Nomina e selezione dei validatori su Polkadot

Nomina e selezione dei validatori su Polkadot

1 Luglio 2021 NPoS, Polkadot, Research Staking, Validators by Polkadot

Di Jonas Gehrlein, ricercatore Web3 Foundation

Introduzione

La rete Polkadot e la sua cugina selvaggia Kusama sono sistemi decentralizzati gestiti da un gran numero di server (nodi) che non possono essere controllati da una singola entità. Questo design permissionless (senza autorizzazione) offre più libertà e inclusione rispetto asistemi centralizzati come Google e Facebook. Mentre quei sistemi centralizzati basano la loro affidabilità sulla loro autorità, i sistemi decentralizzati traggono sicurezza da rigorosi schemi di incentivi economici. Come variante principale di questo concetto, sono nate le reti proof-of-stake. Le quali richiedono nodi che partecipano al consenso, spesso chiamati validatori, i quali mettono a rischio risorse monetarie come deposito cauzionale.

Una questione chiave è come una tale rete determini chi può agire come validatore. Qui, Polkadot e Kusama utilizzano il protocollo Nominated Proof-Of-Stake per calcolare il set attivo di validatori in base all'importo dello stake totale che li sostiene. Ciò include sia la partecipazione del validatore che quella di altri titolari di token che li supportano (nominatori). In particolare, questo protocollo suddivide tutto lo stake dei nominatori e dei validatori in un numero fisso di pool di quote – uno per validatore – in modo che le dimensioni delle quote di partecipazione siano distribuite il più equamente possibile. A differenza di altri sistemi proof-of-stake, questo meccanismo avanzato garantisce la rappresentazione proporzionale[1] garantendo la preferenza delle minoranze, il che migliora l'equità e rende più democratico il processo. Ciò consente inoltre agli utenti della rete di partecipare all'elezione regolare dei validatori e quindi di avere un'influenza attiva diretta.

Una parte complementare di questo algoritmo elettorale è uno schema di incentivi economici che premia i validatori che seguono il protocollo in modo corretto e onesto e punisce i comportamenti dannosi (o negligenti). Per motivare i nominatori a selezionare solo validatori idonei e affidabili, essi condividono le stesse conseguenze dei loro validatori. Ciò significa che vengono ricompensati per il buon comportamento del validatore e multati ("slashed") per comportamento scorretto. Questi concetti chiave assicurano che, grazie alla saggezza della massa e della forza del mercato, i nominatori contribuiscano a proteggere la rete curando l'insieme attivo dei validatori. I voti dei nominatori possono quindi essere considerati come affermazioni di credibilità ai rispettivi validatori. A lungo termine, i validatori competenti, affidabili e onesti rimarranno attivi, mentre i validatori non idonei perderanno il sostegno e alla fine verranno rimossi dal set attivo.

La nomina e la selezione dei validatori sono parti cruciali dell'interazione degli utenti con il protocollo. Questo post presenta informazioni di base sulla nomina e cose da considerare quando si selezionano i validatori. L'obiettivo è fornire una prospettiva sulla costruzione e il mantenimento di un rapporto di fiducia con i validatori e illustrare alcuni dei compromessi che i nominatori devono affrontare quando scelgono validatori adeguati.

Nominare significa fidarsi

Le reward per lo staking non sono gratuite. Una parte delle reward è una forma di compenso per i nominatori per lo sforzo che hanno effettuato nella ricerca dei validatori disponibili – sia attivi che inattivi – e per la selezione ben informata e diversificata che hanno svolto. Questa selezione dovrebbe idealmente includere il numero massimo di validatori selezionabili. Ciò ha effetti positivi sul decentramento della rete e garantisce anche che un nominatore abbia un alta probabilità che almeno uno dei validatori nominati sia attivo. Ciò garantisce che il nominatore riceva costantemente ricompense per lo staking.

Un'altra parte delle reward per il nominatore è una forma di compensazione per il blocco dei propri token per mantenere la sicurezza del sistema, il che significa correre il rischio di essere slashed (tagliati, decurtati dal proprio staking). Questo assomiglia a uno dei principi fondamentali per i sistemi efficienti in economia: rischio e rendimento vanno di pari passo. In sostanza:

La nomina può essere meglio descritta come validatori di fiducia nei quali un nominatore è disposto a scommettere il proprio stake sull'aspettativa che quei validatori agiranno nel loro interesse.

Ma quali sono esattamente gli interessi dei nominatori e quali comportamenti o criteri dovrebbero aspettarsi dai validatori? In primo luogo, i nominatori devono presumere che i validatori da loro selezionati agiscano secondo le regole della rete. La violazione di tali regole include comportamenti dannosi in cui un validatore avverso (o un cartello di validatori) esegue un software modificato nel tentativo di raddoppiare la spesa o creare un fork competitivo.

In secondo luogo, i nominatori devono aspettarsi che i validatori siano sufficientemente competenti per mantenere il proprio hardware e gestire l'infrastruttura, prevenendo tempi di fermo ed equivoci non intenzionali, garantendo così disponibilità e produzione di blocchi costante. In terzo luogo, devono aspettarsi che i loro validatori valutino il loro implicito accordo di non aumentare la commissione in modo significativo senza preavviso e di pagare frequentemente le reward accumulate.

Costruire la fiducia

Dopo aver stabilito quale comportamento o criteri un nominatore dovrebbe aspettarsi dai validatori, è importante dare un'occhiata più da vicino alla parte di fiducia della definizione di cui sopra e chiedersi: come può essere costruita e mantenuta questa fiducia? Esistono diversi modi in cui i nominatori acquisiscono fiducia nei validatori e, di conseguenza, i validatori possono garantire la loro affidabilità.

Fiducia basata sulla comunicazione

La comunicazione trasparente e il coinvolgimento attivo tra nominatori e validatori svolgono un ruolo importante in una relazione di fiducia tra le due parti. Un buon punto di partenza per questo è l'identità on-chain, che, se impostata da un validatore, può rivelare informazioni più dettagliate come siti Web, gruppi di social media e può essere un buon punto di contatto generale. Ciò consente ai nominatori di impegnarsi attivamente con i loro validatori, porre domande e vedere se la loro visione e i loro valori sono allineati.

Idealmente, i validatori segnalano le loro competenze comunicando con la comunità e condividendo approfondimenti sulle loro operazioni e infrastruttura. Ad esempio, le informazioni su dove sono ospitati i nodi e quali procedure di sicurezza sono in atto possono essere utilizzate dai nominatori per confrontare diversi validatori ed effettuare nomine informate. Alla fine, ospitare incontri ed eventi (di persona o digitalmente) tra i validatori e i loro (futuri) nominatori è un obiettivo desiderabile per costruire relazioni a lungo termine.

Fiducia basata sulla reputazione

Un'altro punto forte della fiducia può essere una buona reputazione generale. Da un lato, ciò può includere il comportamento off-chain dei validatori come membri attivi della comunità che contribuiscono all'ecosistema con miglioramenti alle basi del codice, fornendo risorse educative e aiutando attivamente i nominatori nei canali della comunità. Inoltre, alcune entità gestiscono i loro servizi di convalida su più blockchain PoS, il che può aumentare ulteriormente la loro credibilità.

D'altra parte, le metriche storiche on-chain come la convalida coerente senza slashes, la produzione di blocchi intorno alla media (era-points), le modifiche non critiche alle commissioni e un tempo di attività affidabile contribuiscono alla buona reputazione di un validatore. Tuttavia, tra tutti i criteri necessari da ricercare, le metriche storiche sono probabilmente le più difficili da tracciare e richiedono il massimo sforzo.

Fiducia economica

Anche senza sapere molto dell'identità o della storia di un validatore, è possibile osservare alcuni segnali economici di affidabilità. Una metrica importante è l'auto-nominazione del validatore sotto forma di partecipazione personale/propria partecipazione. Questa metrica indica che il validatore accetta la stessa costosa scommessa sul proprio successo del resto dei suoi nominatori. Inoltre, il valore di segnalazione dell'auto-stake è amplificato dal fatto che può essere utilizzato solo per auto-nominare e il rendimento sarebbe potenzialmente sprecato se il validatore non viene eletto (questo argomento vale soprattutto per i validatori in attesa).

Auto-eleggendosi, I validatori corrono lo stesso rischio di slashed dei loro nominatori, il che aumenta l'incentivo a comportarsi correttamente. Dal punto di vista della teoria dei giochi e in contrasto con altri fattori come la comunicazione (che deve essere considerata un discorso a buon mercato[2]), l'interesse personale è un segnale costoso e assomiglia, senza dubbio, alla "skin del gioco" dei validatori. In relazione a ciò, il sostegno complessivo di altri nominatori (cioè lo stake totale meno lo stake personale), può essere considerata come una misura della fiducia nei confronti di un validatore. Tuttavia, gli effetti potenzialmente dannosi causati dagli effetti del comportamento del gregge ( herding behavior) e dalle cascate di informazioni richiedono che ciascun nominatore continui a fare le proprie ricerche.

Un'altra preziosa componente economica è la commissione, ovvero il canone di servizio addebitato sulle reward del nominatore dai validatori. È interessante osservare come validatori attivi con una commissione sostanzialmente più alta potrebbe migliorare la loro affidabilità, perché significa che sono abbastanza competitivi da essere nel set attivo nonostante offrano potenzialmente ricompense inferiori. Inoltre, i validatori con una commissione più alta, a parità di altre condizioni, hanno più skin nel gioco, poiché rinunciano a un guadagno potenziale più elevato se si comportano male.

Queste regole pratiche non sono completamente separate l'una dall'altra e possono sovrapporsi in molti casi. Idealmente, i nominatori dovrebbero mirare a un buon equilibrio tra diversi segnali di fiducia e valutarli in base alle preferenze ed esperienze personali.

Selezione del validatore

Ora che sappiamo quale comportamento i nominatori dovrebbero aspettarsi dai loro validatori e come si può costruire una relazione di fiducia, il passo finale è sapere come fare una buona selezione di validatori. Sfortunatamente, non esiste una raccomandazione valida per tutti. Come visto sopra, ci sono diverse caratteristiche che un validatore può avere, sia espresse in variabili on-chain che/o comportamenti off-chain in misura variabile. Un "equilibrio perfetto" non può essere determinato in generale e soprattutto non per ogni individuo, poiché le preferenze personali differiscono. Così:

La selezione del validatore è la valutazione dei compromessi in base alle preferenze e alle convinzioni personali di un nominatore.

Per illustrare questo punto, diamo un'occhiata ad alcuni esempi di frequenti compromessi quando si valutano i validatori:

• Reputazione vs. skin nel gioco: la reputazione percepita di un validatore (cioè il nome e la posizione nella comunità) potrebbe essere un segnale prezioso della sua competenza e affidabilità. Tuttavia, questo è spesso in conflitto con la quantità di stake che egli stesso ha. Alcuni nominatori si fidano della reputazione di quel validatore, mentre altri danno più peso alla skin nel gioco e optano per alternative più alte.
• Stake totale rispetto alla performance: i nominatori vengono pagati in base alle quote relative del loro stake rispetto al totale di un validatore. Ciò significa in effetti che la nomina di un validatore con un stake totale elevato riduce le reward di stake previste (ignorando la commissione e la produzione di blocchi), mentre un supporto totale elevato potrebbe essere un segnale prezioso di fiducia generato da parte della comunità. Alcuni individui pongono maggiore enfasi sulla fiducia aggregata, mentre altri cercano guadagni più elevati sostenendo i validatori con un stake totale inferiore.
• Dimensione dell'operatore rispetto al rischio di slashing super lineare : il numero di nodi che una singola entità gestisce sulla rete potrebbe essere un segnale di alta professionalità nelle operazioni e nei processi e rendere attraente la nomina di quegli operatori più grandi. Tuttavia, il meccanismo di slashing super lineare ridimensiona in modo chiaro alla probabilità di errori idiosincratici (inusuali), che probabilmente sono più probabili quando si eseguono più nodi con la stessa infrastruttura e processi simili. Il punto debole tra le dimensioni dell'operatore e il rischio più elevato di super-linear slashing è impossibile da generalizzare e deve essere calcolato da ogni singolo nominatore.

È facile immaginare quanti più compromessi ci siano tra i vari criteri disponibili. Proprio come una singola entità non può fissare i prezzi di un asset in un mercato, anche in questo caso è lasciata alla mano invisibile guidata dai nominatori per aggregare le informazioni e trovare l'insieme ottimale di validatori attivi. Inoltre, è importante che i nominatori controllino e aggiornino frequentemente le loro nomine perché molti criteri cruciali dei validatori sono soggetti a modifiche, il che potrebbe portare a una mancata corrispondenza con la valutazione originale. Inoltre, potrebbero essere disponibili nuovi validatori che si allineano meglio con le preferenze del nominatore. Una parte cruciale della sicurezza della rete dipende dalla partecipazione attiva dei nominatori.

Strumenti (Tools) di assistenza

Un'intuizione cruciale dell'economia comportamentale è che le risorse cognitive degli esseri umani sono limitate[3], il che spesso porta a deviazioni del comportamento previsto dalla teoria razionale. Il numero sempre crescente di validatori attivi e in attesa impone un grande carico cognitivo ai nominatori per svolgere i loro compiti di raccolta di informazioni, osservazione della storia dei validatori e valutazione dei compromessi per effettuare eventualmente una scelta informata.

In aggiunta, le influenze comportamentali spesso consentono agli esseri umani di agire in modo contrario ai loro incentivi economici e quindi portano a un comportamento di nomina non ottimale. Ad esempio, gli esseri umani sono inclini a commettere errori quando si tratta di scelte intertemporali[4], il che potrebbe portare a procrastinare[5] la ricerca necessaria a breve termine anche se eviterebbe potenziali problemi di rete a lungo termine. Un altro problema potrebbe essere causato dal comportamento di gregge[6], per cui i denominatori seguono ciecamente una quota maggiore di altri denominatori senza essere informati. Anche una piccola frazione iniziale di nominatori che si comportano in modo non ottimale potrebbe portare a un effetto a cascata[7] con altri nominatori che li seguono.

Pertanto, gli strumenti sono necessari per aiutare il processo decisionale e renderlo meno costoso e più piacevole. Questi strumenti devono guidare rispettando che non esiste una singola raccomandazione migliore e che i nominatori devono essere in grado di esprimere le proprie preferenze.

Una piattaforma importante per la selezione dei validatori è polkadot.js/apps, che elenca tutti i validatori attivi e in attesa nella scheda "targets" e fornisce importanti metriche individuali on-chain. Inoltre, i singoli validatori possono essere analizzati rispetto al loro comportamento storico inserendo i loro indirizzi nella scheda “validator stats”.

Un'altra piattaforma utilizzata per guidare il processo di selezione è il Validator Resource Center, che è attualmente in esecuzione in versione Beta sulla rete Kusama. Questo strumento include alcuni calcoli più sofisticati delle metriche, offre la possibilità di importare le attuali nomination on-chain e analizza gli eventi critici. Questi includono, ad esempio, un aumento delle commissioni o una diminuzione dell'auto-stake per i validatori nominati. Un principio della piattaforma è rendere il processo di selezione il più semplice possibile fornendo al contempo la massima libertà di scelta ai nominatori. Offre inoltre tecniche di filtraggio aggiuntive basate sulle preferenze del nominatore.

Aiutare i nominatori a prendere decisioni informate rende l'intero processo più piacevole e meno costoso e riduce la probabilità che trascurino il loro dovere di monitorare attivamente le loro candidature e curare il set attivo.

Conclusione

La sicurezza della rete si basa sulla partecipazione attiva dei nominatori nella ricerca e nella selezione di validatori idonei e nell'aggiornare frequentemente la loro selezione, la collaborazione porta a un insieme attivo di validatori ben mantenuto e a una rete sana. Questo compito è generosamente ricompensato dalla rete sotto forma di reward da staking. Per guidare questo processo, i nominatori dovrebbero avere accesso a strumenti che li aiutano con il processo decisionale e che sono progettati per valutare le individuali preferenze.

https://en.wikipedia.org/wiki/Proportional%5Frepresentation ↩︎

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Cheap%5Ftalk↩︎
2. Simon H.A. (1990) Bounded Rationality. In: Eatwell J., Milgate M., Newman P. (eds) Utility and Probability. The New Palgrave. Palgrave Macmillan, London.↩︎
3. Richard Thaler (1981) Some empirical evidence on dynamic inconsistency. In: Economics Letters vol 8, issue 3, pp 201-207.↩︎
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Present%5Fbias#Procrastination↩︎
5. Ramsey M. Raafat, Nick, Chater and Chris Frith (2009) Herding in humans. In: Trends in Cognitive Sciences vol 13, no 10, pp 420-428.↩︎
6. Lisa R. Anderson and Charles A. Holt (1997) Information Cascades in the Laboratory. In: The American Economic Review vol 87, no 5, pp 847-862.↩︎