Explicando o Vota em detalhes: explorando a tecnologia de votação ideal, infraestrutura de propósito especial para governança comunitária descentralizada

Blockchain pode funcionar além da moeda e transações financeiras. Uma dessas aplicações não financeiras é que o blockchain pode melhorar muito as áreas de votação e governança. Neste artigo, exploramos uma abordagem para construir um blockchain de propósito especial com infraestrutura projetada para facilitar a atividade de votação baseada em MACI. Essa infraestrutura deve incluir um blockchain leve que atue como um servidor de timestamp e hospede a lógica, bem como as ferramentas necessárias para reduzir os custos do usuário/maximizar a experiência do usuário. Como tal, deve ser a nova plataforma fundamental para uma nova geração de tecnologia de votação. Antes de mergulhar nos detalhes, vamos primeiro rever a história da tecnologia de votação e como a votação evoluiu dentro da comunidade blockchain.

A evolução da tecnologia de votação

Do grego antigo Kleroterion [1] Tecnologia de votação para modernas urnas eletrônicas.

A tecnologia de votação tem uma longa história [2] . É muito importante para a sociedade humana, mas seu desenvolvimento é muito lento. Eleição geral do Reino Unido 2019 [3] Ainda contando com cédulas manuscritas, outros estados-nação usam urnas eletrônicas de código fechado [4] , é fácil trazer polêmica aos resultados da governança [5] 。

A adoção da moderna tecnologia de votação aumentou a eficiência, mas não teve muito sucesso em abordar a transparência e a verificabilidade.

Desnecessário dizer que a integridade da votação é muito importante para a transferência de poder, a tomada de decisões em assuntos importantes ou a alocação de recursos. Se as pessoas não chegarem a um acordo sobre como votar nas decisões de governança, elas não poderão cooperar umas com as outras e o atrito aumentará. O atrito pode causar problemas, de disputas a guerras.

Embora a tecnologia de votação esteja se desenvolvendo lentamente, a transparência não melhora há muito tempo. Do Kleroterion, às cédulas de papel, às máquinas de votação eletrônicas e ópticas, a verificação ainda depende de indivíduos confiáveis e organizações de auditoria. O custo de confirmar e revisar os resultados da votação pode ser proibitivamente alto [6] . Claramente há espaço para melhorias.

Então, qual é a tecnologia de votação ideal? Na verdade, este não é um problema difícil. Podemos facilmente criar uma "lista de desejos":

(1) Infraestrutura de código aberto;

(2) hospedagem de programas de código aberto para lógica de votação;

(3) Manter um registro permanente de todos os votos em ordem;

(4) Capaz de verificar criptograficamente os resultados;

(5) anti-conluio;

(6) Proteção da privacidade;

(7) Os custos de votação são baixos.

Se pudermos construir um sistema de código aberto que possa ser melhorado continuamente, atingiremos gradualmente os objetivos acima. Melhorias e reduções de custo na tecnologia de votação podem permitir que organizações e comunidades menores se beneficiem do uso de tecnologia à qual não tinham acesso anteriormente, adicionando enormes externalidades positivas.

Votação e governança dentro da comunidade blockchain

A votação e a governança não são novas na comunidade blockchain porque muitas comunidades blockchain são distribuídas e devem contar com a governança para impulsionar as transações.

A própria blockchain pode registrar votos de forma transparente e verificar os resultados dos votos. Essas propriedades têm sido usadas pela comunidade blockchain para governança, como a votação do token Snapshot [7] e Votação da Proposta de Governança do Cosmos [8] Atividade. Como resultado, a comunidade blockchain pode votar em propostas e decidir sobre questões importantes de governança sem passar por um proxy centralizado ou reuniões presenciais.

Claytn Square [9] uma proposta em andamento [10] Solicita aos validadores que votem on-chain. A proposta busca um plano trimestral de gastos fiscais [11] aprovação.

O exemplo anterior usa a regra simples de 1 token 1 voto - quanto poder de voto você tem depende de sua participação na rede ou protocolo. Obviamente, podemos criar outra lógica de votação, desde que faça sentido. A programabilidade do blockchain torna mais fácil e prático implementar a lógica de votação não tradicional.

Um exemplo é a votação quadrática [12] (QV), um esquema de votação que está ganhando popularidade na comunidade blockchain. Na rodada QV, um usuário pode expressar sua preferência gastando Créditos de Voz em um tópico específico. Mas se um eleitor quiser lançar mais de um voto no mesmo tópico, o custo dos créditos de voto por voto aumenta. Assim, o custo total da votação aumenta de forma quadrática, evitando preferências extremas de usuários com poder de votação excessivo.

financiamento quadrático [13] rodadas de votação na blockchain Aptos. Os resultados da votação são registrados na cadeia e a lógica da votação pode ser verificada.

Há muitos parâmetros a serem considerados ao escolher um método de votação específico. Por exemplo, uma compensação é escolher a votação on-chain ou off-chain. A lógica de votação na cadeia pode ser mais verificável e transparente, mas as taxas de transação podem ser um fardo significativo. Por outro lado, a lógica de votação off-chain pode ser mais barata, mas ao mesmo tempo menos transparente e verificável. No entanto, a votação on-chain e off-chain não são uma alternativa. Podemos facilmente projetar isso como um sistema híbrido em que parte do processo ocorre na cadeia e o restante é feito fora da cadeia.

Além do custo, há preocupações com a privacidade. A privacidade é importante por dois motivos. Primeiro, em muitos casos, os usuários estariam menos preocupados em votar se pudessem votar anonimamente (privacidade entre usuários e organizadores). Além disso, a privacidade entre os usuários pode ajudar a prevenir o suborno de votos e alcançar efetivamente o anticonluio.

Uma maneira de minimizar a computação on-chain enquanto reforçamos a integridade off-chain é usando provas de conhecimento zero [14] . Uma ideia simples é que, se os cálculos fora da cadeia puderem ser verificados por meio de provas de conhecimento zero, podemos mover a maioria dos cálculos para fora da cadeia. Se as mensagens forem criptografadas, podemos aumentar a privacidade. MACI [15] é a estrutura mínima para conseguir isso.

A rodada de votação do MACI move a contagem de votos fora da cadeia. Finalmente, a validade dos resultados da verificação na cadeia é comprovada pelo conhecimento zero.

Em uma rodada de votação MACI, os votos são encapsulados em uma mensagem criptografada com uma chave pública gerada pelo administrador da rodada (operador) e submetida ao contrato inteligente. Assim, todas as mensagens são "carimbadas" pela blockchain, criando uma cadeia de mensagens de informações de votação.

Quando a rodada de votação termina, o administrador baixa todas as mensagens, descriptografa-as e conta os votos na ordem inversa. O resultado é então publicado junto com uma prova de conhecimento zero que pode ser verificada no contrato inteligente (ou por qualquer outra pessoa), marcando assim a validade do resultado publicado e a correção do processamento da mensagem.

Todo o processo mantém cálculos mínimos na cadeia, garantindo a integridade dos resultados publicados. Ele também fornece privacidade e resistência ao conluio entre os usuários.

Como o MACI funciona em produtos reais?

MACI agora é usado por DoraHacks [16] Usado por várias comunidades de hackathon no site para votar em seus projetos de hackathon favoritos. Então, vamos pegar a rodada DoraHacks MACI como exemplo.

OpenSea e Replit Hackathon usarão MACI para votação de juízes em 2022

Depois que o projeto hackathon (BUIDL) foi enviado, o organizador selecionou 12 equipes BUIDL de todos os trabalhos enviados. 10 juízes foram convidados a votar nas 12 equipes BUIDL e distribuir um prêmio de $ 25.000. 10 juízes foram colocados na lista de permissões para se inscrever na rodada de votação e enviaram um total de 39 mensagens para o contrato inteligente MACI implantado no Polygon.

Após o término da votação, o administrador (DoraHacks) conta os votos e publica o resultado final na tabela de classificação e, em seguida, fornece uma prova de conhecimento zero para verificar a tabela de classificação.

Tabela de classificação dos resultados da votação do OpenSea x Replit Hackathon.

Uma prova de conhecimento zero para verificar os resultados exibidos na tabela de classificação.

Como uma estrutura geral, o MACI pode ser usado para casos de uso de votação além da votação do juiz do hackathon e da votação da comunidade de código aberto. No entanto, a adoção do MACI para mais casos de uso de votação é surpreendentemente rara. De forma mais ampla, a própria votação em blockchain ainda não foi adotada no mundo real.

Os benefícios de usar blockchain para melhorar a tecnologia de votação são claros, mas por que o mundo real não está avançando? Mesmo dentro da comunidade blockchain, as vantagens do MACI são óbvias, por que o MACI não é amplamente adotado pela comunidade descentralizada?

Uma das principais razões para a lenta adoção da tecnologia de votação avançada não é a baixa demanda, mas a dificuldade de usar a tecnologia. Em outras palavras, precisamos melhorar a tecnologia, fornecer melhor UX/UI para produtos de votação modernos e reduzir o custo de uso para os usuários.

experiência de usuário

Além da governança da comunidade de código aberto, também precisamos construir mais interfaces para os usuários usarem a nova tecnologia de votação. DoraHacks fornece financiamento para o ecossistema Web3 e a comunidade hackathon com os melhores produtos de toda a indústria. Embora as próprias interfaces do DoraHacks.io tenham casos de uso específicos, elas podem ser simplificadas e depois generalizadas para criar mais interfaces para mais casos de uso.

Uma estratégia específica de front-end ainda não foi determinada. No entanto, uma boa experiência do usuário é fundamental para a adoção da tecnologia, mesmo dentro da comunidade blockchain – e isso é importante para os desenvolvedores da Dora Factory.

Taxas de votação

Um blockchain de uso geral deve ser o mais descentralizado possível e fornecer uma única infraestrutura para todos os tipos de aplicativos. Esses blockchains não são projetados para serem otimizados para nenhum tipo específico de aplicativo, especialmente aplicativos não monetários ou não financeiros. Ao mesmo tempo, as taxas de transação flutuam quando há um grande número de aplicativos competindo pelo mesmo conjunto de recursos de computação. A imprevisibilidade dos custos pode significar problemas para a votação.

Para isso, a Dora Factory testou recentemente um [17] de novos produtos. A ideia da Vota é experimentar blockchains de propósito especial e usá-los para otimizar continuamente a tecnologia de votação e a experiência do usuário. Atualmente, o Vota ainda está em sua infância. No entanto, podemos imaginar várias formas diferentes de Vota.

Contrato Inteligente Temporário

É assim que as rodadas de votação são atualmente suportadas no DoraHacks.io. Cada rodada de votação é implantada como um contrato inteligente separado em uma blockchain específica. Na maioria das vezes, o Ethereum geralmente não pode suportar diretamente a maioria dos cenários de votação (é por isso que o Snapshot é o produto padrão usado pela comunidade Ethereum). Atualmente, Polygon e BNBChain são escolhas populares para a maioria dos organizadores de bolsas e organizadores de hackathon em DoraHacks.

Contratos inteligentes efêmeros na blockchain L1, todas as mensagens de votação são enviadas para L1.

O uso de contratos inteligentes efêmeros não é totalmente ruim. É flexível e pode ser implantado em qualquer lugar, conforme necessário. Para os usuários do DoraHacks, funciona bem até agora, mas não satisfaz todas as necessidades de votação igualmente.

L2 Vota

Se criarmos uma infraestrutura de camada 2 (L2) dedicada à votação, podemos reduzir significativamente os custos de gás e implementar a votação de baixo custo no Ethereum. Os contratos L2 não precisam ser todos implantados no Ethereum, eles podem ser mais baratos e apenas enviar transações L1 de vez em quando para verificar todas as atividades L2.

Podemos otimizar ainda mais esse modelo. L2 de propósito geral deve ser comprometido com Ethereum com frequência. A Vota só precisa enviar uma transação para o Ethereum em cada rodada, ou seja, precisa apenas do custo da taxa de gás de no máximo uma transação em cada rodada. Se várias rodadas terminarem ao mesmo tempo, eles podem compartilhar uma transação para reduzir ainda mais os custos de gás, tornando a votação L2 mais realista.

As mensagens são enviadas diretamente para o contrato L2. Apenas uma transação é enviada para a blockchain L1 ao final de cada rodada.

L3 Vota (para L(n)Vota, onde n>=3)

L3 Vota não é completamente inútil. Com o L2 estabelecido, o L3 Vota pode reduzir ainda mais as taxas de gás em uma ordem de magnitude. Embora as transações L3 sejam registradas e verificadas no Ethereum, a compensação é confiar no L2 escolhido.

Claro, podemos estender isso para L(n) Vota, já que L(2)...L(n-1) enviará transações para Ethereum (ou outro L1). Mas obviamente cadeias de confiança complicam as coisas. A julgar pela situação atual, muitos L2s famosos ainda dependem de um único classificador (Sequencer); pode ser muito cedo para falar sobre L(4).

Cadeia de Aplicação Vota

Os desenvolvedores da Dora Factory criaram um "Hack" simples que permite que os contratos CosmWasm sejam usados [18] Pregoeiro público [19] Verifique as provas de conhecimento zero geradas pelo SnarkJS. Ao incorporar a Bellman ao contrato CosmWasm, qualquer cadeia de aplicativos Cosmos pode suportar rapidamente os aplicativos zk.

Com a capacidade de executar aplicativos zk, blockchains independentes podem usar uma arquitetura de software como Tendermint para construir uma cadeia. O consenso desses blockchains é semelhante ao BFT, ou mais simples, e eles geralmente podem suportar até 100 ou mais validadores. Ao selecionar cuidadosamente validadores com interesses inconsistentes, blockchains independentes podem ser suficientemente seguros e neutros.

Como o DoraHacks dá as boas-vindas a mais Cosmos Lisks para participar, um caso de uso óbvio para o Vota baseado em Lisk é votar nos resultados do hackathon. Além do DoraHacks, o papel do Vota baseado na cadeia de aplicativos do Cosmos é muito mais do que a votação dos juízes do hackathon.

O número de validadores no Lisk Vota é pequeno, mas validadores cuidadosamente selecionados podem fornecer uma infraestrutura confiável.

Vale ressaltar que essas soluções não são exclusivas. Diferentes soluções podem se cruzar à medida que Vota se desenvolve. Por exemplo, se tivermos uma versão Lisk autônoma do Vota como infraestrutura principal, Lisk pode enviar transações adicionais para L1 para casos de uso que exigem verificação de transação em um L1 específico.

Melhor anonimato

O trabalho de pesquisa está em andamento para tornar o MACI ainda mais confiável. O MACI original fez uma importante suposição de confiança de que os administradores não podem ser corruptos. Isso não é universal. Para melhorar isso, existem programas baseados em MPC [20] soluções e não baseadas em MPC [21] solução. Atualmente, DoraHacks construiu uma versão MACI anônima baseada na criptografia rerandomizável ElGamal originalmente proposta por Kobe Guikan. [22] Está em uma pequena rodada de financiamento de pesquisa ETH em DoraHacks.io [23] foi testado em .

No momento, pode ser um pouco prematuro forçar a adoção do MACI anônimo antes que o próprio MACI seja amplamente adotado. No entanto, também é importante continuar a pesquisa para reduzir as suposições de confiança dos mecanismos gerais de votação.

Adiciona anonimato ao MACI adicionando operações que permitem aos usuários desativar e alterar suas chaves secretas sem que os administradores possam saber quem adicionou qual nova chave.

Pagamento do GÁS

É importante não assumir que os usuários possuem criptomoeda. Se cada usuário precisar pagar taxas de gás para cada transação, os usuários do blockchain serão limitados a um pequeno número de pessoas. Para resolver este problema, os operadores MACI podem pré-depositar um token reembolsável e pagar aos usuários. Este mecanismo pode ser implementado através de postos de gasolina.

O próprio posto de gasolina é um contrato inteligente residente em Vota. Antes do início de cada rodada, o operador pode optar por usá-lo ou não. Ao usar o posto de gasolina, o operador pré-deposita DORA no contrato inteligente e as taxas de transação associadas a uma rodada específica podem ser pagas no posto de gasolina.

Muito provavelmente, a Vota implantará um posto de gasolina padrão e as pessoas poderão implantar seus próprios postos de gasolina com diferentes lógicas de pagamento sob demanda.

O contrato de pagamento do Gás é o livro razão do saldo do Gás para cada rodada de votação.

para concluir

Blockchains de finalidade especial podem ser adequados para uma ampla gama de casos de uso específicos de aplicativos, especialmente casos de uso não financeiros. A votação é um dos problemas mais importantes que a blockchain e a criptografia de conhecimento zero podem ajudar a melhorar significativamente. Melhorar a transparência e a eficiência da votação pode reduzir o atrito de governança na sociedade humana e na comunidade blockchain, aumentando a produtividade a longo prazo. Protocolos como o MACI criam uma estrutura elegante para aplicativos de votação no blockchain, mas a tecnologia de votação ainda precisa de muito trabalho para melhorar. Especificamente, precisamos de uma infraestrutura de fácil utilização como base para melhorias de longo prazo na tecnologia de votação, e este documento detalha o trabalho futuro.

Referência

Kleroterion:

A tecnologia de votação tem uma longa história:

A eleição do "Brexit" do Reino Unido em 2019:

Urna Eletrônica:

Resultados eleitorais contestados:

O custo de confirmar e revisar os resultados da votação pode ser proibitivamente alto:

Votação de token instantâneo:

Votação da proposta de governança do Cosmos:

KlaytnSquare：

Uma proposta da KlaytnSquare:

Plano de Despesas Financeiras:

Votação quadrática:

Financiamento quadrático:

Prova de conhecimento zero:

MACI：

DoraHacks:

Voto:

Um "hack" simples que permite que os contratos CosmWasm usem:

Pregoeiro público:

Solução baseada em MPC:

Solução não baseada em MPC:

Versão MACI anônima, proposta por KobeGuikan:

Rodadas de Financiamento de Pesquisa ETH: