出塊，也就是沒有被選上的驗證人就只是備選出塊人，而NPoS就是從一群驗證人中選取出正式驗證人，Polkadot裡把一群正式驗證人成為選舉人委員會（Committee）。
選舉人算法有三大客觀目標
1. 平衡Balance：一旦選舉人委員會確定後，會將持幣人Nominators的Staking量儘可能平均分配給每個選上的選舉人Validators。
PS: 持幣人是可以選擇多個選舉人的，所以存在系統重新分配空間
2. 最大支持Support：選出一個選舉人委員會，委員會中的選舉人Validators收到的Staking量要儘可能貼近總持幣用戶Nominators的Staking量。
3. 公平代表Fair Representation：選出一個選舉人委員會，其中持幣人Nominators的投票權不會被過度代表，也不會被低估代表。
PS: 持幣人可以選擇多個節點，公平代表最簡化是，每個持幣人對應到的節點至少有一個會被選出，加上現實條件（持幣狀況及系統要選出幾個節點）後有些節點會被淘汰，但儘可能保證擁有一定Staking權重的持幣人可以至少對應到一個節點。
基於這三大原則篩選出來的驗證人群（選舉人委員會）可能有多個，最終系統會挑選出一組最合理的Committee（選舉人委員會）進行出塊，看起來很複雜很懵吧，我最開始也繞了很久，接下來會搭配下面持幣人選舉驗證人的例子，大家會更加清晰的理解，建議先快速看過這個例子，然後閱讀過程中搭配上面三個選舉人算法的客觀目標思考，最後再仔細看一次例子。
這是Medium上官方人員的舉例：
假設有5個持幣人（左邊），5個節點（右邊），要從中選出4個節點進行出塊，為了簡化模型先忽略節點自己擁有Staking量。
下面是選舉結果的舉例：
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
1. 團隊運行節點
2. 註冊成為驗證人
3. Staking過程（持幣人委託給節點，或是團隊自由代幣進行Staking委託）
4. 選舉驗證人（系統通過某種算法選出每一輪的出塊節點或是驗證節點，這篇文章細說的就是Polkadot的NPoS選舉算法）
5. 打包交易、廣播交易、驗證人確認一連串過程
6. 獲得獎勵（獎勵是由節點與持幣人按照Staking比例分配）
從持幣人的角度，更簡單理解PoS
持幣人擁有以PoS為共識的代幣Moon，將Moon進行Staking委託給喜歡的節點，節點代持幣人進行出塊並獲得獎勵，獎勵依照Staking比例進行分發。（Staking比例=持幣人蔘與Staking的Moon數量/所有參與Staking的Moon數量）。
上面提到的是一般的PoS項目計算獎勵的做法（獎勵多寡與持幣人Staking量為正相關）。
Polkadot提出了NPoS, 初衷是為了解決過去PoS運行後，遇到的問題，因為獎勵與Staking量正相關造成富有節點更富有，代幣分配趨向中心化。
NPoS裡最終獎勵結果不是依據Staking量，而是依據每個被選出節點確實出塊的工作量計算（不管節點擁有多少Staking量，出一個塊或是驗證一個塊得到的獎勵是一樣的），NPoS將解決一部分大節點因為Staking量大獲得更多獎勵的問題，但同時也損害了一些大節點利益。
Polkadot究竟是怎麼做到的呢？
NPoS既然有別於傳統PoS項目，不是Staking權重越高出塊概率越高，我們就要詳細說明下NPoS選舉驗證人的算法。
非常詳細的文檔在Web3的研究中，另外有一篇medium文章“How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot”，我參考了裡面的舉例。
NPoS的共識算法歷史
NPoS參考了當時19世紀末，一個瑞典數學家Lars Edvard Phragmén提議的選舉方法，當時瑞典的國會席位都是被主流黨派佔據，通過他的算法能更公平的讓席位分配是和投票的比例有更高的聯繫，小黨派能夠獲取過去沒有辦法獲得的席位，Polkadot團隊認為兩者在設計理念上有相似之處，改良後就是現在看到的NPoS。
NPoS的選舉人算法，我們都知道區塊鏈這個分佈式系統是由眾多分散各地的節點（驗證人）來維護，在PoS共識裡大部分的鏈為了保證一定效率及安全下，會限制一定數量的驗證人進行出塊，也就是沒有被選上的驗證人就只是備選出塊人，而NPoS就是從一群驗證人中選取出正式驗證人，Polkadot裡把一群正式驗證人成為選舉人委員會（Committee）。
選舉人算法有三大客觀目標
1. 平衡Balance：一旦選舉人委員會確定後，會將持幣人Nominators的Staking量儘可能平均分配給每個選上的選舉人Validators。
PS: 持幣人是可以選擇多個選舉人的，所以存在系統重新分配空間
2. 最大支持Support：選出一個選舉人委員會，委員會中的選舉人Validators收到的Staking量要儘可能貼近總持幣用戶Nominators的Staking量。
3. 公平代表Fair Representation：選出一個選舉人委員會，其中持幣人Nominators的投票權不會被過度代表，也不會被低估代表。
PS: 持幣人可以選擇多個節點，公平代表最簡化是，每個持幣人對應到的節點至少有一個會被選出，加上現實條件（持幣狀況及系統要選出幾個節點）後有些節點會被淘汰，但儘可能保證擁有一定Staking權重的持幣人可以至少對應到一個節點。
基於這三大原則篩選出來的驗證人群（選舉人委員會）可能有多個，最終系統會挑選出一組最合理的Committee（選舉人委員會）進行出塊，看起來很複雜很懵吧，我最開始也繞了很久，接下來會搭配下面持幣人選舉驗證人的例子，大家會更加清晰的理解，建議先快速看過這個例子，然後閱讀過程中搭配上面三個選舉人算法的客觀目標思考，最後再仔細看一次例子。
這是Medium上官方人員的舉例：
假設有5個持幣人（左邊），5個節點（右邊），要從中選出4個節點進行出塊，為了簡化模型先忽略節點自己擁有Staking量。
下面是選舉結果的舉例：
第一張圖（最左邊）：並不符合公平代表（Fair Representation）的目標，因為圖中第一個持幣人擁有10Dot的權重, 相比第五個持幣人只有3Dot的權重，最終卻沒有對應到任何他支持的節點，不符合公平代表目標擁有一定Staking權重的持幣人至少對應到一個節點（在現在情況下，第一個持幣人是拿不到獎勵的）。
第二張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑為什麼E節點選上了，而B節點沒有選上，這和接下來會舉例的重新分配算法相關，這邊簡單理解，圖中第二個持幣人同時支持了3個節點，系統只要保證他支持的節點至少有一個被選舉上就好（這邊他支持的節點有兩個選上，第二個持幣人所有Staking量將會被分配到這兩個節點上），同時保持第五個持幣人也有支持的節點E，對於Polkadot這樣的選舉結果是可能之一。
第三張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑這個與第二張圖產生矛盾，目標是儘可能讓每個持幣人最少要有一個支持節點被選上，那第5個持幣人支持的節點沒有被選上，因為整個系統只需要選出4個節點，所以第五個Staking權重低的持幣人支持的節點沒有選上的結果是可能之一。
以下是上述兩個符合公平原則的選舉人委員會可能結果，確立選舉人委員會後系統還要經過Staking權重重新分配。
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
1. 團隊運行節點
2. 註冊成為驗證人
3. Staking過程（持幣人委託給節點，或是團隊自由代幣進行Staking委託）
4. 選舉驗證人（系統通過某種算法選出每一輪的出塊節點或是驗證節點，這篇文章細說的就是Polkadot的NPoS選舉算法）
5. 打包交易、廣播交易、驗證人確認一連串過程
6. 獲得獎勵（獎勵是由節點與持幣人按照Staking比例分配）
從持幣人的角度，更簡單理解PoS
持幣人擁有以PoS為共識的代幣Moon，將Moon進行Staking委託給喜歡的節點，節點代持幣人進行出塊並獲得獎勵，獎勵依照Staking比例進行分發。（Staking比例=持幣人蔘與Staking的Moon數量/所有參與Staking的Moon數量）。
上面提到的是一般的PoS項目計算獎勵的做法（獎勵多寡與持幣人Staking量為正相關）。
Polkadot提出了NPoS, 初衷是為了解決過去PoS運行後，遇到的問題，因為獎勵與Staking量正相關造成富有節點更富有，代幣分配趨向中心化。
NPoS裡最終獎勵結果不是依據Staking量，而是依據每個被選出節點確實出塊的工作量計算（不管節點擁有多少Staking量，出一個塊或是驗證一個塊得到的獎勵是一樣的），NPoS將解決一部分大節點因為Staking量大獲得更多獎勵的問題，但同時也損害了一些大節點利益。
Polkadot究竟是怎麼做到的呢？
NPoS既然有別於傳統PoS項目，不是Staking權重越高出塊概率越高，我們就要詳細說明下NPoS選舉驗證人的算法。
非常詳細的文檔在Web3的研究中，另外有一篇medium文章“How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot”，我參考了裡面的舉例。
NPoS的共識算法歷史
NPoS參考了當時19世紀末，一個瑞典數學家Lars Edvard Phragmén提議的選舉方法，當時瑞典的國會席位都是被主流黨派佔據，通過他的算法能更公平的讓席位分配是和投票的比例有更高的聯繫，小黨派能夠獲取過去沒有辦法獲得的席位，Polkadot團隊認為兩者在設計理念上有相似之處，改良後就是現在看到的NPoS。
NPoS的選舉人算法，我們都知道區塊鏈這個分佈式系統是由眾多分散各地的節點（驗證人）來維護，在PoS共識裡大部分的鏈為了保證一定效率及安全下，會限制一定數量的驗證人進行出塊，也就是沒有被選上的驗證人就只是備選出塊人，而NPoS就是從一群驗證人中選取出正式驗證人，Polkadot裡把一群正式驗證人成為選舉人委員會（Committee）。
選舉人算法有三大客觀目標
1. 平衡Balance：一旦選舉人委員會確定後，會將持幣人Nominators的Staking量儘可能平均分配給每個選上的選舉人Validators。
PS: 持幣人是可以選擇多個選舉人的，所以存在系統重新分配空間
2. 最大支持Support：選出一個選舉人委員會，委員會中的選舉人Validators收到的Staking量要儘可能貼近總持幣用戶Nominators的Staking量。
3. 公平代表Fair Representation：選出一個選舉人委員會，其中持幣人Nominators的投票權不會被過度代表，也不會被低估代表。
PS: 持幣人可以選擇多個節點，公平代表最簡化是，每個持幣人對應到的節點至少有一個會被選出，加上現實條件（持幣狀況及系統要選出幾個節點）後有些節點會被淘汰，但儘可能保證擁有一定Staking權重的持幣人可以至少對應到一個節點。
基於這三大原則篩選出來的驗證人群（選舉人委員會）可能有多個，最終系統會挑選出一組最合理的Committee（選舉人委員會）進行出塊，看起來很複雜很懵吧，我最開始也繞了很久，接下來會搭配下面持幣人選舉驗證人的例子，大家會更加清晰的理解，建議先快速看過這個例子，然後閱讀過程中搭配上面三個選舉人算法的客觀目標思考，最後再仔細看一次例子。
這是Medium上官方人員的舉例：
假設有5個持幣人（左邊），5個節點（右邊），要從中選出4個節點進行出塊，為了簡化模型先忽略節點自己擁有Staking量。
下面是選舉結果的舉例：
第一張圖（最左邊）：並不符合公平代表（Fair Representation）的目標，因為圖中第一個持幣人擁有10Dot的權重, 相比第五個持幣人只有3Dot的權重，最終卻沒有對應到任何他支持的節點，不符合公平代表目標擁有一定Staking權重的持幣人至少對應到一個節點（在現在情況下，第一個持幣人是拿不到獎勵的）。
第二張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑為什麼E節點選上了，而B節點沒有選上，這和接下來會舉例的重新分配算法相關，這邊簡單理解，圖中第二個持幣人同時支持了3個節點，系統只要保證他支持的節點至少有一個被選舉上就好（這邊他支持的節點有兩個選上，第二個持幣人所有Staking量將會被分配到這兩個節點上），同時保持第五個持幣人也有支持的節點E，對於Polkadot這樣的選舉結果是可能之一。
第三張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑這個與第二張圖產生矛盾，目標是儘可能讓每個持幣人最少要有一個支持節點被選上，那第5個持幣人支持的節點沒有被選上，因為整個系統只需要選出4個節點，所以第五個Staking權重低的持幣人支持的節點沒有選上的結果是可能之一。
以下是上述兩個符合公平原則的選舉人委員會可能結果，確立選舉人委員會後系統還要經過Staking權重重新分配。
Polkadot系統會在每次從中選出一個更公平分配且具備安全性的結果，這個例子中選擇右邊因為它平均分配的更好，右邊的節點中平均最低都擁有了9的Staking權重。
以上就介紹完Polkadot的選舉算法了，上面的邏輯非常的繞，背後的數學更是複雜，官方的舉例是在一個簡單的情況下，真實情況如果放大到100個節點，每個持幣人Staking權重都不同，同時又委託給多個節點，就會相當相當複雜，大家可以多思考幾遍，依照上面提到的三大目標，每一個目標都可以當作標準檢驗一遍，就能夠更明白。
NPoS這個選舉算法動態分配持幣人Staking權重，還基於一些規則挑選出最後的選上的節點，對現有的PoS生態中造成了一些不同：
1. 在持幣人可以選擇多個節點下，大節點不努力爭取社區支持，也有機會在算法下被排除在外（如圖二中間B節點）；
2. 在平衡staking量目標下，小且沒有資本的節點更有利，因為只要社區中越多人選擇它，在系統分配Staking量的機制下，選上出塊可以獲得獎勵概率更高（如圖二右邊D節點）；
3. 在平衡staking量目標下，大節點利潤相對被壓縮，大節點需要思考是否將自己的幣委託出去，能獲得更多利潤；
4. 持幣人更有動機去選擇小節點，利潤更高，因為獎勵是依據被選上節點的工作量計算的，只要持幣人支持的小節點成功選上進行出塊，小節點上累積的Staking的權重沒有那麼高，不同持幣人依據委託給小節點的Staking比例分獎勵，相對於委託給大節點，委託給小結點利潤更高（就想像每個節點都賺10塊錢，大節點需要和100個人分，小節點只需要和30個人分）。
Polkadot到底想解決現有PoS什麼問題
1. 一部分不可避免的中心化問題。
2. 低手續費未來不會無限地吸引Staking量，因為收益是看節點工作量（現在Cosmos上就出現0手續費節點吸引大量持幣人委託，在Polkadot裡這樣高Staking權重的節點與普通Staking權重的節點獲得的收益是一樣的）。
3. 持幣人可以通過挑選不同節點最大化自己利益，同時促進去中心化（對於持幣人就可以有多種委託策略，我可以挑選安全可靠的節點，同時也可以挑選一些小但是也挺靠譜節點，可以獲得更高收益率）。
作者 | 張先生
來源 | Wetez
Polkadot 是被譽為“以太坊隱形大腦”的 Gavin Wood 領軍的項目，是 Web3.0 版圖上不可或缺的板塊。
Polkadaot 獨特的跨鏈機制旨在將當下各自獨立的區塊鏈網絡串聯起來，讓不同鏈間可以進行通信和數據傳遞，或將成為下一代價值互聯網的基石。
除了更為宏大的區塊鏈技術框架，在實現更公平的點對點數字交易等方面，Polkadot 都意義非凡。
加密谷長期關注 Polkadot 項目，此前曾從不同維度對其進行過深度介紹。我們將持續關注項目發展進程，陸續刊載系列文章，敬請期待。
“系列談”此前篇目請見：
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（上）》
《獨家編譯 | 區塊鏈互操作性深度解讀：Cosmos vs. Polkadot（下）》
《獨家深度 | 一文讀懂七大區塊鏈項目基金會運作模式》
《Polkadot 系列談之一 | 「地表最強」跨鏈項目的緣起與沿革》
《Polkadot 系列談之二 | 一文讀懂 Cosmos 和 Polkadot 五大差異》
《Polkadot 系列談之三 | 跨鏈機制或將引發去中心化應用的第三次浪潮》
Polkadot可以寫的東西還很多，這篇文章將會主要環繞Staking部分與NPoS公式挑選驗證人節點的方法，這兩個方面與持幣人與節的收益有非常密切的關係。
簡單為大家複習一下PoS共識項目的完整出塊過程
1. 團隊運行節點
2. 註冊成為驗證人
3. Staking過程（持幣人委託給節點，或是團隊自由代幣進行Staking委託）
4. 選舉驗證人（系統通過某種算法選出每一輪的出塊節點或是驗證節點，這篇文章細說的就是Polkadot的NPoS選舉算法）
5. 打包交易、廣播交易、驗證人確認一連串過程
6. 獲得獎勵（獎勵是由節點與持幣人按照Staking比例分配）
從持幣人的角度，更簡單理解PoS
持幣人擁有以PoS為共識的代幣Moon，將Moon進行Staking委託給喜歡的節點，節點代持幣人進行出塊並獲得獎勵，獎勵依照Staking比例進行分發。（Staking比例=持幣人蔘與Staking的Moon數量/所有參與Staking的Moon數量）。
上面提到的是一般的PoS項目計算獎勵的做法（獎勵多寡與持幣人Staking量為正相關）。
Polkadot提出了NPoS, 初衷是為了解決過去PoS運行後，遇到的問題，因為獎勵與Staking量正相關造成富有節點更富有，代幣分配趨向中心化。
NPoS裡最終獎勵結果不是依據Staking量，而是依據每個被選出節點確實出塊的工作量計算（不管節點擁有多少Staking量，出一個塊或是驗證一個塊得到的獎勵是一樣的），NPoS將解決一部分大節點因為Staking量大獲得更多獎勵的問題，但同時也損害了一些大節點利益。
Polkadot究竟是怎麼做到的呢？
NPoS既然有別於傳統PoS項目，不是Staking權重越高出塊概率越高，我們就要詳細說明下NPoS選舉驗證人的算法。
非常詳細的文檔在Web3的研究中，另外有一篇medium文章“How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot”，我參考了裡面的舉例。
NPoS的共識算法歷史
NPoS參考了當時19世紀末，一個瑞典數學家Lars Edvard Phragmén提議的選舉方法，當時瑞典的國會席位都是被主流黨派佔據，通過他的算法能更公平的讓席位分配是和投票的比例有更高的聯繫，小黨派能夠獲取過去沒有辦法獲得的席位，Polkadot團隊認為兩者在設計理念上有相似之處，改良後就是現在看到的NPoS。
NPoS的選舉人算法，我們都知道區塊鏈這個分佈式系統是由眾多分散各地的節點（驗證人）來維護，在PoS共識裡大部分的鏈為了保證一定效率及安全下，會限制一定數量的驗證人進行出塊，也就是沒有被選上的驗證人就只是備選出塊人，而NPoS就是從一群驗證人中選取出正式驗證人，Polkadot裡把一群正式驗證人成為選舉人委員會（Committee）。
選舉人算法有三大客觀目標
1. 平衡Balance：一旦選舉人委員會確定後，會將持幣人Nominators的Staking量儘可能平均分配給每個選上的選舉人Validators。
PS: 持幣人是可以選擇多個選舉人的，所以存在系統重新分配空間
2. 最大支持Support：選出一個選舉人委員會，委員會中的選舉人Validators收到的Staking量要儘可能貼近總持幣用戶Nominators的Staking量。
3. 公平代表Fair Representation：選出一個選舉人委員會，其中持幣人Nominators的投票權不會被過度代表，也不會被低估代表。
PS: 持幣人可以選擇多個節點，公平代表最簡化是，每個持幣人對應到的節點至少有一個會被選出，加上現實條件（持幣狀況及系統要選出幾個節點）後有些節點會被淘汰，但儘可能保證擁有一定Staking權重的持幣人可以至少對應到一個節點。
基於這三大原則篩選出來的驗證人群（選舉人委員會）可能有多個，最終系統會挑選出一組最合理的Committee（選舉人委員會）進行出塊，看起來很複雜很懵吧，我最開始也繞了很久，接下來會搭配下面持幣人選舉驗證人的例子，大家會更加清晰的理解，建議先快速看過這個例子，然後閱讀過程中搭配上面三個選舉人算法的客觀目標思考，最後再仔細看一次例子。
這是Medium上官方人員的舉例：
假設有5個持幣人（左邊），5個節點（右邊），要從中選出4個節點進行出塊，為了簡化模型先忽略節點自己擁有Staking量。
下面是選舉結果的舉例：
第一張圖（最左邊）：並不符合公平代表（Fair Representation）的目標，因為圖中第一個持幣人擁有10Dot的權重, 相比第五個持幣人只有3Dot的權重，最終卻沒有對應到任何他支持的節點，不符合公平代表目標擁有一定Staking權重的持幣人至少對應到一個節點（在現在情況下，第一個持幣人是拿不到獎勵的）。
第二張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑為什麼E節點選上了，而B節點沒有選上，這和接下來會舉例的重新分配算法相關，這邊簡單理解，圖中第二個持幣人同時支持了3個節點，系統只要保證他支持的節點至少有一個被選舉上就好（這邊他支持的節點有兩個選上，第二個持幣人所有Staking量將會被分配到這兩個節點上），同時保持第五個持幣人也有支持的節點E，對於Polkadot這樣的選舉結果是可能之一。
第三張圖：符合公平代表（Fair Representation）的目標，有些人可能會質疑這個與第二張圖產生矛盾，目標是儘可能讓每個持幣人最少要有一個支持節點被選上，那第5個持幣人支持的節點沒有被選上，因為整個系統只需要選出4個節點，所以第五個Staking權重低的持幣人支持的節點沒有選上的結果是可能之一。
以下是上述兩個符合公平原則的選舉人委員會可能結果，確立選舉人委員會後系統還要經過Staking權重重新分配。
Polkadot系統會在每次從中選出一個更公平分配且具備安全性的結果，這個例子中選擇右邊因為它平均分配的更好，右邊的節點中平均最低都擁有了9的Staking權重。
以上就介紹完Polkadot的選舉算法了，上面的邏輯非常的繞，背後的數學更是複雜，官方的舉例是在一個簡單的情況下，真實情況如果放大到100個節點，每個持幣人Staking權重都不同，同時又委託給多個節點，就會相當相當複雜，大家可以多思考幾遍，依照上面提到的三大目標，每一個目標都可以當作標準檢驗一遍，就能夠更明白。
NPoS這個選舉算法動態分配持幣人Staking權重，還基於一些規則挑選出最後的選上的節點，對現有的PoS生態中造成了一些不同：
1. 在持幣人可以選擇多個節點下，大節點不努力爭取社區支持，也有機會在算法下被排除在外（如圖二中間B節點）；
2. 在平衡staking量目標下，小且沒有資本的節點更有利，因為只要社區中越多人選擇它，在系統分配Staking量的機制下，選上出塊可以獲得獎勵概率更高（如圖二右邊D節點）；
3. 在平衡staking量目標下，大節點利潤相對被壓縮，大節點需要思考是否將自己的幣委託出去，能獲得更多利潤；
4. 持幣人更有動機去選擇小節點，利潤更高，因為獎勵是依據被選上節點的工作量計算的，只要持幣人支持的小節點成功選上進行出塊，小節點上累積的Staking的權重沒有那麼高，不同持幣人依據委託給小節點的Staking比例分獎勵，相對於委託給大節點，委託給小結點利潤更高（就想像每個節點都賺10塊錢，大節點需要和100個人分，小節點只需要和30個人分）。
Polkadot到底想解決現有PoS什麼問題
1. 一部分不可避免的中心化問題。
2. 低手續費未來不會無限地吸引Staking量，因為收益是看節點工作量（現在Cosmos上就出現0手續費節點吸引大量持幣人委託，在Polkadot裡這樣高Staking權重的節點與普通Staking權重的節點獲得的收益是一樣的）。
3. 持幣人可以通過挑選不同節點最大化自己利益，同時促進去中心化（對於持幣人就可以有多種委託策略，我可以挑選安全可靠的節點，同時也可以挑選一些小但是也挺靠譜節點，可以獲得更高收益率）。
張先生 作者
Roy 排版
內容僅供參考 不作為投資建議 風險自擔
版權所有 未經允許 嚴禁轉載