Web3研究系列｜Polkadot通证经济学（上）

目录

· 简介

 组织架构

· NPoS支付 （NPoS payments）和通货通胀

  通货膨胀模型

  支付细节

  在验证人插槽中的支付分配

通证经济学（上）

波卡网络将会采用一种名为DOT的原生代币，我们（Web3基金会）将其主要功能总结如下：

1.     经济层面：波卡网络将会自主进行铸币或者“销毁 （burn）”，将通证隔离并禁止任何人访问）”的操作，来达到奖励运行共识协议的节点，为财政注资，控制通货通胀率的目的。

2.     罚没（slashing）：通证DOTs在旨在减少攻击或对抗行为的罚没协议中也起作用 在罚没协议中（slashing protocols）扮演着去攻击和去对抗性行为，减少市场摩擦的角色

3.     治理与监管：DOTs也是代表一定的投票权，让DOTs持有人通过全民投票表达对治理决策的意见

4.     平行链分配：最后，DOTs通过拍卖和充值等模式，分配不同项目在平行链插槽上的归属

在本章节中，我们重点介绍上面的第一个用途，而其他三个功能我们会分别在不同的章节中分别予以解释。

简介

Polkadot是一个基于权益证明的平台，在该平台上，一组拥有DOTs的验证人节点负责检测达成共识并生成区块。如果验证人的行为违背协议，那么系统会罚没他的一部分DOTs，反之他将获得报酬，该报酬大约与他所抵押的DOTs和贡献度成正比。当选为验证人的节点集会不断发生变化（在每个时期（era）中大约每天一次），但数量仍然有限。同时，任何数量的DOTs持有人也可以间接参与决策过程。

作为提名人节点，即所谓的权益证明。提名人指出它信任的候选验证人，并将一些DOTs进行质押为其提名背书。如果在某个时期她的一个或多个提名候选人当选为验证人，她会与这些被提名的验证人共享与她的股份成正比的任何经济奖励或惩罚。成为提名人是利用DOTs进行投资并帮助保护系统安全的一种方式。实际上，提名人和验证人所质押的DOT总量越大，系统安全性就越高，因为在任何节点被选为验证人之前，对手需要更多的DOTs权益（或提名者的信任）。因此，我们的目标是让验证人和提名人的质押投资成为DOT总供应量的主要来源。DOT供应的另一大部分将作为冻结的保证金由获得平行链插槽的商业区块链提供。我们最初的目标是将约50％的DOT存入NPoS，并将30％存入平行链的保证金。作为参考，在其他PoS项目的质押百分比如下：-Tezos拥有65.73％的质押率、-DASH拥有58.69％的质押率、-Lisk拥有58.20％的质押率、-EOS仅有35.49％的质押率，但这是因为它是DPoS且收益率很低。

组织架构

本说明包含以下章节

1.     NPoS支付和通货通胀：我们描述了如何在提名的权益证明中奖励表现良好的验证人和提名者。由于为此目的，铸币DOT是系统通货通胀的主要原因，因此我们在此处也描述了通货通胀模型

2.     交易费用：我们分析中继链上的最佳交易费用，以弥补成本，阻止有害行为并处理活动的最终高峰（activity peaks）和并保持较长的包容时间（long inclusion times）

3.     财政库（treasury）：我们讨论了如何以及何时给DOTs涨价或改变汇率来支付网络的持续维护费用

最后，在本文的最后一段中，我们提供了有关Polkadot协议的其他相关参考的链接。

NPoS支付 （NPoS payments）和通货通胀

我们（Web3基金会）目前考虑向验证人和提名人支付其参与区块生产（BABE）和最终协议（GRANDPA）协议的支出。在正常情况下，我们仅考虑以通证的形式支付铸造新通证的行为。在本文中我们暂时不讨论大幅惩罚的知识背景、举报者和钓鱼人（fisherman） 的奖励或交易费的奖励等，我们将会另列章节讨论以上内容。

由于这种支付机制是拉动系统通货通胀的主要驱动力，因此我们首先研究通货膨胀模型  

通货膨胀模型

设 x是特定时间点下的NPoS中的质押率，即提名人和验证人质押的通证总量除以通证总供给的比例。X∈（0,1）设为我们长期希望达到的理想质押率。该值可能应介于0.3到0.6之间，我们最初将其设置为\chi_{ideal}=0.546，如果全网质押率低于该数值，则网络安全性就难以得到延续，因此，我方（Web3基金会） 强烈鼓励DOT持有者提高自己的通证质押。另一方面，如果全网质押率远高于这个值（0.546），那么全网通证就会失去流动性，这也是我们不希望看到的，因此我们应大幅减少激励措施以抑制投资。

令i = i（x）为NPoS的年化收益率；即每年所有验证人和提名者由于生产区块和使用GRANDPA算法工具所获得的通证总数除以他们所投入的通证总数。我们认为它是关于x的函数。从直觉上讲，i（x）与我们赋予投资者逐利的激励程度相关。因此，i（x）应该是关于x的单调递减函数，因为当x增加时，所需的激励更少。

1. 为了便于理解，我们研究了年利率（而不是每个区块或每个时期的利率）。这意味着i（x）是被观测的某人在一年中连续质押一个DOT的总支出。每个区块的利率可以很容易地从中计算出来。（问：在此计算中，我们是否考虑复利？换句话说，被抵押方是否可以立即将其付款重新投资作为股份？）

2. 并非每个利益相关集团都会按其质押所占比例获得报酬。例如，验证人将比同等质押的提名人获得更多报酬，而生成区块的验证人将比不生成区块的验证人获得更多报酬。因此，i（x）仅作为一个平均的指导利率。

可调参量：令是我们在的理想情况下支付的利率。这是我们大多数时候应该支付的利率。我们建议值，即理想的年利率是20％。

令I作为年通货通胀率，可得：

同时，通货通胀率由以下公式定义：

其中，是为支付给提名人和验证人的通证铸造数量超发导致的通货通胀，是国库铸造导致的通货通胀，是由于不当行为而引起的通货紧缩，是由交易费用导致销毁（burn）引起的通货紧缩。

区块生产者从交易费用（和小费）中获得的回报并非来自铸币，而是来自交易的发起者。同样，情报递送员（reporters）和钓鱼人（fisherman）发现不当行为所获得的回报也并非来自额外铸币，而是来自被制裁罚没的一方（slashed party）。这就是为什么这些条目没有出现在上面的公式中。

拥有迄今为止公式条目中最大的数量级，因此是整体通货通胀的主要驱动力。请注意，由于将所有注定要被销毁（burning）的DOTs（由于罚没费用和交易费用）引导到了中，我们减少了公式中的其他术语（请参阅财政库treasury一节）。如果我们将看作是关于质押率x的函数，由此可得和之间的的关系：

从我们目前的研究中我们可以推得因此我们要引导市场将质押利率调整到一个较为理想的水平，有意义的是，此时的通胀率应当取最大值。

可调参量，令作为当x趋于零时的极限（即当验证人或提名人均未抵押任何DOTs时）的值应趋于零，但不能为零，因为即使提名人一无所获，我们也要确保始终至少支付验证人的运营成本。因此，代表所有验证人的运营成本的估计参量，表示为总通证供应量的一部分。对于x的取值，我们将确保始终高于，尤其是在x的极限趋于1时。

为简单起见，我们建议通货通胀函数在x = 0和之间线性增长。另一方面，我们建议其在和x = 1之间呈指数递减。当x通过ε的变化少量增加时，我们选择的指数下降的指数下降，因为这也意味着i（x）的指数下降，并且我们希望利率急剧下降到以上以避免流动性不足，同时仍然能够控制其变化率，。对于提名人和验证人而言，确定利率变化的快慢非常重要。

可调参量，定义一个衰退等级使得当x向移动d个单位通货通胀率最多降低50%，即  

从前面的讨论中，我们提出以下关于利率和通货通胀率函数，它们取决于参数，，和d。令

上式检验如下，对于所有的，等价于取最大值在，即可取到

此时i（x）呈单调递减

可以通过此链接为不同的参数绘制这些函数：https://www.desmos.com/calculator/2om7wkewhr

举例来说，当我们可以得到下图，I(x)呈绿色，呈蓝色

支付细节

大多数正常情况下的验证人会涉及几种协议，我们会奖励他们的成功参与或惩罚罚没他们的滞后响应等违规操作（以较容易发现的为准）。从这个角度来看，我们选择易于检测的方式，决定仅对验证人和提名者在通过有效性检测和区块生产后进行奖励。

在有效性检查中，我们会因此得到奖励：平行链验证人对于每个平行链发出的有效性声明。

在区块生成中，我们会因此得到奖励：

1. 用于在中继链中生产区块（非叔块 non-uncle block）的块生产者，

2. 区块生产者引用以前未被引用过的叔块

3. 每个被引用的叔块生产者

因此，这些被视为“应付款活动”。我们定义了一种积分系统，在该系统中，验证人为执行的每个应付款操作都能赚取一定数量的积分，并且在每个周期结束时，其支付的积分都与他们获得的积分成正比。  （每个点的确切DOT值是未知的，因为它取决于给定时代中所有验证人获得的总点数。这是因为我们希望每个周期的总支出取决于上面建立的通货通胀模型，而不是执行的应付操作数）。

可调参量：我们建议的积分制度如下：

1. 每份有效性声明（validity statement）奖励20积分

2. 每生成一个区块（非叔块 non-uncle block）奖励20积分

3. 针对先前未被引用的叔块的每个引用的块生产者奖励2积分

4. 每个被引用的叔块生产者1积分

请注意，此处重要的不是绝对积分，而是积分比率，该比率确定了应付结算 的报酬比率。这些积分是要由财政部进行调整的参数。

对于每一个周期（era）e每个验证人v，我们都会设置一个积分计数器。令来表示在单位周期e内验证人所获得的积分总数，同时令表示在该周期（era）e中所有验证人和提名人的目标支付总数（请参见有关通胀模型的上一部分，以了解如何建立）然后，在该周期e的末尾，对应于验证人v及其提名人的支出为

值得注意的是，我们还可以使用计数器来标记无响应性的次数：如果验证人在某个时期（或任何其他衡量的时间段）内在应付款操作中获得了接近零的积分，我们会将其淘汰。有关更多详细信息，请参见“罚没（Slashing）”注释。

在验证人插槽中的支付分配

在任意给定的时期(era)内，提名人的质押股份通常分布在几个验证人中，例如提名人n 70％的股份分配给验证人1，20％分配给验证人2，10％分配给验证人3，依此类推。这个分配是由在每个周期（era）开始时运行的NPoS验证人选举机制自动决定的（详见NPoS注释）。

如果有m个验证人，则该股份的分配会将全局的股份质押池划分成m个插槽：每个验证人一个。每个验证人席位中的股份包括该验证人股份的100％，以及批准该验证人的每个提名人股份的一小部分（可能为零）。有时我们将验证人的股份称为“自我质押”，以区别于验证人插槽的股份，后者通常更大。在上一小节中，我们解释了如何在给定时期将支出分配给每个验证人插槽。在本小节中，我们将说明如何在插槽内（即在验证人和提名者之间）分配此付款。最终，提名人在给定时期的支出对应于其每个已进行质押的插槽的支出之和。

我们注意到，由于没有一个提名者或验证人可以单独控制并将上述股份划分到验证人插槽内（由验证人选举机制自动决定）或控制确切的支付行为（取决于全局参数，如下注率），没有一个参与者会事先知道他们在一个时期会得到多少奖励。在未来，我们可能会允许提名者指定他们想要的利率。目前我们暂时屏蔽了这个特性，以简化验证人选举机制要解决的相应优化问题。

我们还指出，我们的机制会尽可能多地获得提名人的可用股份；即，如果提名人至少选举了一位其批准的验证人，则她所有的可用股份将被使用。这个想法是，更多的质押会带来更多的安全性。相比之下，我们遵循的政策是，验证人插槽在同等工作中应获得同等的报酬，而不是按照各自的质押比例支付。因此，如果一个验证人插槽A的质押权益比另一个验证人插槽B的质押权益少，那么A的当事方为每个被抵押的DOT支付的费用更高。这应该激励提名人在未来的时代迅速调整自己的偏好，去投资正在坐冷板凳的验证人，以便我们可以在验证人席位之间实现更加平衡的利益分配（这是验证人选举机制的主要目标之一；请参阅说明NPoS以获取更多详细信息）。这也应有助于新验证人的候选人有更大的机会当选，这对于确保去中心化很重要。

在验证人的插槽内，付款过程如下：首先，向验证人v支付其“佣金”，该金额完全由v来决定，并由提名人事先公开宣布，然后提名人才公开投票赞并为该时期揭幕。该费用旨在支付v的运营成本。然后，其余部分在各方（即v和提名人）之间按其在验证人席位中的质押比例分配。换句话说，在付款时，验证人v被视为两个实体：奖励固定佣金的无抵押验证人，和与其他提名者一样按比例奖励的质押提名者。请注意，验证人设定的更高的佣金费用意味着对他而言提名人的总支出较高，而提名人的支出较低时，由于此费用是事先公开的，因此提名人将更愿意以较低的费用支持验证人（其他条件相同）。因此，我们让市场进行自我调节。一方面，具有高佣金费用的验证人候选人冒着得不到足够的选票被选为验证人的风险。另一方面，在可靠性和高性能方面树立了良好声誉的验证人可能会免除被收取更高的费用（这是公平的），因为它们仍然比其他验证人更受青睐。对于提名人来说，支持风险更大的验证人将获得更多奖励（这很有意义）。

编译 / 潜行之尧

原文 / Web3 Foundation

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