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引介 | Polkadot,区块链创新者的利器

Bae SuBae Su 2018-10-15 50 次 收藏0

随着 2019 年第三季度的预定发布日期临近,整个 Polkadot 社区的气氛愈发热烈了起来。

我们知道,在 Polkadot 到来之际,开发人员为做好充足的准备工作,正期待掌握更多详细信息。如果您或您的项目想与我们进行交流,请联系并加入我们在 RiotTwitter 上的在线社区。

我们为什么相信 Polkadot 会成为领先的区块链平台?开发人员和项目方为什么有兴趣基于 Polkadot 进行开发?这篇文章会带你找到答案。

Polkadot 正试图解决当今区块链面临的许多巨大问题,包括:

  • 互操作性
  • 可扩展性
  • 速度
  • 安全性
  • 隐私
  • 可开发性
  • 治理

本文将阐述 Polkadot 是如何通过多链框架解决这些问题的,该框架允许独立链或托管链(我们称之为平行链)进行交互操作。

虽然平行链实际上可以拥有比区块链更加通用的结构,但我们的托管平行链架构是由多种多样的链组成的,它们在与其他区块链相互通信时共享安全池。

这种独特的架构使不同的区块链可以共享功能,并且可以利用彼此的创新成果。

互操作性 —连接区块链

自比特币于 2009 年创立以来,区块链生态系统迎来了创新热潮。即便如此,大部分价值仅仅集中在一小部分链上。对于区块链社区中的许多人来说,实现链际价值转移或许是他们最单纯的愿望。如今,中心化交易所是最简单、但不是最理想的解决之道,这背后有很多原因,都指向了一个更大的问题:区块链生态系统由各不相同、彼此孤立的链组成。

我们期望在未来,包括价值在内的任何消息都可以在不同的链之间进行转移。任意消息指的是可传输的任何类型的数据结构或数据。一旦实现了任意消息的链际转移,我们就可以解锁大批之前无法实现的用例。例如,物联网设备可以先向预言机链提供数据来验证其完整性,然后再将数据传输到保险 dApp 来支付并结算保险理赔。

使用多种类型的链进行互联也有助于将交易负载分散到更多节点上,这样可以降低执行智能合约的成本,同时增强可扩展性和去中心化。

可扩展性—提高吞吐量

可扩展性是阻碍 dApp 使用和发展的关键障碍。开发人员倾向于加入用户基础最大且最活跃的区块链,从而加强网络效应。这虽然不失为一个明智的决定,但它增加了最活跃的区块链网络上的压力,同时对于提供价值和独特创新技术的新链来说,进入区块链生态系统变得更难了。

Polkadot 平台旨在通过托管多平行链架构来缓和“赢家通吃”效应。该平台的核心是中继链,它通过协调跨链交易将多个链联接到一起,并且为整个平台提供共识机制。

多平行链架构旨在提供水平扩展方案,实现大批量交易的并行处理。 Polkadot 同时也允许平行链拥有可针对特定任务定制的状态机,这将提升存储效率和速度。

一种可能性是 dApp 可以拥有自己独有的、专用的平行链。这意味着其他平行链的状态机可以设计得更简单,因为有一条专门的平行链处理繁重的智能合约工作。dApp 开发人员可以直接利用现有的可扩展平行链,无需再费心运行自己的链。

原生速度—使用 Rust 语言进行交易

除了水平扩展所带来的好处之外, Polkadot 还将通过状态机提供更高的执行速度。为解释其背后原理,我们要提到一种名为 Substrate 的新技术,这是 Parity 科技最近推出的产品。中继链和每条平行链都会通过 Substrate 技术构建。

Substrate 是用 Rust 语言编写的;但是构成状态机的核心功能用的是 WebAssembly(Wasm)语言。当核心功能执行时,存在两种可能性:使用编译过的 Rust 代码原生运行,或者通过 Wasm 解释器运行。

Rust 允许快速(原生速度)代码执行,而 Wasm 虽然提供了更高的灵活性,但每秒的执行次数较低。如果是最新版本的代码(版本号被存储在区块链中), Polkadot 节点将在 Rust 中原生地运行代码;然而,如果节点版本比链上的其他节点旧,就会使用 Wasm 解释器执行代码。

旧版本节点不必使用最新的版本:Wasm 解释器所提供的灵活性指的是,可以通过检索存储在区块中的新的状态转换函数来更新状态机。虽然比 Rust 慢,但相较于 EVM 链,基于 Wasm 的链更快

核心功能的双重编码是用来避免硬分叉的技巧之一:在下文的治理部分会做出解释。

将自定义状态机和原生代码执行(或者最坏情况下,Wasm )的切换结合起来能够实现明显的增速。如果有 dApp 开发人员需要吸引习惯于中心化服务器速度的用户,速度快应该是一大亮点。

安全性 —新的区块链可以利用已有安全性

底层的共识算法是一种拜占庭容错的 PoS 变体。验证者节点为平台内的所有链提供安全性,包括中继链及所有的平行链。这些节点检查所有区块的合法性。如果区块没问题,验证者就将该区块“密封”,并批准将该区块添加到链上。

出于经济激励,验证者会诚实行事,并通过按比例收取 DOT 币的方式来获得奖励。如果验证者出现恶意或错误的行为,他们拥有的 DOT 币权益将被“削减”(减少)。

针对平台的攻击与 DOT 币的价值有关。如果 DOT 币的价格很低,可以以很低的成本购买大量 DOT 币来影响共识机制的结果。任何 POS 区块链都存在这样的风险;但是,由于区块链的公开性,绝大多数攻击应该很容易就能发现。

一般而言,当矿工或者验证者迁移到新的区块链上时,其他链的安全性会降低。 Polkadot 则不同。当验证者密封所有链的区块后,相当于提供了一个“安全池”。因此,新链可以利用已有的安全性,而不用自己提供安全性。这可以在不降低现有链安全性的情况下进行试验。

增加或减少平行链不需要更多的验证者。平台的安全性大体上与链的数量无关;然而,由于平行链数量的增加,用户群的增长可以增加平台的总经济价值,这有助于提供更高的经济安全性。随着 DOT 币价格的升高,攻击共识算法的成本也会相应增加。

越来越多的验证者将通过提高去中心化程度来增强网络弹性。

数据隐私— 私有交易和许可链

当前区块链的一个问题是,所有通过网络进行交易的数据都是公开的。这对于那些希望使用区块链,但需要将某些信息保密的组织来说是个问题。由于《通用数据保护条例》(GDPR)已经生效,数据私有化的需求就更大了。

要解决这个问题,组织需要运行他们自己的区块链。独立运行区块链可以确保数据隐私,但无法从互操作性提供的共享功能中受益。在当前环境中,一种可能实现的解决方案是,创建一条实行权威证明模式的侧链。这使得以太坊公有链上的交易能够包含加密数据。

Parity 已经在研究许可链及私有交易了。欲知详情,请阅读他们博客文章《私有交易、WebAssembly 和许可:由 Energy Web 基金会支持的新功能,为能源行业打造区块链》

好消息是在 Polkadot 上运行许可链会相对容易一些。Parity 为以太坊开发的私有交易技术也可以用于 Polkadot 上的平行链。这样就可以以私密方式传输数据,并且不会失去互操作性带来的好处。

可开发性——减轻开发人员的工作负担

虽然可开发性对于区块链平台至关重要,但很少会被拿来讨论。当我们谈论产品设计时,更多会考虑的是可用性,但是对于 App 平台来说,可开发性是吸引开发人员在平台上构建并投放 APP 的重中之重。

目前,开发人员团队必须为网络和共识等内容编写大量代码,但他们真正关心的只是状态机的功能。Substrate 框架可以让开发人员以一种更简单的方式创建不同类型的链。

每次灵感来袭时,开发人员都不必另起炉灶。他们可以使用 Substrate 建立一条平行链,因此可以花更多的时间专注于产品设计和开发。

治理 — 自适应和可升级的区块链管理

Polkadot 采用精密的治理机制,可以在利益相关者的最终要求下,随着时间的推移稳步发展。对协议的更改将通过链上治理系统处理,其结果具有约束力,但并非不可逆。治理系统自身可以由代币持有者改变。

治理模型将基于以下几点:

  • 公投
  • 自适应仲裁偏差(因此不需要仲裁来确认公投结果)
  • 理事会(由 12-24 个获选账户组成,决定无人投票之时采取的默认情况)
  • 赞成投票制

请注意,最终的治理模型要等到网络发布前期才会敲定。

Polkadot 的治理模型是通过本文提到的多种新机制实现的。这些机制包括可升级并存储在链上的自适应状态-转换函数。这是由与平台无关的计算语言(即 WebAssemly )定义的。

Polkadot 的治理体系完全围绕权益者票决的理念而建立。它始终遵循的一大关键规则是:

所有对协议的修改都必须在以权益决定权重的公投中达成共识;拥有超过半数的权益即获得网络的控制权。

如果您想更加深入地了解 Polkadot 的治理体系,请观看 Gavin Wood 在 EdCon 上的演讲

下一阶段

Polkadot 的下一个概念证明将在未来几个月内发布。POC-2 将包含平行链的框架并拥有在中继链上集中安全性的能力。请持续关注后续更新。

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