소식 IOHK의 수석 과학자가 스테이킹 풀을 소개합니다

[코멘]

스테이크 (PoS) 블록 체인 프로토콜에서 장부는 장부에 자산을 보유하고있는 이해 관계자가 관리합니다. 이를 통해 PoS 블록 체인은 작업 증명 (PoW) 또는 다른 유형의 블록 체인 프로토콜에 비해 적은 에너지를 사용할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고이 요구 사항은 이해 관계자에게 부담을줍니다. 온라인 상태에 있고 네트워크 연결을 충분히 유지해야 트랜잭션을 수집하고 PoS 블록을 상당한 네트워크 지연없이 다른 노드에 연결할 수 있어야합니다. PoS 원장은 지분을 보유하고 유지 보수에 집중하는 안정적인 서버 노드의 이점을 누릴 수 있습니다.

스테이크 풀에 대한 논증

부는 전형적으로 파레토 (Pareto) 분포 와 같은 멱급 법칙에 따라 분배된다따라서 PoS 프로토콜을 실행하는 신뢰할 수있는 노드를 실행하는 것은 작고 부유 한 이해 관계자의 하위 옵션에 대한 옵션 일 수 있으며 이러한 서비스를 실행할 능력이 거의 없습니다. 이것은 바람직하지 않습니다. 모든 사람이 원장 유지 보수에 기여할 수있는 능력이 있다면 더 좋을 것입니다. 이 문제를 해결하기위한 방법은 스테이크 풀의 생성을 허용하는 것입니다. 특히 이것은 이해 관계자가 자신의 지분을 결합하여 구성원의 전체 지분을 사용하여 PoS 프로토콜에 참여할 수있는 단일 항목, 즉 지분 풀을 형성하는 능력을 나타냅니다. 풀에는 트랜잭션을 처리하는 서비스를 실행하는 관리자가 있습니다. 동시에 풀 관리자는 수영장이 나타내는 지분을 사용할 수 없어야합니다. 반면에 수영장으로 대표되는 회원은 마음을 바꾸고 다른 수영장을 원하면 자유롭게 지분을 재배정해야합니다. 마지막으로 가장 중요한 것은 모든 이해 관계자가 스테이크 풀 관리자가되기를 열망 할 수 있어야한다는 것입니다.
PoS 원장 유지 보수에 참여하면 비용이 발생합니다. PoW 프로토콜의 경우만큼 높지는 않지만 그럼에도 불구하고 여전히 중요합니다. 결과적으로 모든 이해 관계자들의 커뮤니티가 서버를 설정하고 트랜잭션을 처리함으로써 장부를 지원하는 사람들을 어떤면에서 장려한다고 합리적입니다. 이것은 (거래 수수료의 형태로) 원장을 사용하는 사람들로부터의 기여와 순환하는 동전의 공급의 팽창 (프로토콜에 관여하는 사람들이 청구하는 새로운 동전을 유통시킴으로써) 달성 될 수 있습니다.
Bitcoin의 경우 위의 메커니즘, 인센티브 및 풀이 모두 있습니다. 한편, 채광은 거래 수수료뿐만 아니라 기하 급수적 인 시리즈를 따라 시간이 지남에 따라 고정되어 감소하는 블록 보상으로 보상받습니다. 다른 한편으로, 많은 참가자들 사이에서 블록을 생산하는 데 필요한 작업을 나누고 '부분적인'PoW (현재의 원장 상태가 나타내는 PoW보다 어려움이있는 PoW)를 사용하여 풀을 용이하게 할 수 있습니다. 풀 참여.

PoS 설정에서 유사한 유형의 인센티브 부여 메커니즘을 적용하는 것은 간단합니다. 그러나 Bitcoin과 같은 메커니즘 (또는 그 메커니즘에 대한 메커니즘)이 바람직한 시스템 구성으로 수렴되는지 먼저 확인해야합니다. 중요한 질문 : 바람직한 시스템 구성은 무엇입니까?유일하게 고려해야 할 사항이 트랜잭션 처리 비용을 최소화하는 것이라면, 무결점 환경에서 경제적으로 최적의 구성은 독재적인 환경입니다. 당사자 중 하나는 장부를 서비스로 유지 관리하고 나머지는 다른 당사자가 만든 풀에 참여합니다. 이는 하나의 풀 리더가 시스템의 단일 실패 지점이되기 때문에 바람직하지 않은 결과입니다. 분산 원장이 피해야하는 결과 유형과 정확히 일치합니다. 따라서 많은 풀의 공존, 즉 분권화가 원장 인센티브 부여 메커니즘의 바람직한 특징이되어야합니다.

PoS에 대한 보상 공유 체계

따라서 보상 분배 계획 은 무엇입니까?PoS 설정처럼 보이십니까? 리워드는 일정한 간격으로 제공되어야하며 풀 관리자는 풀 유지 관리 비용을 유지해야 나머지 회원에게 보상을 분배 할 수 있습니다. 참가자의 스테이크 키를 사용하여 원장 자체의 풀 멤버쉽을 추적하는 것이 가능하면 각 풀 내의 보상 스플릿을 스마트 계약서에 인코딩하고 원장 유지 보수 서비스의 일부가 될 수 있습니다. 먼저, 풀 관리자는 기업가 정신에 대한 보상을 받아야합니다. 원장에 게시 된 풀 생성 인증서는 풀 생성 인증서의 일부로 선언해야하는 운영 비용을 뺀 풀 이익에서 면제하도록 이윤폭을 선언합니다. 비용 선언은 풀 관리자의 실제 비용을 나타내는 통화와 관련하여 시스템의 기본 토큰이 갖는 변동성을 흡수하기 위해 자주 업데이트되어야합니다. 동시에 이해 관계자가 제공하는 하나 이상의 스테이징 키로 백업 된 풀 생성 인증서는 풀의 "대기"인 일정 금액을 선언 할 수 있으며 풀이 정품임을 나타내는 표시로 사용할 수 있습니다 하나 이상의 이해 관계자의 기업 또는 올바른 프로토콜 동작을 준수하는지 담보로 제공해야합니다.

위의 설정을 감안할 때 Bitcoin과 같은 메커니즘이 분권화 목표와 관련하여 어떻게 수행됩니까? Bitcoin에서는 모든 사람들이 프로토콜을 따를 경우 풀 리워드는 각 풀의 크기에 비례하여 분할됩니다. 예를 들어 총 해싱 성능의 20 %를 차지하는 마이닝 풀은 보상의 20 %를 얻을 것으로 예상됩니다. 보상은 풀에서 얻은 블록 수에 비례하고 블록 수는 풀의 마이닝 전력에 비례하기 때문입니다. 이것이 분산 된 시스템으로 이어질 수 있습니까? Bitcoin에서 채광 웅덩이가 가까이에 있었고 (때로는 심지어 초과했을 수도 있음)) 원장의 탄력성을 보장하기위한 상위 경계 인 50 % 임계 값 간단한 논의는 보상 분배 제도의 틀에서 경험적 관찰을 검증 할 수 있습니다. 수영장이 수영장의 지분에 비례하여 규모와 수영장 구성원에 비례하여 보상을받는 경우, 합리적으로 할 일은 하나의 수영장으로 집중되는 것입니다. 이것을 보시려면 다음을 고려하십시오. 처음에는 서버 장비를 설치하거나 대여하여 보상을 분배 할 수 있도록 회원을 유치하려는 목적으로 승격함으로써 충분한 돈을 벌 수있는 모든 플레이어가 그렇게 할 것으로 기대하는 것이 합리적입니다. 풀 관리자가 아닌 다른 이해 관계자는 지불 비용을 최대화하는 풀에 참여하게되며 비용과 이윤이 가장 적은 풀이됩니다. 이 구성원을 확보하기위한 경쟁은 이익 마진을 매우 작게 만듭니다. 그러나 이익 마진이 0이더라도 다른 모든 풀은 비용이 가장 낮은 풀로 손실됩니다. 동점이 없다고 가정하면,이 단일 수영장은 모든 이해 관계자를 끌어 들일 것입니다. 마지막으로, 다른 풀 관리자는 소유하고있는 지분에 대해 더 많은 돈을받을 것이기 때문에 자신의 소유를 유지하는 것과는 대조적으로 해당 풀에 가입하는 것이 더 나을 것임을 알게 될 것입니다. 결국 시스템은 독재적인 단일 풀로 수렴 할 것입니다. 다른 수영장 관리자는 자신이 보유한 스테이크에 대해 더 많은 것을받을 것이기 때문에 자신의 소유를 유지하는 것과 반대로 그 수영장에 가입하는 것이 더 나을 것임을 깨닫게 될 것입니다. 결국 시스템은 독재적인 단일 풀로 수렴 할 것입니다. 다른 수영장 관리자는 자신이 보유한 스테이크에 대해 더 많은 것을받을 것이기 때문에 자신의 소유를 유지하는 것과 반대로 그 수영장에 가입하는 것이 더 나을 것임을 깨닫게 될 것입니다. 결국 시스템은 독재적인 단일 풀로 수렴 할 것입니다.

그림 1은이를 그래픽으로 나타낸 것이다. 그것은 우리 팀이 효과적인 보상 분배 제도를 증산하는 과정에서 수행 한 수많은 시뮬레이션 중 하나입니다. 실험에서 많은 이해 관계자가 현재 시스템 구성을 기반으로 자신의 보수를 극대화하려는 반응적인 프로세스를 따른다. 실험은 중앙 집중식 단일 풀로 이어져 Bitcoin과 같은 체계에 대한 이론적 인 관찰 결과를 검증합니다. 분권화의 관점에서 볼 때 이것은 비극입니다. 참여자가 분권화를 추상적 개념으로 평가한다고해도, 누구도 개별적으로 분권화의 부담을 짊어지기를 원치 않습니다.

더 나은 보상 공유 체계

분명히 우리는 독재 체제보다 더 잘해야합니다! 첫 번째 관찰은 분산화를 달성하려면 보상과 크기 간의 선형성이 일정 수준 이상으로 떨어져야한다는 것입니다. 이는 풀이 작고 이해 관계자를 끌어 들이기 위해 직선 성이 매력적이기는하지만 일정 수준이 지난 후에는 규모가 더 작은 풀의 경쟁력을 높이려는 경우 줄어들어야하기 때문입니다. 따라서 풀의 크기에 따라 보상 분배 방식의 동작을 2 단계로 나눌 것입니다 : 성장 단계, 선형성을 고려해야 할 때, 그리고 풀이 충분히 큰 안정화 단계. 변환이 발생하는 지점을 채도 점이라고하고이 지점을 통과 한 풀이 포화됩니다. 우리는 보상이 포화 점 이후에 일정 해지도록 고칠 수 있습니다.
단일 이해 관계자의 관점에서 동역학이 어떻게 작동하는지 알아 보려면 다음 예제를 고려하십시오. 앨리스 (Alice)와 밥 (Bob)이 운영하는 두 개의 풀 A와 B가 각각 25와 30 개의 동전으로 운영 비용이 각각 4 %의 이익 마진을 가진다고 가정합니다. 또한 분배 될 총 보상은 1,000 동전이고 보상 분배 메커니즘의 포화 점은 20 %라고 가정합니다. 주어진 시점에서 Alice의 수영장은 지분의 20 %를 차지하므로 포화 상태에 있으며 Bob의 수영장은 19 %입니다. 예비 수영장 회원 인 Charlie는 1 %의 지분을 보유하고 있으며 어느 수영장에 가입할지 고려합니다. 앨리스의 수영장에 합류하면 총 지분은 21 %가되며 포화 점을 초과하기 때문에 보상금은 200 동전 (총 보상의 20 %)이됩니다. 운영 비용을 줄이면 앨리스와 수영장 구성원간에 175 개의 동전이 분산됩니다. 앨리스의 이익 마진을 제거하고 수영장에서 찰리의 상대적 지분을 고려한 후 그는 8 개의 동전을 보상으로 받게됩니다. Charlie가 Bob의 수영장에 합류하면 총 보상액은 운영 비용을 제거한 후 200 동전 또는 170 동전이됩니다. 그러나 Charlie의 지분이 수영장의 5 % (1/20)이므로 Alice의 수영장에 가입했을 때보 다 2 % 많은 동전을 받게됩니다. 따라서 찰리는 보상을 최대화하기 위해 밥의 수영장에 가입합니다. 찰리의 지분이 수영장의 5 % (1/20)이므로 앨리스의 수영장에 가입했을 때보 다 2 % 많은 동전을 받게됩니다. 따라서 찰리는 보상을 최대화하기 위해 밥의 수영장에 가입합니다. 찰리의 지분이 수영장의 5 % (1/20)이므로 앨리스의 수영장에 가입했을 때보 다 2 % 많은 동전을 받게됩니다. 따라서 찰리는 보상을 최대화하기 위해 밥의 수영장에 가입합니다.

앨리스의 수영장이 이미 전체 지분의 20 %에있는 동안 가상의 초기 단계에서 찰리가 동일한 결정에 직면 한 경우를 봅시다. 반면 Bob의 수영장은 겨우 3 %입니다. 이 경우 Bob은 매우 작은 풀을 보유하고 있으며 구성원에게 제공되는 총 보상은 이전 사례와 비교하여 훨씬 적습니다. 결과적으로 Charlie가 Bob의 풀에 대해 동일한 계산을 수행 한 경우 1 %의 지분은 풀의 총 지분 4 %가되지만 계산을 수행하면 30 %의 보상 만 받게됩니다. 그가 Alice의 수영장에 합류했다면 얻은 것입니다. 그러한 경우 합리적인 결정은 Alice의 수영장이 포화 상태를 넘게한다는 사실에도 불구하고 Alice의 수영장에 가입하는 것입니다. 정확한 수치는 아래 표 1을 참조하십시오.

근시안적인 문제

위의 내용은 모순 된 것처럼 보입니다. Charlie가해야 할 일을 이해하려면 다음 사실을 이해해야합니다. 두 번째 시나리오에서 앨리스의 수영장에 합류하려는 Charlie의 선택은 매우 근시적인 (일명 근시 인) 의미에서 합리적입니다. 사실, Bob의 수영장이 포화 지점에 도달하는 한 첫 번째 시나리오에서 시연 된 것처럼 Charlie는 Bob의 수영장에서 더 나아졌습니다. 따라서 찰리가 밥의 수영장이 포화 점에 도달한다고 믿는다면, 합리적 선택이 그것을 지원해야합니다. 다른 이해 관계자도 똑같은 행동을 할 것이므로 Bob의 수영장은 빠르게 포화 지점에 도달하여 모든 사람들이 더 잘하기 때문에 분산의 이상을 지원합니다. 지속적으로 성장하는 Alice의 수영장은 포화 상태에서 멈추고 다른 수영장은 같은 크기로 자랄 수있는 능력이 주어져야한다.
앨리스의 풀이 포화 지점에 도달하는 위의 시나리오에서와 같이 다른 풀이 여전히 상당히 그렇지만 이해 관계자가 원근감있는 사고를하는 것이 중요 할 때, 진화의 시스템이 중요한 순간에 도달하는 것이 불가피하다는 점은 주목할 가치가 있습니다 작은. 그 이유는 각 스테이크 풀 관리자의 특정 상황으로 인해 운영 비용이 이해 관계자 집단에 따라 가변적이기 때문입니다. 결과적으로 스테이크 풀이없는 지점 0부터 시작하여 운영비가 가장 낮은 풀이 가장 먼저 성장할 것으로 예상됩니다. 운영비가 적기 때문에 풀 회원들에게 더 높은 보상 수준이 나눠지기 때문에 당연한 일입니다.

Bitcoin과 같은 보상 체계를 수립 할 때 장기적인 사고 방식을 고려해야하는 유혹에 빠질 수 있으며, 또한 지방 분권화로 전환하는 데 도움이 될 수 있다고 생각할 수도 있습니다. 불행하게도, 이것은 사실이 아닙니다. Bitcoin과 같은 방식에서는 포화 점이있는 보상 체계와 달리 밥의 수영장이 Charlie의 관점에서 매력적으로 변할 때 Alice와 Bob의 수영장 개발에는 아무런 의미가 없습니다. 실제로 포화 상태가 발생하지 않으면 Alice의 규모가 큰 풀은 항상 Charlie에게 더 많은 보상을 제공합니다. 이는 Alice의 운영 비용이 더 적기 때문에 모든 이해 관계자에게 더 많은 보상을 남겨 둡니다. 이것은 회원이없는 Bob의 수영장을 떠나게 될 것이고 결국 위에 논한 바와 같이 Bob이 자신의 수영장을 해체하고 Alice 's에 가입하여 Alice를 시스템의 독재자로 만드는 것은 합리적 선택이 될 것입니다.
우리의 보상금 분배 제도로 돌아가서 비 근시적인 전략적 사고가 지방 분권화를 촉진한다는 것을 확증했습니다. 그럼에도 불구하고 여전히 중요한 포인트가 열려 있습니다. 중추적 인 순간에 비 근시 성 이해 관계자 인 Charlie가 합리적으로 Alice의 포화 된 풀에 참여할 수있는 옵션을 포기하기로 결정할 때 선택할 수있는 다수의 열망을 가질 수 있습니다. 예를 들어, 운영 비용이 30이고 이익률이 4 % 인 Bob의 풀과 함께 운영 비용 33 및 이익 마진 2 %의 Brenda에 의한 풀과 운영 비용 36 및 이익 마진이있는 Ben의 풀이있을 수 있습니다 1%. 합리적인 선택은 포화 점에 도달 할 것입니다. 어느 것이 최선의 선택인지를 알 수있는 방법이 있습니까? 우리의 전체 분석 논문우리는 자신의 바람직 함에 따라 풀을 주문하는 명시적인 메커니즘을 제공하고, 각 스테이크 풀에 대해 원장에 기록 된 정보를 사용하여 특정 순간에 최선의 선택을 할 수 있도록 이해 당사자를 도울 수 있습니다. 이 예에서는 찰리가 보상을 최대화하기를 원한다면 브렌다의 수영장에 가입해야합니다 (표 1 참조). Cardano 사용자를 돕기 위해 Pool-sorting 메커니즘은 Daedalus (및 다른 Cardano 호환 지갑)에 내장되며 수영장 등록과 관련하여 원장의 정보를 사용하여 이해 관계자가 사용할 수있는 최상의 선택을 시각적으로 보여줍니다.

근시안적인 문제

위의 내용은 모순 된 것처럼 보입니다. Charlie가해야 할 일을 이해하려면 다음 사실을 이해해야합니다. 두 번째 시나리오에서 앨리스의 수영장에 합류하려는 Charlie의 선택은 매우 근시적인 (일명 근시 인) 의미에서 합리적입니다. 사실, Bob의 수영장이 포화 지점에 도달하는 한 첫 번째 시나리오에서 시연 된 것처럼 Charlie는 Bob의 수영장에서 더 나아졌습니다. 따라서 찰리가 밥의 수영장이 포화 점에 도달한다고 믿는다면, 합리적 선택이 그것을 지원해야합니다. 다른 이해 관계자도 똑같은 행동을 할 것이므로 Bob의 수영장은 빠르게 포화 지점에 도달하여 모든 사람들이 더 잘하기 때문에 분산의 이상을 지원합니다. 지속적으로 성장하는 Alice의 수영장은 포화 상태에서 멈추고 다른 수영장은 같은 크기로 자랄 수있는 능력이 주어져야한다.
앨리스의 풀이 포화 지점에 도달하는 위의 시나리오에서와 같이 다른 풀이 여전히 상당히 그렇지만 이해 관계자가 원근감있는 사고를하는 것이 중요 할 때, 진화의 시스템이 중요한 순간에 도달하는 것이 불가피하다는 점은 주목할 가치가 있습니다 작은. 그 이유는 각 스테이크 풀 관리자의 특정 상황으로 인해 운영 비용이 이해 관계자 집단에 따라 가변적이기 때문입니다. 결과적으로 스테이크 풀이없는 지점 0부터 시작하여 운영비가 가장 낮은 풀이 가장 먼저 성장할 것으로 예상됩니다. 운영비가 적기 때문에 풀 회원들에게 더 높은 보상 수준이 나눠지기 때문에 당연한 일입니다.

우리의 접근 방식의 특징은 풀의 수는 보상 분배 계획의 설명의 일부일 뿐이므로 이해 관계자에 대한 시스템에 의해 시행되지는 않습니다. 즉, 이해 관계자는 사전 정의 된 시스템 아키텍처를 준수하지 않고도 풀 생성 및 스테이크 위임을 자유롭게 실험 할 수 있습니다. 이것은 EOS 와 같은 PoS 시스템에서 취해진 다른 접근 방식과는 대조적입니다참가자 수는 합의 시스템의 하드 코딩 된 매개 변수 (특히 21 개 풀)입니다. 동시에, 우리의 접근 방식은 풀장에 자유롭게 가입하고 떠나서 그들의 참여에 대해 보장 된 보상을 받으면서 전체 이해 관계자가 의지를 표현할 수있게하고 그들의 행동이 PoS 분산 원장의 관리에 정량화 할 수있는 영향을 미치는지를 목격합니다 그들의 지분의 크기. 이것은 Ethereum 2.0 과 같은 PoS 시스템에서 사용되는 다른 접근법과 대조되는데 , 원장 유지 보수는 내 깃돈 보관소 세트에 의해 붙박이 과정을 거치지 않고 담보 예금을 기반으로 등록 된 유효성 검사자에 의해 수행됩니다.
그렇다면 카르 다노 (Cardano)의 보상 체계가 선호해야하는 풀 수에있어 합리적인 선택은 무엇입니까? 지방 분권화가 주된 목표이기 때문에이 매개 변수를 가능한 한 높게 설정하는 것이 현명합니다. 우리의 네트워크 실험에 따르면 시스템은 여전히 ​​1,000 개의 실행중인 풀에서 효과적으로 작동 할 수 있습니다. 이 숫자를 기반으로 한 보상 분배 계획의 포화 임계 값을 선택하면 해당 분배 된 총 스테이크가 Ada의 총 판매량의 0.1 %로 적을지라도 수익 공유가 가능합니다.

앞을 내다 본다 - Sybil attacks

지방 분권화가 많은 독립적 인 스테이크 풀에 의해 달성 될 수 있다는 점을 감안할 때, 일부 분권화 된 시스템 구성이 다른 것보다 더 바람직한지를 보는 것이 중요합니다. 지금까지이 기고문에서 설명한 바와 같이, 보상금 분배 제도는 합리적인 이해 관계자들이 총 비용이 가장 적은 스테이크 풀을 홍보하도록 이끌 것입니다. 이것은 보상을 극대화하고 비용을 최소화하더라도, 반드시 가장 바람직한 결과는 아닐 수도 있습니다. 그 이유는 평형 상태에서 집합 적으로 매우 작은 지분을 소유하고있는 스테이크 관리자로 승격 된 이해 집단을 볼 수 있기 때문입니다. 작은 총 지분이 시스템의 전체 지분을 대표하는 이러한 불균형은 여러면에서 해를 끼칠 수 있습니다. 지분 풀 관리자는 부패 또는 뇌물 수수가 발생할 수 있으며,분권화를 해칠 수있는 시빌 공격 . 이러한 이유 때문에 우리의 전체 분석 논문 에서 제시된 보상 분배 계획 은 수영장의 뒷받침에 민감하게 수정되어 이러한 유형의 행동이 완화되도록합니다. 우리는 다음 블로그 게시물에서 Cardano 보상 공유의 이러한 측면에 대해 더 깊이 파고들 것입니다.