[Paper] Proof of Commitment：以人为中心的资源用于Permissionless Consensus

Source: arXiv - 2601.04813v1

概述

本文介绍了 Proof of Commitment (PoCmt)，一种全新的共识原语，它用 实时的人类参与 替代传统的“稀缺”资源——工作量证明中的 CPU 周期或权益证明中的代币持有。通过将验证者的权力绑定到身份能够提供的持续人类注意力的数量，PoCmt 使得创建大量 Sybil 身份变得 成本高昂，为无许可区块链提供线性成本的安全模型。

关键贡献

• 以人为中心的稀缺模型: 将人类注意力形式化为一种不可并行的资源，且无法在不同身份之间廉价地细分。
• 人类挑战预言机: 一个轻量级、绑定身份的服务，发布时间敏感的挑战，确保每个验证者必须主动参与才能获得或保持投票权。
• 成本理论分离: 证明并行资源（CPU、质押）可以实现零边际Sybil成本，而PoCmt对每增加一个身份强制线性成本。
• 加权骨干安全性分析: 表明在标准部分同步模型下，PoCmt满足安全性、活性以及 承诺比例公平。
• 仿真验证: 通过大量实验表明，攻击者唯一的实际瓶颈是人类时间容量，验证了理论上的公平性和漂移特性。

方法论

1. 承诺状态定义 – 每个验证者维护一个状态，聚合三类信号：(a) 累计的人类努力（例如，已解决的挑战），(b) 协议参与（签名的区块、投票），以及 (c) 在线可用性（持续连接窗口）。
2. 人类挑战预言机 (HCO) – HCO 定期发布短时效、针对特定身份的谜题（例如 CAPTCHA、简单交互任务）。在有效窗口内解决挑战会增加验证者的承诺分数。由于挑战有时间限制，单个人在单位时间内只能解决有限数量。
3. 领袖选举与投票 – 验证者按其承诺分数比例被选中。协议沿用了经典的 BFT 风格视图切换和区块最终性机制，但每票的权重现在是人类时间的函数，而非计算能力或质押。
4. 理论分析 – 使用加权骨干框架，作者证明只要总的诚实承诺超过对手的承诺，系统即可容忍至多 f 个拜占庭验证者。他们还构建了一个成本模型，展示线性 Sybil 成本。
5. 实证模拟 – 自定义模拟器模拟人类时间限制（例如，每人每天 8 小时）和对手策略（机器人辅助挑战、众包）。结果展示了承诺漂移（验证者在无活动情况下分数衰减的速度）以及在异构人类参与者之间的公平性。

结果与发现

• 线性 Sybil 成本： 添加 k 个身份需要在每个挑战窗口中消耗 k × 人力时间，从而消除在 PoW/PoS 中出现的“搭便车”效应。
• 安全性与活性： 在部分同步模型下，协议保证诚实的承诺权重 > 对手的权重 ⇒ 在有界时间内实现共识最终性。
• 承诺比例公平性： 验证者获得的区块奖励与其实际贡献的人力努力成比例，防止出现“富者更富”的动态。
• 仿真结果： 当对手的总人力时间被限制（例如 40 小时/周）时，即使有 30 % 的身份是 Sybil，网络仍能保持 >90 % 的诚实区块被纳入。承诺分数会以可预测的方式衰减，鼓励定期参与。

实际影响

• 以人为本的去中心化应用：已经需要用户交互的平台（例如社交网络、协作知识库）可以嵌入 PoCmt，以在不消耗电力或锁定资本的情况下确保共识安全。
• 降低能源足迹：通过消除大量挖矿，PoCmt 为无许可账本提供了更环保的替代方案，符合可持续发展目标。
• 抗 Sybil 身份系统：需要低成本、去中心化身份验证的服务（例如声誉系统、DAO 投票）可以利用 HCO 作为轻量级的 Sybil 过滤器。
• 激励参与：开发者可以设计 UI/UX 流程，将日常用户操作（例如快速答题）转化为获取共识的事件，把“空闲时间”转化为安全价值。
• 混合设计：现有的 PoW/PoS 链可以将 PoCmt 作为二层（例如用于治理或侧链），在不彻底改造共识引擎的前提下，提供额外的 Sybil 攻击防护。

限制与未来工作

• Human Availability Variability: 该模型假设活跃参与者池相对稳定；突发下降（例如假期）可能暂时降低安全余量。
• Challenge Design & Usability: 设计既仅限人类又低摩擦的挑战并非易事；过于繁重的任务可能阻碍参与。
• Adversarial Crowdsourcing: 虽然论文对人类时间有限进行建模，但成熟的攻击者可能将挑战外包给付费众包（例如微任务平台），从而可能降低线性成本因素。
• Scalability of the Oracle: Human Challenge Oracle 必须在网络规模上发布并验证挑战；未来工作应探索去中心化或分片的 Oracle 架构。
• Integration with Existing Protocols: 需要更多研究将 PoCmt 与已建立的 BFT 或 Nakamoto‑style 共识机制融合，解决检查点、分叉处理以及跨链互操作性等问题。

Proof of Commitment 开辟了一条有前景的道路，使 人类注意力成为无许可系统的安全支柱，提供了对 Sybil 抵抗的新视角，可能重塑去中心化网络的经济学。

作者

• Homayoun Maleki
• Nekane Sainz
• Jon Legarda

论文信息

• arXiv ID: 2601.04813v1
• 类别: cs.DC
• 发布时间: 2026年1月8日
• PDF: 下载 PDF