Giải thích chi tiết về Vota: khám phá công nghệ bỏ phiếu tối ưu, cơ sở hạ tầng chuyên dùng cho quản trị cộng đồng phi tập trung

Chuỗi khối có thể hoạt động ngoài các giao dịch tiền tệ và tài chính. Một ứng dụng phi tài chính như vậy là blockchain có thể cải thiện đáng kể các lĩnh vực bỏ phiếu và quản trị. Trong bài báo này, chúng tôi khám phá một cách tiếp cận để xây dựng một chuỗi khối có mục đích đặc biệt với cơ sở hạ tầng được thiết kế để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động bỏ phiếu dựa trên MACI. Cơ sở hạ tầng này nên bao gồm một chuỗi khối nhẹ hoạt động như một máy chủ dấu thời gian và lưu trữ logic, cũng như các công cụ cần thiết để giảm chi phí người dùng/tối đa hóa trải nghiệm người dùng. Do đó, nó phải là nền tảng cơ bản mới cho một thế hệ công nghệ bỏ phiếu mới. Trước khi đi sâu vào chi tiết, trước tiên chúng ta hãy xem lại lịch sử của công nghệ bỏ phiếu và cách bỏ phiếu đã phát triển trong cộng đồng blockchain.

Sự phát triển của công nghệ bỏ phiếu

Từ Kleroterion Hy Lạp cổ đại [1] Công nghệ bỏ phiếu cho các máy bỏ phiếu điện tử hiện đại.

Công nghệ bầu cử đã có lịch sử lâu đời [2] . Nó rất quan trọng đối với xã hội loài người, nhưng sự phát triển của nó rất chậm. Tổng tuyển cử Vương quốc Anh 2019 [3] Vẫn dựa vào các lá phiếu viết tay, các quốc gia khác sử dụng máy bỏ phiếu điện tử nguồn đóng [4] , dễ dẫn đến tranh cãi về kết quả quản trị [5] 。

Việc áp dụng công nghệ bỏ phiếu hiện đại đã tăng hiệu quả nhưng không đạt được nhiều thành công trong việc giải quyết vấn đề minh bạch và có thể kiểm chứng.

Không cần phải nói, tính liêm chính của việc bỏ phiếu là rất quan trọng đối với việc chuyển giao quyền lực, ra quyết định về các vấn đề quan trọng hoặc phân bổ nguồn lực. Nếu mọi người không thể thống nhất về cách bỏ phiếu cho các quyết định quản trị, họ không thể hợp tác với nhau và xích mích gia tăng. Ma sát có thể gây ra nhiều vấn đề, từ tranh chấp đến chiến tranh.

Trong khi công nghệ bỏ phiếu đang dần phát triển, tính minh bạch đã không được cải thiện trong một thời gian dài. Từ Kleroterion, đến lá phiếu giấy, đến máy bỏ phiếu quét quang học và điện tử, việc xác minh vẫn dựa vào các cá nhân và tổ chức kiểm toán đáng tin cậy. Chi phí xác nhận và xem xét kết quả bỏ phiếu có thể rất cao [6] . Rõ ràng có chỗ để cải thiện.

Vậy công nghệ bỏ phiếu lý tưởng là gì? Trên thực tế, đây không phải là một vấn đề khó khăn. Chúng tôi có thể dễ dàng tạo một "danh sách mong muốn":

(1) Cơ sở hạ tầng mã nguồn mở;

(2) lưu trữ các chương trình nguồn mở để bỏ phiếu logic;

(3) Lưu giữ hồ sơ vĩnh viễn về tất cả các phiếu bầu theo thứ tự;

(4) Có khả năng xác minh kết quả bằng mật mã;

(5) chống thông đồng;

(6) Bảo vệ quyền riêng tư;

(7) Chi phí bỏ phiếu thấp.

Nếu chúng ta có thể xây dựng một hệ thống nguồn mở có thể được cải tiến liên tục, chúng ta sẽ dần đạt được các mục tiêu trên. Những cải tiến và giảm chi phí trong công nghệ bỏ phiếu có thể cho phép các tổ chức và cộng đồng nhỏ hơn được hưởng lợi từ việc sử dụng công nghệ mà trước đây họ không có quyền truy cập, bổ sung thêm các tác động ngoại tác tích cực.

