MarcoPolo Protocol 中的APoS如何缓解卡特尔形成？

本文转译自马可波罗开源社区研究成果，原文链接：https://medium.com/marcopolo-protocol/how-apos-in-marcopolo-solve-the-cartel-db52b3c4654

卡特尔（Cartel） 由一系列生产类似产品的独立企业所构成的组织，集体行动的生产者，目的是提高该类产品的利润和控制其产量。传统的PoW，PoS共识下的区块链方案都要面对的问题就是卡特尔的形成。APoS共识机制期望从另一种角度，提出一种缓解卡特尔形成的方案。

卡特尔的形成

在传统经济领域，卡特尔形成的前提之一是过于集中的生产力导致少数公司具有了控制提高行业价格的能力，在推崇去中心化的区块链领域，中心化同样是形成卡特尔的重要原因。

例如，在PoW共识方案中，典型的例子就是比特币，存在着算力中心化、矿机制造商垄断的问题，一方面大型矿池集中了过多的算力，另一方面专门的矿机制造商以技术从源头垄断矿机的生产。由于规模经济的原因，投入大量资金制造矿机或建立矿场的经营者比中小经营者拥有更低的成本，因此在PoW算力竞争模式中更加有竞争力，也更加容易形成垄断。下图显示了最近24小时比特币矿池算力分布（数据来自btc.com），前四大矿池已经拥有超过51%的哈希率。

PoS共识机制虽然避免了算力、矿机中心化的问题，却也产生的新的垄断形式。持有大量token的节点可能自发地组织成为验证联盟，他们不需要做出任何恶意行为（可能会被没收抵押金的行为），只要他们的抵押金具有绝对优势，那么就对链上的治理、社区等拥有绝对的控制权。这样的联盟如果有足够的执行力，他们可以拒绝打包任何他们不希望打包的交易。这些潜在的垄断者可能是项目早期的投资人、交易所、甚至项目方本身。从非中心化的角度来说，PoS不具备对PoW明显的优势。

APoS的方案

APoS 是一种基于多资产的资产抵押证明共识方案，英文称作Asset-based Proof of Stake. 相对于传统PoS方案，APoS最主要的创新就是支持使用多种数字货币资产进行抵押证明，参与共识过程。同时在激励方面的改变同样使得参与者更加分散化和去中心化，从而减少卡特尔形成的可能。

跨链资产的加入

在APoS共识协议下，可以采用多种数字货币资产进行投票，只要你拥有数字货币资产（目前支持比特币，MAP等），你就可以直接参与APoS的共识。下图显示了 MarcoPolo 基准链与其他公链通过交互链交互的架构。

在传统PoS场景下，你必须拥有原生token来参与投票选举候选人为验证者，而原生token的来源非常有限，token的初始分配以及一定的流动性和市值是非常重要的。在原有资产非常集中的前提下，并没有相应的措施能够阻碍进一步的质押资金中心化。这是因为，富有的节点获得记账权的概率更大，也就更有机会得到进一步的资金，这是一个滚雪球的过程。当“大财阀”掌握了绝对多数的原生token之后，区块链社区就会面临巨大的中心化危机，一旦拥有巨量抵押资产的节点因为共同利益相互联合形成垄断组织，就可以控制区块链的正常运作。

而APoS支持多资产，也就有跨链资产可以加入到共识过程中，能够打破原有单一资产抵押投票资产不断中心化的趋势。这是因为抵押的资产不光来源于本项目的初始空投和记账奖励，初始空投往往偏向于项目开发者和早期支持者，记账奖励则趋向于向抵押资产更多的节点集聚。下图显示了区块链项目的令牌分配。

而跨链资产完全可以来自其他公链项目并以相应的兑换率rate加入到APoS的抵押中，也就是说，有抵押资产可以来自于完全不受当前区块链项目影响的其他公链，由于跨链资产的加入，候选人的资产抵押数量也会发生变化，原本处在劣势的候选人可能会得到更多的机会，打破单一资产不断集聚的趋势，同时垄断组织也无法控制跨链资产的加入，从未失去议价能力。

激励机制的变化

在APoS里的最终奖励不是依据Staking量而是是依据被选上节点的工作量计算的，即不管节点拥有多少Staking量，出一个块或是验证一个块得到的奖励是一样的，出块人及其支持者(即提名人)和确认人将按比例分配新数据块的奖励。计算奖励的多寡与与提名人Staking量为正相关，即提名人质押越多其收益比越高，这将造成提名人更为均匀分散。

我们来计算实际上每个参与者的收益期望。每个人的收益期望E等于其支持的节点被选中出块的概率P乘以总收益R再乘以自己在该节点下的出资比例ρ。即 E=RPρ. 其中，总收益R为固定值，你如果选择支持目前总质押较高的候选人节点，那概率P增大，但在该节点下你的出资比例ρ会减小，收益期望E不一定会增大，同理，你选择支持目前总质押资产较低的候选人，则P减小而ρ增大，收益期望E也可能会增大。概率P和比例ρ的负相关关系使得实际收益期望与支持的候选人节点没有直接关系，使得提名人更加分散，避免了质押资产的聚集，保持去中心化的特性。

作恶惩罚

验证节点在有效工作期间发生下线、恶意、不作为等不良行为的，系统将根据其恶意行为的影响，通过减少质押资金处罚其行为，同时，对被提名人进行一定处罚。邪恶节点的支持者将受到同等比例的惩罚，高质押者将遭受更高的损失。其非原始资产在入股时，会按汇率进行转换，而减持比例等于其回报比例。watcher节点将监视验证节点行为。

总结

在目前的PoS共识方案中，只有Vlad Zamfir的Casper协议是唯一采取明确方法打击卡特尔形成的方案，他采用的是共识审查抵制激励的模式。然而，APoS共识可以通过利用跨链资产参与股权和调整激励机制，解决传统PoS机制中资产容易集中的问题，进一步缓解卡特尔的形成。

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编译者/作者：MarcoPolo Protocol

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