[JPN] Nominated Proof-of-Stake

PolkadotのValidator選定ルールである NPoSの解説スライドです。
-presented at Tokyo Polkadot Meetup#4, 12th July 2019

リンク：
Slashing
•https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/slashing/
•https://docs.google.com/spreadsheets/d/1HSCiAf9pyxUSwojGQzg_pestlS_8yupCOTGnIGSvp9Q/edit#gid=0
「NPoSとは」Medium記事
•https://medium.com/unchained-tokyo/npos-d1aefb95406e
Phragmen's Method
•https://arxiv.org/pdf/1611.08826.pdf

Transcript

1. Polkadot Overview and NPoS(Nominated Proof-of-Stake)
2. Who am I? 現在： Unchained Researcher Polkadotアンバサダー 早稲田大学国際教養学部 過去： Humboldt Universitat zu Berlin留学 Inbot Inc.でインターン in Berlin カナダの田舎高校 南出 聖希 @masakiminamide
3. List of Contents 1. Overview 2. DOTトークン 3. NPoS 4. ValidatorとNominator 5. Stakingの報酬メカニズム 6. DPoSとの違い 7. アカウント 8. Slashing 9. インフレーションとStake率
4. 概要 4
5. 5 Polkadotは異なるブロックチェーンを繋ぎ相互のセ キュリティーを高めるネットワークである。 Polkadotはブロックチェーン間のコミュニ ケーションとそのセキュリティをプールする新 しいデザインパターン。なおかつ、繋がって いる各チェーンに一定の自由度を許容する ことで拡張性の高い state-transaction機 能を持っている。 とはなにか シェアドセキュリティ下で、 Polkadotはブ ロックチェーンネットワークが相互に繋がり あい価値を高める。
6. のアプローチ： リレーチェーン セキュリティのプールとチェーン間 のメッセージ交換 パラチェーン 独自のロジックを持つブロックチェーン 6
7. The DOT
8. 8 DOTトークンはネットワークに価値をもたらす トークン Polkadotネットワークのネイティブトークンであり、 4つの機能がを持つ: ネットワークにおけるガバナンス、 オペレーション、ボンディング、インターオペラビリティ
9. 9 ガバナンス Polkadotのステークホルダーは、プロトコルの変更権限を持つ。プロトコルの アップグレードや修正などの例外的なイベントを管理するなど、他のプラット フォーム上では排他的にマイナーが所有するような全ての特権を、リレー チェーンの運営者（DOTホルダー）が得る。 トークン
10. 10 新しいパラチェーンは、ボンディングトークンによってリレーチェーンに追 加される。ボンディングされたパラチェーンは一定期間が終了するまで取 り外されたりDOTが盗まれたりすることはない。期間はオークションに よって決まる。 ボンディング トークン
11. 11 オペレーション トークン トークンホルダーに正直な行動を取ることを動機付けを行う。ネットワークに とって良い行いをする人はメカニズムによって報酬が与えられ、悪意ある行 動をする人はネットワーク内の掛け金を没収される。この仕組みによって ネットワークを安全に保つことができる。
12. 12 1つのブロックチェーンから異なるブロックチェーンにメッセージを送るため に、送信者はいくらかのDOTsを手数料として支払う。 トークン インターオペラビリティー
13. NPoS (Nominated-Proof-of-Stake)
14. Validatorを選ぶためのルールセット。 ValidatorにNominatorがStake存在することでValidator ノードの分散化と、リレーチェーンのセキュリティを最大化する。初期は Validator枠が限られているた め、ネットワーク参加者のほとんどが Nominatorになる。 Validatorsの選出 Tx検証、Block生成... ファイナリティ NPoS BABE GRANDPA
15. 15 役割 各ParachainのCollatorからトランザクションを受け取り、検証、そしてRelaychainに追加され るブロック候補をBABEで作成、投票してGRANDPAでコンセンサスをとる。 Validatorはセキュアなノードを常時オンラインにしなければならない、多くのDOTが必要など敷 居が高い。
16. 16 役割 信頼するValidatorsにDOTをステイクすることでRelaychainをセキュアにする。 ノードを24/7で運用するValidatorとは違い誰でもなれるが、ValidatorがSlashされると自分のDOTも失う ため信頼できるValidatorを選ぶ必要がある。StakeしたDOTはUnnominateした次のEraから動かせる。
17. メカニズム Validatorプール: Validator A(300) Nominator(50) Nominator(100) ・Nominatorは複数のプールにステイクできる ・Stake sを持つNominator nが複数のvalidator kをステイクした場合、自動的に sをs_1, s_2,.... s_kと分割する( Sequential Phragmen’s Method) 総Stake額: 450 Validator B(500) Nominator(50) 総Stake額: 760 Nominator(210)
19. ステイキング 報酬メカニズム ポイント: ・Validatorプールへの報酬は同じ ・ステイク額の少ないプールのNominator報酬は高くなる ・NominatorはStake額の少ないValidatorをノミネートするインセンティブが働く ・よってValidatorの中央集権化を防止 Nominatorへの報酬 ＝ (Validate報酬 - Validator取り分) x (Stake額/総Stake額)
20. ステイキング 報酬メカニズム　 例 前提： ・Validatorのステイクは0 ・Validatorは手数料を取らない ・Validate報酬は100 DOTs ・Validatorになるための最低額は350 Nominator (4) Stake(600) Stake額/総 Stake額 報酬 Masaki 100 0.167 16.7 Sota 50 0.083 8.3 Hutch 250 0.417 41.7 Antony 200 0.333 33.3 Nominator (4) Stake(400) Stake額/総 Stake額 報酬 Alice 100 0.25 25 Bob 100 0.25 25 Peter 150 0.375 37.5 Kitty 50 0.125 12.5 Validator A プール Validator B プール
21. 21 との違い DPoS: ステイクホルダーが自分のステイクを代表に委託する→集権化(EOS) NPoS: 集権化を防ぎ、セキュリティを上げる 1. Validatorは数時間毎に異なるParachainにシャッフルされる→DOT保持者のグループ にParachainはコントロールされない。 2. 1人が巨額DOTを持った場合は？→Validatorプールが与えられる投票力は平等 3. 選出アルゴリズムPhragmen's MethodによってノミネータのStakeを分散させ、 Validator間のStake量をイーブンにする。例) A70, B80, Nominator 30 -> 20 to A 10 to B, so A&B have 90 DOTs 4. 報酬メカニズムによってNominatorにStake量の少ないValidatorにStakeするインセン ティブを与える。
22. Phragmen's Mechanism: https://arxiv.org/pdf/1611.08826.pdf W3F Research: https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/NPoS/4.%20 Sequential%20Phragm%C3%A9n%E2%80%99s%20method/
25. アカウント セキュリティ上の理由のため、Validatorは以下の3つ、Nominator はStashとController用のアカウントが必要になる。
26. 適応条件： ・ValidatorのオフラインがOffline Slash Grace(4) + Unstake Threshold(任意〜１０)以上レポートされた場合 ・悪意のある行為 レベル１: 0.1% isolated cases of unresponsiveness レベル２: 1% concurrent cases of unresponsiveness, and isolated cases of equivocation. レベル３: 10% 故意 レベル４: 100% serious security risk to the system, large scale of collusion 総Stake額の固定％が没収され、デフレ分に加算される https://research.web3.foundation/en/latest/pol kadot/slashing/ https://docs.google.com/spreadsheets/d/1H SCiAf9pyxUSwojGQzg_pestlS_8yupCOTG nIGSvp9Q/edit#gid=0
27. インフレーション x軸: DOTsステイク率 y軸: 年間割合 緑線: 利益率 青線: インフレ率(初年は10%キャップ) 利益率(RoR) = インフレ率 / ステイク率
28. するインセンティブ Why stake： • Validate報酬（Validator/Nominator） • 10%インフレ/year （Validator/Nominator） • ~20%年間利益 （Validator/Nominator） • ネットワークの分散化とセキュリティ向上（ ALL） Why not stake： • Nodeの可用性の担保（Validator） • 12週間のロック期間（Validator） • Slashのリスク（Validator/Nominator）
29. NPoS(Nominated Proof-of-Stake)とは https://medium.com/unchained-tokyo/npos-d1aefb95406e 記事
30. 参考 Governance： ・「Web3.0時代に政府は必要か」 ・「忙しい人のためのLiberal Radicalism」 Substrate/Polkadot： ・Substrate Kitties ・「初心者のためのPolkadot」