Bỏ phiếu và quản trị trong cộng đồng blockchain

Bỏ phiếu và quản trị không phải là mới trong cộng đồng blockchain vì nhiều cộng đồng blockchain được phân phối và họ phải dựa vào quản trị để thúc đẩy các giao dịch tiến lên.

Bản thân chuỗi khối có thể ghi lại các phiếu bầu một cách minh bạch và xác minh kết quả bỏ phiếu. Các thuộc tính này đã được cộng đồng blockchain sử dụng để quản trị, chẳng hạn như biểu quyết mã thông báo Ảnh chụp nhanh [7] và Bỏ phiếu Đề xuất Quản trị Cosmos [8] Hoạt động. Do đó, cộng đồng blockchain có thể bỏ phiếu cho các đề xuất và quyết định các vấn đề quản trị quan trọng mà không cần thông qua ủy quyền tập trung hoặc gặp mặt trực tiếp.

ClaytnSquare [9] một đề xuất đang được tiến hành [10] Kêu gọi những người xác thực bỏ phiếu trên chuỗi. Đề xuất tìm kiếm một kế hoạch chi tiêu tài khóa hàng quý [11] sự chấp thuận.

Ví dụ trước sử dụng quy tắc đơn giản 1 mã thông báo 1 phiếu bầu - bạn có bao nhiêu quyền biểu quyết tùy thuộc vào cổ phần của bạn trong mạng hoặc giao thức. Rõ ràng, chúng ta có thể tạo logic biểu quyết khác miễn là nó hợp lý. Khả năng lập trình của chuỗi khối giúp việc triển khai logic bỏ phiếu phi truyền thống trở nên dễ dàng và thiết thực hơn.

Một ví dụ là biểu quyết bậc hai [12] (QV), một chương trình bỏ phiếu đang trở nên phổ biến trong cộng đồng blockchain. Trong vòng QV, người dùng có thể thể hiện sở thích của mình bằng cách sử dụng Tín dụng thoại cho một chủ đề cụ thể. Nhưng nếu một cử tri muốn bỏ nhiều hơn một phiếu bầu cho cùng một chủ đề, chi phí tín dụng phiếu bầu cho mỗi phiếu bầu sẽ tăng lên. Do đó, tổng chi phí bỏ phiếu tăng theo phương trình bậc hai, ngăn chặn các sở thích cực đoan từ những người dùng có quyền biểu quyết quá mức.

quỹ bậc hai [13] các vòng bỏ phiếu trên chuỗi khối Aptos. Kết quả bỏ phiếu được ghi lại trên chuỗi và logic bỏ phiếu có thể được xác minh.

Có nhiều tham số cần xem xét khi chọn một phương thức bỏ phiếu cụ thể. Ví dụ: một sự đánh đổi là nên chọn bỏ phiếu trực tuyến hay bỏ phiếu ngoại tuyến. Logic bỏ phiếu trên chuỗi có thể được kiểm chứng và minh bạch hơn, nhưng phí giao dịch có thể là một gánh nặng đáng kể. Ngược lại, logic bỏ phiếu ngoài chuỗi có thể rẻ hơn, nhưng đồng thời kém minh bạch và khó kiểm chứng hơn. Tuy nhiên, bỏ phiếu trực tuyến và ngoại tuyến không phải là một giải pháp thay thế. Chúng ta có thể dễ dàng thiết kế hệ thống này như một hệ thống kết hợp trong đó một phần của quy trình diễn ra trực tuyến và phần còn lại được thực hiện ngoài chuỗi.

Ngoài chi phí, còn có những lo ngại về quyền riêng tư. Quyền riêng tư rất quan trọng vì hai lý do. Đầu tiên, trong nhiều trường hợp, người dùng sẽ ít quan tâm đến việc bỏ phiếu hơn nếu họ có thể bỏ phiếu ẩn danh (quyền riêng tư giữa người dùng và người tổ chức). Ngoài ra, quyền riêng tư giữa những người dùng có thể giúp ngăn chặn hối lộ bỏ phiếu và đạt được hiệu quả chống thông đồng.

