“波卡知识图谱”是我们针对波卡从零到一的入门级文章，我们尝试从波卡最基础的部分讲起，为大家提供全方位了解波卡的内容，当然这是一项巨大的工程，也充满了挑战，然而我们希望通过这样的努力让大家能够正确认知波卡，也让不了解波卡的人方便快速掌握波卡相关知识，今天是该栏目的第70期，NPoS证明机制与Staking相辅相成，能够保证整个网络高效的互操作性，那么NPoS机制是如何工作的呢？
今年9月15日，以太坊联合创始人Vitalik Buterin宣布，以太坊目前已完成正式合并。这也意味着以太坊主网从工作量证明（PoW）转为权益证明（PoS），合并将使全球耗电量减少0.2%。
相比于PoW共识机制来说，PoS共识机制减少了数学运算带来的能源消耗，并且在性能方面也得到了一定的提升。Vitalik Buterin表示这是以太坊生态系统的重要时刻，而这次技术升级这也是区块链领域的历史性时刻。
而波卡则是推出提名权益证明（NPoS），这是一种不同于工作量证明和权益证明的机制，既最大程度的保证了链的安全性也使得网络足够去中心化。在介绍Staking前，我们先了解这些机制是如何工作的。
在这里，您将了解什么是Staking，为什么它很重要，以及它是如何在波卡上工作的。
Proof-of-Stake（PoS）
区块链网络使用共识机制来确定链上的区块。共识是对某些事情达成一致的过程，在这种情况下，就是区块链的进展或如何将区块添加到链上。
共识由两个动作组成：
- 区块生产，即多个区块候选者的生产方式；
- 区块终结性，即在许多候选区块中只选择一个区块并添加到规范链中的方式
（关于终结性的更多信息，请参见链接）https://wiki.polkadot.network/docs/learn-consensus#probabilistic-vs-provable-finality
工作量证明 （PoW） 和权益证明 （PoS） 是众所周知的机制，用于在公共区块链上以安全且无需信任的方式达成共识，其中有许多参与者彼此不认识（而且可能永远不会认识）。
在PoW中，网络安全依赖于这样一个事实：
即负责将区块添加到链中的矿工必须竞争解决困难的数学难题以添加区块，这种解决方案因浪费能源而受到批评。为了完成这项工作，miners通常会获得通证奖励。
在像波卡这样的PoS网络中，网络的安全性取决于锁在链上的资金数量：锁定的资金越多，网络受到攻击的几率就越低，因为攻击者需要蒙受重大损失才能策划一次成功的攻击（稍后会详细介绍）。将通证锁定在链上的过程称为Staking。
与PoW网络中的miner类似，PoS网络也有验证者，但他们不必相互竞争来解决数学难题。相反，他们被预先挑选出来，根据支持他们的权益来生产区块。
通证持有者可以将资金锁定在链上，并为此获得质押奖励。因此，通证持有者有经济动机成为积极的参与者，为网络的经济安全和稳定做出贡献。
因此，PoS网络通常比PoW网络更具包容性，因为参与者既不需要具备区块链技术知识，也不需要有运行采矿设备的经验。
PoS确保参与质押过程的每个人都有“Skin in the game（中文译为个人投资）”，因此可以被追究责任。在行为不端的情况下，质押过程中的参与者可能会受到惩罚或Slash，根据情况的严重性，他们的质押可能会被网络部分或全部没收。
策划攻击并冒着丢失通证的风险不符合利益相关者的经济利益。任何在网络上质押的理性行为者都希望获得奖励，而PoS网络奖励良好行为并惩罚不良行为。
提名权益证明（NPoS）
Polkadot采用提名权益证明（NPoS），这是一种相对新颖和复杂的机制，用于选择允许参与其共识协议的验证者。NPoS鼓励DOT持有者作为提名者参与。
任何潜在的验证者都可以表明他们有意成为验证者候选人。他们的候选人资格会向所有提名者公开，而提名者则会提交一份最多支持16名候选人的名单，网络将自动在验证者之间平均分配权益，从而最大限度地提高经济安全性。
在下一个era，一定数量的拥有最多DOT支持的验证者当选并成为活跃分子。
有关选举算法的更多信息，请访问以下链接。
https://wiki.polkadot.network/docs/learn-phragmenhttps://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/NPoS/1. Overview.html?highlight=proportional justified representation#
作为一个提名者，至少需要10个DOT来提交提名意向，这可以认为是注册成为提名者。
请注意，在NPoS中，提名者和验证者的股权都可以被Slash。如需深入了解NPoS，请参阅这篇研究文章。https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/NPoS/index.html
获得质押奖励的最低提名
虽然最低提名意向为10 DOT，但不保证质押奖励。提名的金额必须大于最小活跃提名，这是一个动态值，可以远高于10 DOT 。这个动态值除了取决于所选择的提名外，还取决于被押注的DOT金额。
提名验证者
在波卡上提名需要2个动作：
- 锁定链上通证。
- 选择一组验证者，这些锁定的通证将自动分配给他们。
你锁定多少通证完全取决于你——就像你想选择的验证者一样。锁定通证的动作也被称为绑定。你也可以将锁定的通证称为绑定通证或质押通证。
同样地，选择验证者也称为支持或提名验证者。这些术语在社区中可以互换使用。从现在开始，锁定的通证将被称为绑定通证。
一旦前面2个步骤完成，并且进行了提名，你的绑定通证就可以分配给一个或多个你选定的验证者，并且每次活动验证者集发生变化时都会发生这种情况。这个验证者集在波卡上每个时代都会更新。
与其他质押系统不同，波卡会自动选择你所选择的验证者将由你的绑定通证来支持。选择一组验证者会增加你持续支持至少一个活跃者的机会。
这导致你的绑定通证更经常地被分配给验证者，这意味着更高的网络安全性和更多的奖励。
这与其他只允许你支持一个验证者的质押系统形成鲜明对比；如果该验证者不活跃，那么作为质押者的你也不会活跃。波卡的提名模型解决了这个问题。
波卡使用从选举理论到博弈论再到离散优化的各种工具来开发一个有效的验证者选择过程，提供公平的代表性和安全性，从而避免验证者之间的权力和影响力不均。波卡使用的选举算法是基于Phragmen等比例合理代表（PJR，Proportional Justified Representation）方法。
https://wiki.polkadot.network/docs/learn-phragmen
有关PJR方法的更多信息，请访问这篇研究文章。
https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/NPoS/1. Overview.html?highlight=proportional justified representation#
Eras与Sessions
提名者的质押用于增加此类候选人持有的通证数量，增加他们被选举算法选中的机会，以便在一个特定的时代生产区块。一个era是一个24小时的时间段，在此期间，一组活跃的验证者正在生产区块并在链上执行其他操作。
这意味着并非所有验证者都在活跃的集合中，并且这样的集合在不同的era之间发生变化。每个era分为6个纪元或时段，在此期间，验证者被分配为特定时间范围或时段的区块生产者。
这意味着验证者知道他们在特定era内需要生产区块的时间段，但他们不知道特定era内的所有时间段。有了特定era就增加了一层安全性，因为它减少了多个验证者被分配到一个era而串通起来损害网络的机会。
质押奖励
产生区块的验证者将获得通证奖励，他们可以与提名者分享奖励。
验证者和提名者都可以将他们的通证抵押在链上，并在每个era结束时获得质押奖励。质押系统向所有验证者均等地支付奖励，而不管质押多少。
因此，在验证者中拥有更多权益不会影响其获得的区块奖励数量。这避免了将权力集中在少数验证者手中的情况。奖励的计算中存在概率成分，所有它们可能不会对所有验证者都完全平等。
事实上，在每个era，验证者都可以通过在链上做不同的任务来获得era积分。积分越多，特定era的奖励越高。这促进了验证者在链上的活动。
要了解有关era点数的更多信息，以及它们是如何分配的，在什么基础上分配，请访问该页面。https://wiki.polkadot.network/docs/maintain-guides-validator-payout
奖励的分配是在扣除验证者的佣金后，按比例分配给所有质押者。
Staking时的个人投资
PoS网络的安全性取决于质押通证的数量。为了成功攻击网络，恶意行为者需要积累大量通证，或者需要不同的参与者串通一气，恶意行事。如果在NPoS的情况下发生攻击，验证者和提名者都将被Slash，导致他们的权益被网络部分或全部没收，然后存入国库。
理性的网络参与者没有兴趣以有害的方式行事，因为NPoS确保所有参与者都能为他们的不良行为负责。在NPoS中，无论支持他们的权益有多少，验证者都会获得同等的奖励，从而避免了向少数大型验证者支付大笔款项，这可能会导致中心化。
在Staking中，你既可以是提名者，也可以是验证者，在下一篇知识图谱中我们会详细介绍如何成为提名者，以及参与Staking有哪些优点和缺点。
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