Wanchain星系共识探索04 — 委托机制

在前面两篇文章中，我们介绍了星系共识，以及两个核心算法，即以及。这两个算法能够保证在确定了共识参与者之后，共识过程能够安全稳定的进行。那么，如何才能够让所有的权益持有者参与到共识过程中呢？本文将详细介绍星系共识的委托机制。

1. 星系共识委托机制设计背景

当前区块链业界已经有了众多PoS共识机制，它们或由严谨细致的学院派提出，或由拥有丰富从业经验的产业界提出，但是都普遍缺乏实用性。体现在如下几点：

• 实际参与门槛较高

一方面，PoS共识协议虽不同于PoW对算力的高依赖性，但是也要求参与者节点有较好的计算能力和网络带宽，能够及时的完成协议内容，因此PoS参与者需要投入一定的硬件资源；另一方面，PoS的收益分配原则是“权益越大，收益越大”。二者相结合的结果就是参与PoS有较高门槛，即只有拥有较高权益的节点才会有足够的动力去参与PoS，拥有较小权益的节点则由于参与PoS的成本高于预期收益而被“拒之门外”。这个“门槛”虽不在PoS理论设计中，但是却是现实存在的。

• 中心化风险

由于参与门槛较高，只有较大权益拥有者可以参与到PoS共识过程中，从而获取共识收益。而获取的共识收益会加大共识参与者和非参与者之间的权益差距，陷入“富者愈富，穷者愈穷”的恶性循环，最终可能导致共识中心化的风险。

• 违背基础安全假设的风险

几乎所有PoS共识机制的安全基础为诚实大多数假设（honest majority assumption），即诚实节点占参与共识协议权益的大多数。这个假设对于整个区块链网络是成立的，但是如果共识参与门槛很高，只能吸纳一小部分权益参与到共识过程中，那么具体到PoS共识协议中这一假设就未必成立了。这本质上是一个取样问题，当样本量较小时，并不一定具有整体的统计特征。

因此，如何设计一种机制能够降低PoS参与门槛，尽可能吸纳更多的权益参与到共识过程中，对整个共识的实用性和安全性都具有重要意义。

2. 星系共识委托机制的意义

星系共识在设计之初就充分的考虑了协议的实用性。这个实用性不仅仅体现在降低共识过程中需要的计算和存储资源，更重要的是能够保证共识的参与者能够顺畅的参与到整个过程中。星系共识具有完整的委托机制，拥有较大权益的节点可以直接参与到共识过程中，而拥有较小权益的节点可以通过委托机制参与到共识过程中。理论上任何一个WAN的持有者都有能够加入到共识过程中，这是PoS协议的精神所在，也是星系共识实用性的体现。在这一方案下，更多的WAN会加入到共识中，从而使整个网络更加安全健壮。

因此，完整的委托机制降低了PoS共识参与的门槛，提高了星系共识的实用性，与其他PoS共识协议相比具有明显优势。

3. 星系共识委托机制的理论基础——委托签名（proxy signature）

委托签名是密码学中的一种特殊签名算法，它能够使一个个体，称为委托者或原始签名者（original signer），将自己对消息签名的权利委托给另外一个个体，即被委托者（proxy signer）。被委托者能够计算出一个委托签名，任何拥有原始签名者公钥的个体均可以验证签名的合法性。严格的说，委托签名算法为多个算法的集合，，其中 是一个标准数字签名算法（比如ECDSA），是委托和接受委托的算法，是委托签名生成算法，是委托签名验证算法。

4. 星系共识委托机制的流程

星系共识的委托机制是基于三重ECDSA委托签名算法（Triple ECDSA Proxy Signature）实现，这一算法由Wanchain理论团队设计提出，兼具通用性、安全性和高效性。同时结合智能合约，星系共识实现了完整的委托机制，使得任何WAN的持有者均可以加入星系共识中，维护网络安全，并获取共识收益。假设Alice为一名普通的WAN持有者，公私钥对为；Bob为一名星系共识的受托验证节点，公私钥对为；Proxy_SC为一个特殊智能合约，用于验证并存储委托过程中的相关数据。现在Alice要委托Bob去代替自己参与星系共识，具体流程如下：

Step1：Alice在本地将自己的私钥、Bob的公钥输入三重ECDSA算法中，生成委托证书

Step2：Alice构造一笔交易，将委托证书发送到Proxy_SC，同时委托资金锁定在Proxy_SC中

Step3：Proxy_SC验证Alice所发委托证书的合法性，并生成代理公钥和委托证书一同存储在合约中

Step4：Bob对Proxy_SC中存储的证书进行解析，利用自己的私钥计算得到代理私钥

Step5：代理公钥作为独立身份参与星系共识，Bob通过代理私钥完成共识过程，获取共识收益

Step6：共识收益按照委托约定，在Alice和Bob之间进行分配

Step7：委托期结束后，Proxy_SC将委托资金返还到Alice账户中

5. 星系共识委托机制的优势

• 通用性

星系共识的委托方案在标准签名、权利委托和委托签名中均使用ECDSA签名算法，这一算法也在区块链领域广泛使用。它与已有的区块链技术架构完全兼容。无论是直接注册加入到共识机制中，还是通过委托机制加入，对参与者出块的验证逻辑完全一致。

• 非交互

委托的过程是非交互的，因此委托者和受托节点之间不必建立安全的通信信道，完全通过链上交易完成委托，在共识过程中更加高效。

• 高安全性

已有的一些委托机制，往往需要委托者将资金转入受托节点账户，由受托节点直接参与共识，并完成收益分配。这种方式是中心化的，对受托节点诚信度要求较高，容易发生“携款跑路”的现象，对委托者资金安全产生巨大安全。星系共识的委托机制基于密码学算法实现，委托者的本金被锁定在智能合约内，受托节点只获得委托者的参与共识的权利，并不对用户资金具有任何控制权，因此能够充分保障用户的资金安全。

• 公开透明

星系共识委托机制中，委托的过程以及受托节点参与共识的数据都在链上进行存证，所有数据公开透明。一方面，保证受托节点能够公平分配共识收益，无法作恶；另一方面，也方便委托者能够对受托节点的活性进行甄别，从而选择合适的受托节点。

Wanchain项目的代币持有者足够分散，因此想通过资金回笼形成寡头垄断的局面相对困难。