Crypto 背后的科学（下）：可用性和有效性协议、异步支持等技术怎样赋能波卡 | Alistair Stewart 专访

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Alistair Mark Stewart 接受了 The Kusamarian 的采访。他是第一个加入 Web3 基金会的研究人员，目前是 Web3 基金会的首席科学家。

在这次采访中，Alistair 将他的一些思考方式做了详细的解读，并且可以非常清楚的了解到 Polkadot 背后这些技术理念的由来。

本篇是本次采访的下半部分，主要包括以下话题：

• NPoS 提名权益证明的由来

• Gov1.0 到 OpenGov 的转变过程

• OpenGov 中巨鲸的权力

• Availability/Validity 可用性和有效性协议的重要

• Async Backing 异步支持的真正价值

• "Nested Relays" 嵌套中继链是未来的可能性

该采访的上半部分内容见：《Crypto 背后的科学（上）：最终性、GRANDPA 和 BEEFY | Alistair Stewart 专访》。

Jay：Kusamarian 主持人

Alistair：Web3 基金会首席科学家

Jay：在你看来哪个网络最早以可靠的方式实现了权益证明？

Alistair：就是那些使用了拜占庭协议的网络。就像 Cosmos 以及他们正在做的事情一样，他们的设计从一开始就很好。以太坊设想了一个很好的设计，但需要很长时间才能做出来。但这取决于你的假设。

我们不能直接采用 Cosmos 解决方案，是因为他们的验证人较少，只有 150 个验证人，他们的假设是这些人将拥有不同的权力，每个验证人背后有不同的支持数，这一定程度上是中心化的。事实是，不管是 PoW 还是 PoS，只要集中了太多哈希算力或代币，都可能变得中心化。

但对于像 Polkadot 和以太坊 2.0 这样的分片系统，我们想要的是所有验证人都有相同的权力。我们希望用随机选出的验证人来操作，不希望总是选中同样的一些人。

当所有人都有平等权力时，分片就简单多了。Cosmos 的方法是每个人支持一个验证人，然后加起来就是总质押量。而以太坊的方法是每个节点背后都有固定数量的质押。但这意味着如果某人有很多代币，他们就能运行很多节点，导致了另一种中心化。

在 Cosmos，这个方法适合他们的体系，但也有问题，比如如果有节点不在线怎么办。为了得到收益，你得投给那些有机会被选中的人。如果你投给的人没被选中，你就什么也得不到。所以，人们通常只会投给前 100 名验证人。Polkadot 的方法是，你可以投给很多验证人，这样如果其中任何一个被选中，你都能得到收益。

Jay：Polkadot 里面是，我可以参与质押，然后我可以选择最多 16 个验证人来支持，只要其中一个入选，我都有收益，我理解得对吗？

Alistair：还要考虑过度质押的限制，但原则上是的，你理解的没错。

你选择的其中任何一验证人入选了，你就能得到回报，但该验证人的支持票数越少，你得到的回报就越大。这意味着，如果你投票给一些没有入选，但在别的验证人退出时可能入选的验证人，那么一旦它们成功入选，它们会接近最低支持，由于我们平等地向每个人支付报酬，那么获得支持更多的人，均分到每个支持他的人的收益就越少。

我们在处理这个系统时，尝试让它更加公平，考虑到了不同的情况和安全问题。我们的方法是基于一种叫做 Phragmen 的算法，这个方法帮助确保没有一小部分人控制了太多验证人。

Jay：这个 Phragmen 是在什么背景下提出的？

Alistair：在政治体系中。他提出了某种没有政党的比例代表制，这意味着你可以投票给任何人，其他人也可以这么做。这种方法帮助确保不是只有大党或中央集权才能控制一切。这个理念是为了让每个人的投票都更有意义，即使没有政党体系。

我们和一些研究人员，像 Alfonso 和 Jonas，讨论过这个问题。他们研究了和实际的 Polkadot 数据对比，发现我们的这个选举系统其实运行得很好的，因为它反映了多样化。

Jay：我们现在有提名池，也有 Bifrost 这样的团队在做 Liquid staking（流动性质押）这个方向，你认为这是中心化的表现吗？

Alistair：实际上，中心化总是以不同形式存在。比如，Zug Capital 这样的团队，虽然很多人可能不知道他们具体是谁，但他们运行了很多验证人。

Jay：没有人知道 Zug Capital 是谁吗？

Alistair：他们有个网站，上面有一个经过验证的身份，到底由谁验证的呢？这就不知道了。他们有很多验证人，这种方式确实显示了一种中心化。但这是个民主的系统，人们就是愿意投票给他们。

我们有个复杂的系统，允许人们提名验证人，但当有太多人（比如 25,000 人）提名时，系统就会变得复杂。我们尝试找出解决方案，比如创建提名池，这样就不会因为提名人数增加而变得复杂。在这个池中，你不需要拥有很多 DOT 就可以参与质押，这样大家都可以参与进来，而且不会知道其他人是谁，但你清楚自己能得到的收益。

Jay：那流动性质押呢？

Alistair：流动性质押有些风险。虽然 DeFi 听起来不错，但它有一些隐藏的风险，许多人可能没意识到这些风险。比如，通过流动性质押，你可以在锁定期没结束前就转移你的资产，但这也意味着你可能会接手前一个持有者的风险，因为提名时，是有被 slash 的风险的。

这种方式可能会发生很多事，买家需要小心，如果很多人都遇到问题，比如他们的质押资产被没收，这对每个人都是个风险。我们希望每个人都能分散风险，不集中太多权力在一人手上。

但是，像 Bifrost 这样的系统可能没有这么大的风险，因为它们的设计避免了攻击。总的来说，DeFi 可以提供很高的收益，但也伴随着高风险。所以，虽然质押可以带来稳定的回报，但投资 DeFi 可能需要更多考虑。

Jay：这取决于自己怎么看待风险。

Alistair：可以这么说。DeFi 如果必须（在收益率方面）与质押竞争，那么它会变得非常的昂贵。除非减少整个波卡生态的通货膨胀，我觉得这个路线有待我们进行讨论。

Jay：我感觉大家正在热烈讨论这个。

Alistair：是的，因为每个人的观点都不一样。我个人有保留意见。虽然流动性质押有它的好处，但也有代价。用户需要清楚地了解他们面临什么风险，因为这些风险和直接质押是一样的。

Jay：我们讨论了怎样选出好的验证人，然而我们在 Polkadot 中还有另一个有趣的层，这就是治理层，你在这方面也很活跃。在 Gov1.0 中，你是 Kusama 的治理中的积极投票者，在 Polkadot 上也是吗？

Alistair：Polkadot 上活跃得少一些。我一开始就在 Kusama 的理事会中，但不在 Polkadot 的理事会中。

Jay：你对 Gov 1.0 的理论做出了一些贡献是吗？

Alistair：有一小部分，主要是理事会的主要设计，以及我们想要针对 Quorum Biasing 机制进行设计。也就是，如果投票率低，且该提案不是来自理事会，那么该提案通过的可能性很低，需要更高的支持率才能通过。

PolkaWorld 注：在 Polkadot Gov1 中，"Quorum Biasing"（法定人数偏见）是一种治理机制，旨在调整提案通过所需的支持比例。这个机制有助于防止那些只有少数人参与投票的提案轻易通过，从而确保网络的变更或重要决策得到了广泛的社区支持。

但是所有这些规则都随着 OpenGov 的上线而改变了，在 OpenGov 中这不再是一个问题了。在 OpenGov 中，随着时间的推进，投票通过率会根据相应的曲线变化，所以投票时就必须去考虑这些曲线，并且弄清楚曲线背后的含义。

Jay：那 OpenGov 实际上是否有如预期一样顺利运行？

Alistair：不全是，我觉得仍然有调整的空间。

其中之一是，这个系统会有一点偏向否定提案，因为我们设置了 “确认期” 这个规则。

PolkaWorld 注：在 OpenGov 中，一项提案需要在确认期内保持一定的通过率才能最终通过。新的投票可以改变提案的确认期。如果很多人支持，提案快速通过；如果有反对票，确认期就会延长。

我们设置确认期，是为了防止少数人快速让一个提案通过。例如在没有确认期的情况下，如果一个巨鲸账户投了赞成票，迅速提高了赞成率，就让提案迅速通过。所以我们设置了一个确认期，这样的话，我们就留出时间，让大家来考虑这个提案是否值得通过，如果不值得，则他们可以有时间投反对票。

但有一个问题是，如果某个提案即将失败，我们没有类似的操作。这就意味着，只要有巨鲸在一个提案投票时间快结束的时候，投入巨量的反对票，那这个提案就必然通不过，因为就算有人想投赞成票，时间也不够了。所以我在思考，也许我们也应该有一个类似的 “拒绝期” 这样的设置。

Jay：OpenGov 的结果很有趣。我觉得在网络技术的升级方面，大众的意见会倾向于跟随专家的意见，没有太多的争论。

Alistair：但一旦涉及国库支出，我们就看到出现了非常多的争论。

Jay：你认为代币持有者的消费观是什么？是很会花钱，还是太大手大脚，还是太保守了？

Alistair：他们是摇摆不定的。尤其在 Kusama 上能看出来，最开始大家疯狂花钱，后来大家又说我们应该反对提案，于是就基本停止了花钱。

Jay：没错，甚至不肯给 RPC 提供商付钱。

Alistair：我们之前有一些追溯资金，人家已经做完事儿了，如果我们事后不向他们付款，那么声誉就会受到打击。我们如何挽回声誉，我们将来还怎么能找到 RPC 提供商呢？如果大家做完事能不能拿到钱都是很随机的，会发生什么情况呢？

所以我认为，Kusama 和 Polkadot 上的选民在国库支出上更加保守，而且他们肯定比我们在理事会时代更加保守。

理事会的职责是，你要对公众负责，大多数时候，理事会的其他成员都投赞成票，如果你投反对票，你就必须去告诉大家为什么你投反对票，他们会质疑你。

但是一旦进入了 OpenGov 投票，人们可以通过一个地址，自由地投反对票，没有人质疑你。

有些社区成员在国库上非常保守，我认为这是 Crypto 里比较常见的问题。用户手里拿了这么多的代币，都想要更多回报，却不太愿意冒险去支持新项目。

一些用户觉得，如果投否决票，这个提案不会通过，没有人会去做这件很棒的事情了，但就会有更少的人出售代币。但其实这不重要，因为市场上的买方和卖方是对应的，有人卖掉代币不是什么问题，只要有人愿意去买就行了。

其实另一方面，需求也很重要，我们其实需要在 Kusama 上做更多的实验，但实际上基本已经停止了，有一点可惜。

Jay：在 Polkadot 上有这么一个活跃的巨鲸用户，他叫 Giotto，他在国库花钱方面很慷慨。他有非常多的投票权，他希望能多促进大家做事，希望 Polkadot 不会死掉。但很多人都在抱怨巨鲸的投票，你怎么看？

Alistair：巨鲸的问题，实际上取决于每个巨鲸的个人偏好。有的巨鲸更倾向于支持内容创作，那我们就能得到更多好的内容。

我们也看到了一些新奇的东西，比如 DED meme 这种激励投票，很多人觉得这是个好主意。人们希望巨鲸能带动变化，但问题是总会有更大的玩家出现。我们需要找到方法激励大家积极参与。

Jay：你告诉我你即将发布一些你已经研究了一段时间的新东西，可以先透露一下具体是什么吗？

Alistair：我们已经从事这方面的研究有一段时间了，自 2019 年以来 Parity、平行链团队实际上都在运用，而且我们已经在 Polkadot 和 Kusama 的生产环境中使用它很多年了，我谈论的是 “可用性和有效性协议”，它确实需要一个更好的名称，我们很快会想出一个。它是为了保护平行链，让 Polkadot 比我们正在使用的其他分片系统更具可扩展性。

像 CoreJam (Collect-Refine-Join-Accumulate) 这样的东西我们可以做很多事情，不仅仅是分片系统，而是更广泛的区块链扩展解决方案。我们想出了一些非常好的东西，它现在正在 Polkadot 中使用，但很少人知道。我们用这个新的方法来保护 100 个平行链和 1000 个验证人的安全，甚至 1000 条平行链和 1000 个验证人，或者说 1000 个 Core。

进行分片的传统方式是，在每个分片中都放入验证人，有很多验证人，然后将其随机划分为子集，明确谁去检查某个分片。这样效率很低，因为我们需要在每个分片上保持三分之二的诚实验证人，这意味着每个分片上都需要数百名甚至数千名验证人，你可以看到以太坊走上了这条路，这就是为什么他们的目标是达到一百万个验证人。

但我们认为那不现实，也不是我们的目标。我们必须提高效率。早期的想法是，我们会有 fisherman（钓鱼人）。

Jay：这些角色会去试图找出错误，如果是他们发现的问题，就会得到奖励。

Alistair：是的，如果是一个大家都关注的问题，那么每个人都会检查它，但如果你是小的平行链，就有可能没有人关心它，没有人检查它。

那么如果现在你想发送 XCM 到中继链，或者和其他链互操作。就有一个问题，我们其他平行链现在不能信任这个小链以及链上的资产，那我们就必须用 “储备” 的方法而不是 “传送”，我们必须对我们信任什么非常小心，因为它们可能不安全。

但我们真的希望所有的链都保持安全，所以我们引入了 fisherman 这个角色。fisherman 要付一定的押金，这个金额得设置得合理，不然会有太少的人愿意做 fisherman。