Một cách chúng ta có thể giảm thiểu tính toán trên chuỗi trong khi thực thi tính toàn vẹn ngoài chuỗi là sử dụng bằng chứng không kiến thức [14] . Một ý tưởng đơn giản là nếu các tính toán ngoài chuỗi có thể được xác minh thông qua bằng chứng không có kiến thức, thì chúng ta có thể di chuyển hầu hết các tính toán ra khỏi chuỗi. Nếu tin nhắn được mã hóa thêm, chúng tôi có thể nâng cao quyền riêng tư. MACI [15] là khuôn khổ tối thiểu để đạt được điều này.

Vòng bỏ phiếu MACI di chuyển việc kiểm phiếu ngoài chuỗi. Cuối cùng, tính hợp lệ của các kết quả xác minh trên chuỗi được chứng minh bằng kiến thức không.

Trong một vòng bỏ phiếu MACI, các phiếu bầu được gói gọn trong một thông báo được mã hóa bằng khóa chung do quản trị viên vòng (nhà điều hành) tạo ra và được gửi tới hợp đồng thông minh. Do đó, tất cả các thông báo đều được "đóng dấu thời gian" bởi blockchain, tạo ra một chuỗi thông báo về thông tin bỏ phiếu.

Khi vòng bình chọn kết thúc, quản trị viên tải xuống tất cả các tin nhắn, giải mã chúng và đếm phiếu bầu theo thứ tự ngược lại. Sau đó, kết quả được xuất bản cùng với bằng chứng không có kiến thức có thể được xác minh trên hợp đồng thông minh (hoặc bởi bất kỳ ai khác), do đó đánh dấu tính hợp lệ của kết quả được xuất bản và tính chính xác của quá trình xử lý thông báo.

Toàn bộ quá trình duy trì các tính toán trên chuỗi tối thiểu trong khi vẫn đảm bảo tính toàn vẹn của kết quả được công bố. Nó cũng cung cấp sự riêng tư và khả năng chống thông đồng giữa những người dùng.

MACI hoạt động như thế nào trong các sản phẩm thực tế?

MACI hiện được sử dụng bởi DoraHacks [16] Được sử dụng bởi các cộng đồng hackathon khác nhau trên trang web để bình chọn cho các dự án hackathon yêu thích của họ. Vì vậy, hãy lấy vòng MACI của DoraHacks làm ví dụ.

OpenSea và Replit Hackathon sử dụng MACI để bỏ phiếu cho giám khảo vào năm 2022

Sau khi dự án hackathon (BUIDL) được gửi, ban tổ chức đã chọn 12 đội BUIDL từ tất cả các tác phẩm đã gửi. 10 giám khảo được mời bỏ phiếu cho 12 đội BUIDL và phân phát giải thưởng trị giá 25.000 USD. 10 giám khảo đã được đưa vào danh sách trắng để đăng ký tham gia vòng bỏ phiếu và họ đã gửi tổng cộng 39 tin nhắn đến hợp đồng thông minh MACI được triển khai trên Polygon.

Sau khi bỏ phiếu kết thúc, quản trị viên (DoraHacks) đếm phiếu bầu và công bố kết quả cuối cùng trên bảng xếp hạng, sau đó cung cấp bằng chứng không có kiến thức để xác minh bảng xếp hạng.

Bảng xếp hạng kết quả bình chọn OpenSea x Replit Hackathon.

Bằng chứng không có kiến thức để xác minh kết quả hiển thị trên bảng thành tích.

Là một khuôn khổ chung, MACI có thể được sử dụng cho các trường hợp sử dụng bỏ phiếu ngoài việc bỏ phiếu của giám khảo hackathon và bỏ phiếu cộng đồng nguồn mở. Tuy nhiên, việc áp dụng MACI cho nhiều trường hợp sử dụng biểu quyết hơn là rất hiếm. Nói rộng hơn, bản thân việc bỏ phiếu trên blockchain vẫn chưa được áp dụng trong thế giới thực.

Lợi ích của việc sử dụng chuỗi khối để cải thiện công nghệ bỏ phiếu là rõ ràng, nhưng tại sao thế giới thực không tiến lên? Ngay cả trong cộng đồng blockchain, những lợi thế của MACI là rõ ràng, tại sao MACI không được cộng đồng phi tập trung chấp nhận rộng rãi?

Một lý do chính cho việc chậm áp dụng công nghệ bỏ phiếu tiên tiến không phải là nhu cầu thấp, mà là khó sử dụng công nghệ này. Nói cách khác, chúng ta cần cải tiến công nghệ, cung cấp UX/UI tốt hơn cho các sản phẩm bỏ phiếu hiện đại và giảm chi phí sử dụng cho người dùng.

Kinh nghiệm người dùng

Ngoài quản trị cộng đồng nguồn mở, chúng tôi cũng cần xây dựng thêm giao diện để người dùng sử dụng công nghệ bỏ phiếu mới. DoraHacks cung cấp vốn cho hệ sinh thái Web3 và cộng đồng hackathon với những sản phẩm tốt nhất trong toàn ngành. Mặc dù bản thân các giao diện trên DoraHacks.io có các trường hợp sử dụng cụ thể, nhưng chúng có thể được đơn giản hóa và sau đó khái quát hóa để xây dựng nhiều giao diện hơn cho nhiều trường hợp sử dụng hơn.

Một chiến lược front-end cụ thể vẫn chưa được xác định. Tuy nhiên, trải nghiệm người dùng tốt là rất quan trọng đối với việc áp dụng công nghệ, ngay cả trong cộng đồng blockchain - và điều này rất quan trọng đối với các nhà phát triển Dora Factory.

Phí bỏ phiếu

Một chuỗi khối có mục đích chung nên càng phi tập trung càng tốt và cung cấp một cơ sở hạ tầng duy nhất cho tất cả các loại ứng dụng. Các chuỗi khối này không được thiết kế để tối ưu hóa cho bất kỳ loại ứng dụng cụ thể nào, đặc biệt là các ứng dụng phi tiền tệ hoặc phi tài chính. Đồng thời, phí giao dịch dao động khi có một số lượng lớn các ứng dụng cạnh tranh cho cùng một bộ tài nguyên máy tính. Tính không thể đoán trước của chi phí có thể gây rắc rối cho việc bỏ phiếu.

Để đạt được mục tiêu này, Dora Factory gần đây đã thử nghiệm một [17] của sản phẩm mới. Ý tưởng của Vota là thử nghiệm các chuỗi khối có mục đích đặc biệt và sử dụng chúng để liên tục tối ưu hóa công nghệ bỏ phiếu và trải nghiệm người dùng. Hiện tại, Vota vẫn còn sơ khai. Tuy nhiên, chúng ta có thể tưởng tượng một số dạng Vota khác nhau.

Hợp đồng thông minh tạm thời

Đây là cách các vòng bỏ phiếu hiện được hỗ trợ trên DoraHacks.io. Mỗi vòng bỏ phiếu được triển khai như một hợp đồng thông minh riêng biệt trên một chuỗi khối cụ thể. Phần lớn, Ethereum nói chung không thể hỗ trợ trực tiếp hầu hết các kịch bản bỏ phiếu (đó là lý do tại sao Snapshot là sản phẩm mặc định được sử dụng bởi cộng đồng Ethereum). Hiện tại, Polygon và BNBChain là những lựa chọn phổ biến cho hầu hết các nhà tổ chức tài trợ và nhà tổ chức hackathon trên DoraHacks.

Hợp đồng thông minh tạm thời trên chuỗi khối L1, tất cả các thông báo bỏ phiếu được gửi đến L1.

Sử dụng hợp đồng thông minh tạm thời không hoàn toàn là một điều xấu. Nó linh hoạt và có thể được triển khai ở bất cứ đâu theo yêu cầu. Đối với người dùng DoraHacks, nó hoạt động tốt cho đến nay, nhưng nó không đáp ứng tất cả các nhu cầu bình chọn như nhau.

Bầu cử L2

Nếu chúng tôi tạo cơ sở hạ tầng lớp 2 (L2) dành riêng cho việc bỏ phiếu, chúng tôi có thể giảm đáng kể chi phí gas và có thể thực hiện bỏ phiếu chi phí thấp trên Ethereum. Các hợp đồng L2 không nhất thiết phải được triển khai trên Ethereum, chúng có thể rẻ hơn và chỉ thỉnh thoảng gửi các giao dịch L1 để xác minh tất cả hoạt động L2.

Chúng ta có thể tối ưu hóa hơn nữa mô hình này. Mục đích chung L2 phải được cam kết với Ethereum thường xuyên. Vota chỉ cần gửi một giao dịch tới Ethereum trong mỗi vòng, nghĩa là nó chỉ cần chi phí phí gas cho tối đa một giao dịch trong mỗi vòng. Nếu nhiều vòng kết thúc cùng một lúc, họ có thể chia sẻ một giao dịch để giảm thêm chi phí gas, giúp việc bỏ phiếu L2 trở nên thực tế hơn.

Tin nhắn được gửi trực tiếp đến hợp đồng L2. Chỉ có một giao dịch được gửi đến chuỗi khối L1 vào cuối mỗi vòng.

L3 Vota (đối với L(n)Vota, trong đó n>=3)

L3 Vota không hoàn toàn vô nghĩa. Với L2, L3 Vota đã được thiết lập có thể giảm thêm phí gas theo một mức độ lớn. Mặc dù các giao dịch L3 cuối cùng được ghi lại và xác minh trên Ethereum, nhưng sự đánh đổi là tin tưởng vào L2 đã chọn.

Tất nhiên, chúng ta có thể mở rộng hơn nữa điều này sang L(n) Vota, vì L(2)...L(n-1) sẽ gửi giao dịch tới Ethereum (hoặc L1 khác). Nhưng rõ ràng chuỗi niềm tin làm phức tạp mọi thứ. Đánh giá từ tình hình hiện tại, nhiều L2 nổi tiếng vẫn dựa vào một bộ sắp xếp duy nhất (Sequencer); có thể còn quá sớm để nói về L(4).

Chuỗi ứng dụng Vota

Các nhà phát triển Dora Factory đã tạo ra một "Hack" đơn giản cho phép sử dụng hợp đồng CosmWasm [18] người gác chuông [19] Xác minh bằng chứng không có kiến thức do SnarkJS tạo ra. Bằng cách kết hợp Bellman vào hợp đồng CosmWasm, bất kỳ chuỗi ứng dụng Cosmos nào cũng có thể nhanh chóng hỗ trợ các ứng dụng zk.

Với khả năng chạy các ứng dụng zk, các chuỗi khối độc lập có thể sử dụng kiến trúc phần mềm như Tendermint để xây dựng chuỗi. Sự đồng thuận của các chuỗi khối này tương tự như BFT hoặc đơn giản hơn và chúng thường có thể hỗ trợ tối đa 100 trình xác nhận hoặc hơn. Bằng cách lựa chọn cẩn thận những người xác thực có lợi ích không nhất quán, các chuỗi khối độc lập có thể đủ an toàn và trung lập.

Khi DoraHacks chào đón thêm nhiều Cosmos Lisk tham gia, một trường hợp sử dụng rõ ràng cho Vota dựa trên Lisk là bỏ phiếu cho kết quả hackathon. Ngoài DoraHacks, vai trò của Vota dựa trên chuỗi ứng dụng Cosmos còn hơn nhiều so với việc bỏ phiếu của các giám khảo hackathon.

Số lượng người xác thực trong Lisk Vota ít nhưng những người xác nhận được lựa chọn cẩn thận có thể cung cấp cơ sở hạ tầng đáng tin cậy.

Điều đáng chú ý là những giải pháp này không độc quyền. Các giải pháp khác nhau có thể giao nhau khi Vota phát triển. Ví dụ: nếu chúng tôi có phiên bản Lisk độc lập của Vota làm cơ sở hạ tầng chính, thì Lisk có thể gửi các giao dịch bổ sung tới L1 cho các trường hợp sử dụng yêu cầu xác minh giao dịch trên một L1 cụ thể.

Ẩn danh tốt hơn

Công việc nghiên cứu hiện đang được tiến hành để làm cho MACI trở nên đáng tin cậy hơn. MACI ban đầu đã đưa ra một giả định đáng tin cậy quan trọng rằng các quản trị viên không thể tham nhũng. Đây không phải là phổ quát. Để cải thiện điều này, có MPC-based [20] giải pháp và không dựa trên MPC [21] giải pháp. Hiện tại, DoraHacks đã xây dựng một phiên bản MACI ẩn danh dựa trên mã hóa có thể thay đổi ngẫu nhiên ElGamal do Kobe Guikan đề xuất ban đầu. [22] Đó là một vòng tài trợ nghiên cứu ETH nhỏ trên DoraHacks.io [23] đã được thử nghiệm trong .

Hiện tại, có thể hơi sớm để thúc đẩy việc áp dụng MACI ẩn danh trước khi bản thân MACI được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải tiếp tục nghiên cứu để giảm các giả định về niềm tin của các cơ chế bỏ phiếu chung.

Thêm tính năng ẩn danh cho MACI bằng cách thêm các hoạt động cho phép người dùng hủy kích hoạt và thay đổi khóa bí mật của họ mà quản trị viên không thể biết ai đã thêm khóa mới nào.

thanh toán GAS

Điều quan trọng là không cho rằng người dùng sở hữu tiền điện tử. Nếu mọi người dùng cần trả phí gas cho mỗi giao dịch, thì người dùng chuỗi khối sẽ bị giới hạn ở một số ít người. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khai thác MACI có thể gửi trước một mã thông báo có thể hoàn lại và trả tiền cho người dùng. Cơ chế này có thể được thực hiện thông qua các trạm xăng.

Bản thân trạm xăng là một hợp đồng thông minh cư trú trên Vota. Trước khi bắt đầu mỗi vòng, người điều khiển có thể chọn sử dụng hoặc không sử dụng. Bằng cách sử dụng trạm xăng, nhà điều hành gửi trước DORA vào hợp đồng thông minh và phí giao dịch liên quan đến một vòng cụ thể có thể được thanh toán thông qua trạm xăng.

Nhiều khả năng, Vota sẽ triển khai một trạm xăng mặc định và mọi người có thể triển khai các trạm xăng của riêng mình với logic thanh toán khác nhau theo yêu cầu.

Hợp đồng thanh toán Gas là sổ cái của số dư Gas cho mỗi vòng bỏ phiếu.

Tóm lại là

Các chuỗi khối có mục đích đặc biệt có thể phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng dành riêng cho ứng dụng, đặc biệt là các trường hợp sử dụng phi tài chính. Bỏ phiếu là một trong những vấn đề quan trọng nhất mà blockchain và mật mã không kiến thức có thể giúp cải thiện đáng kể. Cải thiện tính minh bạch và hiệu quả của việc bỏ phiếu có thể làm giảm xung đột quản trị trong xã hội loài người và cộng đồng blockchain, tăng năng suất trong thời gian dài. Các giao thức như MACI tạo ra một khuôn khổ gọn gàng cho các ứng dụng bỏ phiếu trên chuỗi khối, nhưng công nghệ bỏ phiếu vẫn cần nhiều việc phải cải thiện. Cụ thể, chúng tôi cần một cơ sở hạ tầng thân thiện với người dùng để làm cơ sở cho việc cải thiện lâu dài công nghệ bỏ phiếu và bài viết này trình bày chi tiết công việc trong tương lai.

Thẩm quyền giải quyết

Kleroterion：

Công nghệ bỏ phiếu có một lịch sử lâu dài:

Cuộc bầu cử "Brexit" năm 2019 của Vương quốc Anh:

Máy bỏ phiếu điện tử:

Kết quả bầu cử bị tranh cãi:

Chi phí xác nhận và xem xét kết quả biểu quyết có thể rất cao:

Ảnh chụp biểu quyết mã thông báo:

Bỏ phiếu đề xuất quản trị Cosmos:

KlaytnSquare:

Một đề xuất của KlaytnSquare:

Kế hoạch chi tiêu tài chính:

Biểu quyết bậc hai:

Tài chính bậc hai:

Bằng chứng kiến thức không:

MACI：

DoraHacks：

Bỏ phiếu:

Một "hack" đơn giản cho phép sử dụng hợp đồng CosmWasm:

Người gác chuông：

Giải pháp dựa trên MPC:

Giải pháp không dựa trên MPC:

Phiên bản MACI ẩn danh, được đề xuất bởi KobeGuikan:

Vòng tài trợ nghiên cứu ETH: