Детальне пояснення Vota: вивчення оптимальної технології голосування, інфраструктура спеціального призначення для децентралізованого управління громадою

Блокчейн може функціонувати за межами валютних і фінансових операцій. Одним із таких нефінансових застосувань є те, що блокчейн може значно покращити сфери голосування та управління. У цій статті ми досліджуємо підхід до побудови блокчейну спеціального призначення з інфраструктурою, призначеною для сприяння голосуванню на основі MACI. Ця інфраструктура повинна включати легкий блокчейн, який діє як сервер часових позначок і розміщує логіку, а також інструменти, необхідні для зменшення витрат користувача/максимізації взаємодії з користувачем. Таким чином, це має стати новою базовою платформою для нового покоління технології голосування. Перш ніж заглиблюватися в деталі, давайте спершу розглянемо історію технології голосування та те, як голосування розвивалося в спільноті блокчейнів.

Еволюція технології голосування

Від давньогрецького Kleroterion [1] Технологія голосування до сучасних електронних машин для голосування.

Технологія голосування має довгу історію [2] . Він дуже важливий для людського суспільства, але його розвиток відбувається дуже повільно. Загальні вибори у Великобританії 2019 [3] Досі покладаючись на рукописні бюлетені, інші національні держави використовують електронні машини для голосування із закритим кодом [4] , легко викликати суперечки щодо результатів управління [5] .

Запровадження сучасної технології голосування підвищило ефективність, але не принесло великого успіху у вирішенні питання прозорості та можливості перевірки.

Зайве говорити, що чесність голосування дуже важлива для передачі влади, ухвалення важливих рішень або розподілу ресурсів. Якщо люди не можуть домовитися про те, як голосувати за рішення управління, вони не можуть співпрацювати один з одним, і тертя зростають. Тертя можуть спричинити проблеми, від суперечок до воєн.

Хоча технологія голосування повільно розвивається, прозорість не покращилася протягом тривалого часу. Від клеротеріону до паперових бюлетенів, електронних та оптичних машин для голосування, перевірка все ще покладається на довірених осіб та аудиторські організації. Вартість підтвердження та перегляду результатів голосування може бути непомірно високою [6] . Очевидно, що є місце для вдосконалення.

Отже, яка технологія ідеального голосування? Насправді це не складна проблема. Ми можемо легко створити «список бажань»:

(1) Інфраструктура з відкритим кодом;

(2) розміщення програм з відкритим кодом для логіки голосування;

(3) Вести постійний облік усіх голосувань у порядку;

(4) здатність до криптографічної перевірки результатів;

(5) запобігання змові;

(6) Захист приватного життя;

(7) Вартість голосування низька.

Якщо ми зможемо створити систему з відкритим кодом, яку можна постійно вдосконалювати, ми поступово досягнемо вищезазначених цілей. Удосконалення та скорочення витрат на технологію голосування може дозволити невеликим організаціям і громадам отримати вигоду від використання технологій, до яких вони раніше не мали доступу, додавши величезних позитивних зовнішніх ефектів.

Голосування та управління в блокчейн-спільноті

Голосування та управління не є чимось новим у спільноті блокчейнів, оскільки багато спільнот блокчейнів є розподіленими, і вони повинні покладатися на управління для просування транзакцій.

Сам блокчейн може прозоро записувати голоси та перевіряти результати голосування. Ці властивості використовувалися спільнотою блокчейнів для управління, наприклад голосування за токени Snapshot [7] і голосування щодо пропозиції щодо управління Космосом [8] діяльність. Як наслідок, блокчейн-спільнота може голосувати за пропозиції та приймати рішення щодо важливих питань управління без проходження централізованих проксі-серверів або особистих зустрічей.

ClaytnSquare [9] пропозиція в розробці [10] Закликає валідаторів голосувати в мережі. Пропозиція передбачає квартальний план бюджетних витрат [11] затвердження.

У попередньому прикладі використовується зрозуміле правило «1 токен — 1 голос» — кількість ваших голосів залежить від вашої частки в мережі чи протоколі. Очевидно, ми можемо створити іншу логіку голосування, якщо це має сенс. Програмованість блокчейну робить реалізацію нетрадиційної логіки голосування легшою та практичнішою.

Прикладом є квадратичне голосування [12] (QV), схема голосування, яка набирає популярності в спільноті блокчейнів. У раунді QV користувач може висловити свої переваги, витративши голосові кредити на певну тему. Але якщо виборець хоче віддати більше ніж один голос за ту саму тему, вартість кредитів для голосування за голос збільшується. Таким чином, загальна вартість голосування зростає квадратично, запобігаючи надзвичайним уподобанням користувачів із надмірною владою голосування.

квадратичне фінансування [13] раунди голосування на блокчейні Aptos. Результати голосування фіксуються в ланцюжку, і логіку голосування можна перевірити.

Існує багато параметрів, які слід враховувати при виборі того чи іншого методу голосування. Наприклад, один із компромісів полягає в тому, чи вибрати голосування в ланцюжку чи поза ним. Логіка голосування в мережі може бути більш перевіреною та прозорою, але комісія за транзакції може бути значним тягарем. Навпаки, логіка голосування поза мережею може бути дешевшою, але водночас менш прозорою та перевіреною. Однак голосування в ланцюзі та поза ним не є альтернативою. Ми можемо легко розробити це як гібридну систему, де частина процесу відбувається в ланцюзі, а решта – поза ланцюгом.

Крім вартості, є питання конфіденційності. Конфіденційність важлива з двох причин. По-перше, у багатьох випадках користувачі були б менше стурбовані голосуванням, якби вони могли голосувати анонімно (конфіденційність між користувачами та організаторами). Крім того, конфіденційність між користувачами може допомогти запобігти підкупу голосів і ефективно досягти боротьби з змовою.

Один із способів мінімізації обчислень у ланцюжку, одночасно забезпечуючи цілісність поза ланцюгом, — використовувати докази з нульовим знанням [14] . Проста ідея полягає в тому, що якщо обчислення поза ланцюгом можна перевірити за допомогою доказів з нульовим знанням, ми можемо перемістити більшість обчислень поза ланцюгом. Якщо повідомлення додатково зашифровані, ми можемо покращити конфіденційність. MACI [15] це мінімальна структура для досягнення цього.

Раунд голосування MACI переносить підрахунок голосів поза мережею. Нарешті, достовірність результатів перевірки в ланцюжку підтверджується нульовим знанням.

У раунді голосування MACI голоси інкапсулюються в повідомленні, зашифрованому відкритим ключем, згенерованим адміністратором (оператором) раунду та поданим у смарт-контракт. Таким чином, блокчейн «проставляє позначку часу» на всі повідомлення, створюючи ланцюжок повідомлень з інформацією про голосування.

Після завершення раунду голосування адміністратор завантажує всі повідомлення, розшифровує їх і підраховує голоси у зворотному порядку. Потім результат публікується разом із доказом нульового знання, яке можна перевірити на смарт-контракті (або кимось іншим), таким чином позначаючи дійсність опублікованого результату та правильність обробки повідомлення.

Весь процес підтримує мінімальні обчислення в ланцюжку, забезпечуючи при цьому цілісність опублікованих результатів. Це також забезпечує конфіденційність і захист від змов між користувачами.

Як MACI працює в реальних продуктах?

MACI зараз використовується DoraHacks [16] Використовується різними спільнотами хакатонів на веб-сайті для голосування за свої улюблені проекти хакатону. Отже, давайте візьмемо раунд DoraHacks MACI як приклад.

OpenSea та Replit Hackathon використовуватимуть MACI для голосування суддів у 2022 році

Після подання проекту хакатону (BUIDL) організатор відібрав 12 команд BUIDL з усіх поданих робіт. 10 суддів запросили проголосувати за 12 команд BUIDL і розподілити приз у розмірі 25 000 доларів США. 10 суддів були внесені до білого списку, щоб зареєструватися для участі в раунді голосування, і вони надіслали загалом 39 повідомлень до смарт-контракту MACI, розгорнутого на Polygon.

Після завершення голосування адміністратор (DoraHacks) підраховує голоси та публікує остаточний результат у таблиці лідерів, а потім надає підтвердження нульового знання для перевірки таблиці лідерів.

Таблиця лідерів результатів голосування OpenSea x Replit Hackathon.

Доказ нульового знання для перевірки результатів, які відображаються в таблиці лідерів.

Як загальну структуру MACI можна використовувати для голосування, окрім голосування суддів на хакатоні та голосування спільноти з відкритим кодом. Однак застосування MACI для більшої кількості випадків використання голосування відбувається напрочуд рідко. У більш широкому сенсі саме блокчейн-голосування ще не прийнято в реальному світі.

Переваги використання блокчейну для вдосконалення технології голосування очевидні, але чому реальний світ не рухається вперед? Навіть у спільноті блокчейнів переваги MACI очевидні, чому MACI не широко прийнятий децентралізованою спільнотою?

Основною причиною повільного впровадження передової технології голосування є не низький попит, а складність використання технології. Іншими словами, нам потрібно вдосконалити технологію, забезпечити кращий UX/UI для сучасних продуктів для голосування та знизити вартість використання для користувачів.

досвід користувача

На додаток до управління спільнотою з відкритим кодом, нам також потрібно створити більше інтерфейсів для користувачів, щоб використовувати нову технологію голосування. DoraHacks забезпечує фінансування екосистеми Web3 і спільноти хакатонів з найкращими продуктами в усій галузі. Хоча самі інтерфейси на DoraHacks.io мають специфічні випадки використання, їх можна спростити, а потім узагальнити, щоб створити більше інтерфейсів для більшої кількості випадків використання.

Конкретну інтерфейсну стратегію ще належить визначити. Однак хороша взаємодія з користувачем має вирішальне значення для впровадження технології, навіть у спільноті блокчейнів, і це важливо для розробників Dora Factory.

Плата за голосування

Блокчейн загального призначення має бути максимально децентралізованим і забезпечувати єдину інфраструктуру для всіх типів програм. Ці блокчейни не розроблені для оптимізації для будь-якого конкретного типу програм, особливо негрошових або нефінансових програм. У той же час комісії за транзакції коливаються, коли існує велика кількість програм, які конкурують за один і той же набір обчислювальних ресурсів. Непередбачуваність витрат може спричинити проблеми для голосування.

З цією метою Dora Factory нещодавно випробувала a [17] нових продуктів. Ідея Vota полягає в тому, щоб експериментувати з блокчейнами спеціального призначення та використовувати їх для постійної оптимізації технології голосування та взаємодії з користувачем. В даний час Vota все ще знаходиться в зародковому стані. Однак ми можемо уявити кілька різних форм Vota.

Тимчасовий смарт-контракт

Ось як зараз підтримуються раунди голосування на DoraHacks.io. Кожен раунд голосування розгортається як окремий смарт-контракт на певному блокчейні. Здебільшого Ethereum не може напряму підтримувати більшість сценаріїв голосування (ось чому Snapshot є стандартним продуктом, який використовується спільнотою Ethereum). Наразі Polygon і BNBChain є популярними виборами для більшості організаторів грантів і хакатонів на DoraHacks.

Ефемерні смарт-контракти на блокчейні L1, усі повідомлення для голосування надсилаються на L1.

Використання ефемерних смарт-контрактів не зовсім погано. Він гнучкий і може бути розгорнутий де завгодно. Для користувачів DoraHacks поки що це добре працює, але не задовольняє всі потреби голосування однаково.

L2 Vota

Якщо ми створимо інфраструктуру рівня 2 (L2), призначену для голосування, ми зможемо значно скоротити витрати на газ і, можливо, зможемо реалізувати недороге голосування на Ethereum. Контракти рівня 2 не обов’язково розгортати на Ethereum, вони можуть бути дешевшими й просто час від часу надсилати транзакції рівня 1, щоб перевірити всю діяльність рівня 2.

Ми можемо додатково оптимізувати цю модель. L2 загального призначення потрібно часто використовувати для Ethereum. Vota має надсилати лише одну транзакцію в Ethereum у кожному раунді, тобто їй потрібна лише вартість плати за газ щонайбільше однієї транзакції в кожному раунді. Якщо кілька раундів завершуються одночасно, вони можуть спільно використовувати транзакцію, щоб ще більше зменшити витрати на газ, що робить голосування L2 більш реалістичним.

Повідомлення надсилаються безпосередньо до контракту L2. Наприкінці кожного раунду в блокчейн L1 надсилається лише одна транзакція.

L3 Vota (для L(n)Vota, де n>=3)

L3 Vota не зовсім безглуздий. Зі встановленим L2, L3 Vota може додатково знизити плату за газ на порядок. Хоча транзакції L3 остаточно реєструються та перевіряються на Ethereum, компромісом є довіра до обраного L2.

Звичайно, ми можемо далі поширити це на L(n) Vota, оскільки L(2)...L(n-1) відправлятиме транзакції в Ethereum (або інший L1). Але очевидно, що ланцюжки довіри ускладнюють ситуацію. Судячи з поточної ситуації, багато відомих L2 все ще покладаються на єдиний сортувальник (Sequencer), можливо, поки що рано говорити про L(4).

Ланцюжок додатків Vota

Розробники Dora Factory створили простий «Хак», який дозволяє контрактам CosmWasm використовувати [18] Беллман [19] Перевірте докази з нульовим знанням, створені SnarkJS. Завдяки включенню Bellman у контракт CosmWasm будь-який ланцюжок програм Cosmos може швидко підтримувати програми zk.

Завдяки можливості запускати програми zk, незалежні блокчейни можуть використовувати архітектуру програмного забезпечення, як-от Tendermint, для побудови ланцюга. Консенсус цих блокчейнів схожий на BFT або простіший, і зазвичай вони можуть підтримувати до 100 або близько того валідаторів. Завдяки ретельному вибору валідаторів із суперечливими інтересами незалежні блокчейни можуть бути достатньо безпечними та нейтральними.

Оскільки DoraHacks запрошує приєднатися більше Cosmos Lisks, очевидним варіантом використання Vota на основі Lisk є голосування за результати хакатону. Окрім DoraHacks, роль Vota, заснована на ланцюжку додатків Cosmos, набагато більше, ніж голосування суддів хакатону.

Кількість валідаторів у Lisk Vota невелика, але ретельно відібрані валідатори можуть забезпечити надійну інфраструктуру.

Варто зазначити, що ці рішення не є ексклюзивними. Різні рішення можуть перетинатися в міру розвитку Vota. Наприклад, якщо ми маємо окрему версію Lisk Vota як основну інфраструктуру, Lisk може надсилати додаткові транзакції на L1 для випадків використання, які потребують перевірки транзакцій на конкретному L1.

Краща анонімність

Зараз ведеться дослідницька робота, щоб зробити MACI ще більш ненадійним. Початковий MACI зробив важливе припущення довіри, що адміністратори не можуть бути корумпованими. Це не універсально. Щоб покращити це, існують на основі MPC [20] рішень і не на основі MPC [21] рішення. Наразі DoraHacks створила анонімну версію MACI на основі повторного випадкового шифрування ElGamal, спочатку запропонованого Кобі Гуіканом. [22] Це в рамках невеликого раунду фінансування досліджень ETH на DoraHacks.io [23] було випробувано в .

На даний момент, можливо, передчасно підштовхувати прийняття анонімного MACI до того, як сам MACI буде широко прийнятий. Однак також важливо продовжувати дослідження, щоб зменшити довіру до загальних механізмів голосування.

Додає анонімність MACI, додаючи операції, які дозволяють користувачам деактивувати та змінювати свої секретні ключі, не маючи адміністраторів можливості знати, хто додав який новий ключ.

Оплата ГАЗУ

Важливо не вважати, що користувачі володіють криптовалютою. Якщо кожен користувач повинен буде платити за газ за кожну транзакцію, то користувачі блокчейну будуть обмежені невеликою кількістю людей. Щоб вирішити цю проблему, оператори MACI можуть попередньо внести токен, що повертається, і платити користувачам. Цей механізм можна реалізувати через АЗС.

Сама АЗС — це смарт-контракт, який знаходиться на Vota. Перед початком кожного раунду оператор може вибрати, використовувати його чи не використовувати. Використовуючи АЗС, оператор попередньо вносить депозит DORA в смарт-контракт, і комісії за транзакції, пов’язані з певним раундом, можна сплачувати через АЗС.

Швидше за все, Vota розгорне заправку за замовчуванням, і люди зможуть розгорнути власні заправки з іншою логікою оплати на вимогу.

Договір про оплату газу є книгою обліку балансу газу для кожного туру голосування.

на закінчення

Блокчейни спеціального призначення можуть бути придатними для широкого діапазону випадків використання в конкретних програмах, особливо для нефінансових випадків. Голосування є однією з найважливіших проблем, яку блокчейн і криптографія з нульовим знанням можуть значно покращити. Підвищення прозорості та ефективності голосування може зменшити тертя щодо управління в людському суспільстві та блокчейн-спільнотах, збільшуючи продуктивність у довгостроковій перспективі. Такі протоколи, як MACI, створюють чітку структуру для додатків для голосування в блокчейні, але технологія голосування все ще потребує багато роботи для вдосконалення. Зокрема, нам потрібна зручна інфраструктура як основа для довгострокового вдосконалення технології голосування, і в цьому документі детально описано майбутню роботу.

Довідка

Kleroterion:

Технологія голосування має довгу історію:

Вибори у Великій Британії у 2019 році під час виходу з ЄС:

Електронна машина для голосування:

Результати виборів оскаржуються:

Вартість підтвердження та перегляду результатів голосування може бути непомірно високою:

Голосування за токен знімка:

Голосування за пропозицію щодо управління Космосом:

KlaytnSquare:

Пропозиція від KlaytnSquare:

План фінансових витрат:

Квадратне голосування:

Квадратичне фінансування:

Доказ нульового знання:

MACI:

ДораХакс:

голосувати:

Простий «хак», який дозволяє використовувати контракти CosmWasm:

Беллман:

Рішення на основі MPC:

Рішення на основі не MPC:

Анонімна версія MACI, запропонована KobeGuikan:

Раунди фінансування досліджень ETH: