议会选举机制在区块链上的再造
大多数权益证明网络都遵循简单逻辑:验证人质押的代币越多,其影响力就越大。而Polkadot则采取了不同的路径。网络中每位当选的验证人拥有平等的投票权,这使得验证人选拔过程不再是一个简单的排序问题,而是一个平衡问题。
这种机制背后的算法是顺序Phragmén方法,以瑞典数学家Lars Edvard Phragmén命名,他于19世纪90年代提出了这一方法。Phragmén提出的投票规则旨在解决瑞典选举的需求——当时瑞典议会选举需要一种更具代表性和比例性的流程来选拔议员。其核心思想是防止最受欢迎的候选人包揽所有席位,确保少数群体也能获得公平的代表权。
19世纪末,Phragmén提出了一种基于批准投票的负载均衡方法来选举委员会。Polkadot对这一逻辑的改编,将其原理应用于验证人集合:质押必须尽可能均匀地分布在所有当选节点上。
Polkadot如何应用该算法
在实际操作中,DOT持有者可以提名最多16个验证人候选人。在每个时代开始时,通过顺序Phragmén方法,每个提名人的质押会被分配到其选定集合中的当选验证人上。每个时代大约持续24小时,Polkadot的顺序Phragmén算法会从所有候选人中选出活跃的验证人集合,目前为297个验证人。
选举过程同时优化三个目标:最大化参与质押的总量、最大化支持最弱验证人的质押量,以及最小化整个集合中的质押差异。由于Polkadot中的验证人获得同等报酬,因此每个验证人背后的质押必须均匀分布。这种平等地位也是网络安全的主要考量,因为链的安全性取决于其最弱活跃节点的支持力度。
面对大量验证人和更大量的提名人,质押分配算法成为一项计算密集型任务。这就是为什么Polkadot在链下计算结果,然后提交包含应选验证人集合的交易。链下工作机提交获胜集合,避免了链在每个时代结束时处理冗长的计算。当选的委员会满足比例正当代表原则,这是选举理论中一个广为人知的公理,表明选举是公平的。这一源自政治学并由Web3基金会研究人员改编的形式化保证,使该机制在具备实际功能的同时,也拥有了坚实的理论基础。
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