因此，我们设计了一种叫做可用性系统的东西，它有点像是用纠删码来增加数据的冗余。这意味着，不是每个验证人都持有完整的数据块，而是每个人只持有一部分。这样，即使只有三分之一的验证人，也能重新组合出任何一个平行链的数据块。这就确保了只要超过三分之二的验证人是诚实的，我们的数据就是安全的。

现在，我们让随机选出的验证人来检查数据，这个办法是可行的。这样如果有人说某样东西是好的，但实际上不是，我们就可以去核实，如果他们错了，就会受到惩罚。这种方式的好处是，只要数据块没丢，就能保证数据的可用性，因为没人知道下一个检查者会是谁。

这就是可用性，这就是让我们能够让 30 个验证人或 10 个验证人检查一个区块，同时攻击系统仍然非常昂贵的方法。

Jay：所以这对于 Polkadot 来说就非常有效，但你认为这对其他人有用吗？

Alistair：我们已经就这个问题进行了多年的讨论，但我认为现在人们不理解 Polkadot 在技术上的优势，虽然是有人欣赏 Polkadot 在技术上超前理念，但他们不知道其中的一些细节。

Jay：那我们在 Polkadot 上是通过什么来实现扩展的呢？Async baking（异步支持）是其中的一部分解决方案吗？

Alistair：没错。我大概解释一下异步支持。

原先的情况是，我们每 6 秒构建一个 parablock，要先看到上一个块的结果，然后发送给 collator（收集人），但收集人必须完成他们的工作，并且必须由验证人检查，所有这一切都必须很短的时间内进行。

然后当我们添加可用性时，要先决定它可用，才能添加。但下一个出块者要等两个区块 (12 秒）的时间。所以结果就是，我们每 12 秒生成一个区块，但它必须在 2 秒内运行，这显然是在浪费时间。

所以，我们希望能更早开始构建区块，特别是对于需要更多时间的复杂操作（如 SNARK）。通过异步支持，我们现在可以保证每 6 秒出一个块，并且可以在确定一个区块是可用的基础上继续构建，这样就不会浪费时间。这让我们的系统更有效率，每个平行链也能处理更多的计算任务。

但我们实际上在想的更多，比如一个叫 CoreJam 的概念，它让不同的区块能在同一时间内互相建立联系，这样平行链或其他系统就可以同时处理多个区块，这让一切变得更灵活。

这个想法是彻底改变 Polkadot 中继链的工作方式，我们想建立一个更通用、更灵活、不需要特别许可的扩展模型。但问题是，我们的验证人数量是有限的，用现有的 GRANDPA 协议可能无法支持一百万人同时连接到以太坊。如果真的有那么多人，我们需要采取不同的方法来扩展，可能需要多个中继链，甚至是分层的中继链。

我们提出了一个新的协议，专注于保持数据的可用和系统的有效运行。这个协议是建立在一种新的基础之上，我们不是把新结构放在现有的中继链下面，而是要建在它上面。

Jay: 这意味着这些新的中继链会成为整个系统的基础，其他链会建立在它们上面？

Alistair：不完全是这样。我们可以想象有多个中继链，它们其实都是同一个大系统的一部分。

Jay: Polkadot 和 Kusama 就是不同的中继链，它们将如何连接呢？

Alistair：如果我们使用 BEEFY 协议，我们可能能把 100 个不同的链连接起来，都接入一个桥枢纽。如果我们能实现这个，为什么不把这 100 个链视为同一个大系统的一部分呢？我们希望这些链能共享安全。如果要这样做的话，需要很多验证人和平行链，虽然现在还用不上这样的设计，但理论上它是可行的。

Jay: 非常感谢你，来到我们的节目中。非常感谢你为 Polkadot 付出的所有努力，如果没有你和你团队的奉献，这一切都不会成为可能，再次感谢 ~

Alistair：谢谢，很高兴接受你们的采访！

原视频：https://www.youtube.com/watch?v=4sp-E_Hxdy4

翻译：PolkaWorld

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直播预告

1、波卡 OpenGov 提案分享直播

• 分享人：PolkaWorld KIKO
  

• 时间：2 月 22 日（周四）晚 7 点

• 平台：微信视频号（点击下方按钮立即预约直播）
  

2、Polkadot Q1 焦点：Coretime、LRT、DePIN、AI、SnowBridge，您应该如何提前布局？

• 主持人：PolkaWorld 生态研究负责人 Kristen
• 嘉宾：
• Maria @Gear Foundation 
• Yuki @Moonbeam 
• LYZ @Acala
• 时间：2 月 23 日（周五）晚 7 点
  

• 平台：微信视频号（点击下方按钮立即预约直播）

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