Staking以一種新的機制強化了網絡的安全性，也是促進公鏈生態繁榮的關鍵
“波卡知識圖譜”是我們針對波卡從零到一的入門級文章，我們嘗試從波卡最基礎的部分講起，為大家提供全方位了解波卡的內容，當然這是一項巨大的工程，也充滿了挑戰，然而我們希望通過這樣的努力讓大家能夠正確認知波卡，也讓不了解波卡的人方便快速掌握波卡相關知識，今天是該欄目的第10期，詳細解釋波卡上的Staking是怎樣的以及它是怎麼運轉。
什麼是Staking？
最早的區塊鏈，比特幣以PoW共識機制的方式，讓我們感受到了區塊鏈獨特的魅力，然而隨著區塊鏈的不斷發展，越來越多的開發者覺得PoW共識機制效率太低，並且耗能很多。為了在同樣能夠讓整個區塊鍊網絡達成共識的前提下，又不再有PoW共識機制的效率和性能等問題，於是一些開發者便發明了新的共識機制來替代PoW，而這個機制就是權益證明PoS。
簡單來說，權益證明PoS是根據在節點中持有加密貨幣的數量來選擇驗證者，既可以由驗證者自己質押，也可以是由其他的用戶委託節點進行質押。
Staking就是加密貨幣持有者通過投票、委託、鎖定通證等一系列質押的行為獲得系統獎勵。
波卡的Staking機制是怎樣的
放樣
波卡是使用一種自創的新型PoS機制——NPoS（提名權益證明機制）作為其選擇驗證者的機制。它設計了驗證者和提名者兩個角色，最大限度地提高鏈的安全性。對維護網絡感興趣的參與者可以運行驗證者節點。
該機制鼓勵DOT持有人作為提名者參與。提名者最多可以支持16個驗證者作為受信任的驗證者候選人。
驗證者承擔著在BABE（波卡的其中一種共識機制）中生成新區塊、驗證平行鏈區塊並保證最終結果的角色。提名人可以選擇用他們的DOT來質押以支持選定的驗證者。
不同於一般的PoS是質押的越多收穫的獎勵也越多，波卡為了防止一般PoS機制所帶來的強者恆強的馬太效應，所設計出來的NPoS共識機制向所有驗證者支付的獎勵都是同等的。一個驗證者擁有更多的質押量並不影響其獲得的區塊獎勵的數量。然而，獎勵的計算有一個概率成分（將在下面討論），所以在一個特定的時期（era），所有驗證者的獎勵可能不完全相同。
在扣除驗證者自己的部分後，獎勵按比例分配給所有提名者。通過這種方式，網絡會鼓勵其他提名者質押到提名者較少的驗證者，從而創造平等質押的驗證者集合。
波卡上的Staking是怎麼運轉的
確定角色
在Staking中，你既可以是提名者，也可以是驗證者。
作為提名者，你可以提名你信任的驗證者候選人，以幫助你獲得鏈上DOT獎勵。你可以查看提名者指南以及驗證者指南，從而幫助你了解提名者的職責和驗證者需要進行什麼操作。
提名階段
所有對驗證者感興趣的節點都可以表明他們希望成為驗證者候選人的意願。他們的候選資人資格將向所有提名者公開，而提名者則將提交一份所支持的候選人名單。在下一個era（持續幾個小時），擁有最多DOT支持的一定數量的驗證者被選中並激活。
這裡對DOT持有人成為提名者並沒有特別的要求，但我們希望每個提名人都能仔細跟踪他們所支持的驗證者的表現和聲譽。提名不是一個“設定好就忘了”的操作。
一旦提名階段結束，NPoS選舉機制將會輸入提名者以及他們的相關投票，並輸出一組驗證者。這個“選舉方案”必須滿足特定的需求，如最大限度地提高提名驗證者的質押量，並儘可能均勻地分配支持驗證者的質押量。這種選舉機制目的在於提高網絡的安全性，確保提名者的公平代表性。如果你想了解更多關於NPoS的工作原理。 （例如選舉，運行時間複雜度等），請閱讀這裡。 (http://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/NPoS.html)
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Staking獎勵的分配
想要知道獎勵是如何分配給驗證者和提名者的，我們首先需要了解驗證者池。驗證者池由一個當選的驗證者和支持它的提名者組成。
如果一個提名者n支持多個當選的驗證者，比如說k個驗證者，NPoS選舉機制會把n的質押量分成s_1, s_2, …, s_k，這樣就會使支持驗證者i時質押量為s_i。在這種情況下，提名者n得到的獎勵，與當另一個驗證者池裡的k個提名者，每個提名者支持驗證者i的stake均為s_i時的情況基本相同。
對於每個驗證者池，都保留著一個帶有相關stake的提名者列表。
對驗證者池的獎勵的一般規則是，兩個驗證者池在同等工作的情況下得到的DOT數量相同，也就是說，每個池並不是按質押比例進行進行支付。質押獎勵是有概率存在的，比如以代積分和小費的形式進行獎勵，但隨著時間的推移，這些獎勵將趨於平均。
在驗證者池中，獎勵首先是（可設置）百分比用於支付驗證者的佣金費用，其餘部分按比例（即與質押成比例）支付給提名者和驗證者。請注意，該驗證者會得到兩次獎勵：一次是驗證者的佣金獎勵（如果他們的佣金率高於0%），另一次是通過質押提名自己的獎勵。如果驗證者的佣金被設置為100%，則不會向驗證者池中的任何提名者支付代幣。
為了估算通貨膨脹率以及作為提名者或驗證者每月可以獲得多少代幣，你可以使用這個工具（https://www.stakingrewards.com/earn/polkadot/calculate）作為參考，其通過改變一些參數（例如，你想用你的DOT質押多少天，總供應量，佣金等）達到一個更準確的估量。由於Staking參與是動態變化的，它可能不是完全準確的，但它作為一個指標有非常好的效果。
獎勵機制
我們重點強調這個支付方案的兩個特點：首先，由於驗證者池的獎勵相同，因此質押較少的池通常會比質押較多的池向提名者支付更多的獎勵。
因此，我們為提名者提供一種經濟激勵，使提名者逐漸將自己的偏好轉向那些獲得高聲譽卻被質押少的驗證者。這樣做的原因是，我們希望驗證者池中的質押盡可能的平均分配，以避免權力集中在少數驗證者手中。
從長遠來看，我們希望所有的驗證者池的質押大致相等，信譽越高的驗證者擁有更多的質押（這意味著願意冒更多風險支持信譽較低的驗證者的提名者將獲得更多的獎勵）。
下面的例子應該可以說明上述情況。為簡單起見，我們有以下假設:
- 這些驗證者沒有進行自抵押
- 他們每個人都收到相同數量的代積分
- 沒有任何處理交易的提示
- 他們不收取任何佣金。
- 獎勵總金額為100個DOT代幣
目前，成為驗證者的最低DOT數額是350（注意，這不是實際價值，它是波動的，只是為了這個例子的目的而做的假設；要了解實際價值是如何計算的，請參考這裡）。
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兩個驗證器池A和B都有4個提名者，總權益分別為600DOT和400DOT。
基於以上的獎勵分配原則，由於池A擁有更多的總質押數，驗證者池B中的提名者在每DOT比池A中的提名者獲得更多的獎勵。 Sam在A池質押了50DOT，但他只獲得8.3DOT的回報，而Kitty在同樣的質押下獲得12.5DOT的回報。
在獎勵方面還有一個額外的因素需要考慮。雖然驗證者對提名者的數量沒有限制，但驗證者對它可以支付獎勵的提名者的數量是有限制的。
在Polkadot和Kusama中，這個限制目前是{{polkadotmax_nominators}}，儘管這可以通過運行時升級進行修改。超過256個提名者的驗證者被認為是超額認購。當獎勵發放時，只有排名前256位的提名者（按分配給驗證者的權益數量衡量）將獲得獎勵。而其他的提名者本質上都是在“浪費”他們的權益——他們用他們的提名將其選為驗證者，卻沒有得到任何回報。
我們還注意到，當驗證者出現不良行為（例如，驗證者離線，驗證區塊無效等）時，網絡將對驗證者按照固定的百分比（而非固定的DOT 值）做出Slash懲罰。這意味著持有更多權益的驗證者池將損失更多的DOT。同樣，這樣做是為了給提名者提供一種經濟激勵，來改變他們的偏好，支持那些他們認為值得信任卻不那麼受歡迎的驗證者。
需要注意的第二點是，每個驗證者候選人均可自由設定佣金（以獎勵百分比的形式）以彌補運行成本。由於各驗證者池的獎勵相同，因此佣金較低的池比佣金較高的池支付給提名者的報酬更高。因此，所有驗證者均可自由選擇是提高佣金獲得更多DOT，還是降低佣金吸引更多提名者、增加當選的機會。從長遠來看，我們希望所有驗證者都具有成本效益以維持其競爭力，同時聲譽好的驗證者可以收取略高的佣金（這一點十分公平）。
後記
Staking不僅可以維護網絡安全，還可以獲取網絡擴張中的收益，而Staking正是促進公鏈生態繁榮的關鍵，能促進用戶與開發者對網絡的忠誠度。同時，NPoS證明與Staking也是相輔相成的，與工作量證明（PoW）以及權益證明（PoS）相比，它都有明顯的優勢，在保持高水平的安全性的同時，也保證了整個網絡高效的操作性。下一期就為大家詳細介紹NPoS機制是如何運作的？
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