波卡的平行鏈架構(gòu)和共享安全致力于解決區(qū)塊鏈的互操作性、擴(kuò)展性、安全性等。波卡網(wǎng)絡(luò)還沒有發(fā)布，它在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绯尸F(xiàn)出一個(gè)美好的想象，它能否實(shí)現(xiàn)？年底開始慢慢揭曉。

隨著越來(lái)接近準(zhǔn)備在2019年第3季度發(fā)行的預(yù)定版本，Polkadot社區(qū)的興奮情緒不斷地被點(diǎn)燃。

Polkadot嘗試解決目前區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的許多重大問(wèn)題，包括：

· 互操作性

· 擴(kuò)展性

· 處理速度

· 安全性

· 隱私性

· 可開發(fā)性

· 治理

這篇文章將闡述polkadot是如何通過(guò)構(gòu)建一個(gè)多鏈框架來(lái)解決這些問(wèn)題的，這個(gè)多鏈框架可以讓獨(dú)立的區(qū)塊鏈或托管的區(qū)塊鏈之間（稱之為平行鏈）實(shí)現(xiàn)互操作。

雖然平行鏈（parachains）比區(qū)塊鏈具有更通用的底層結(jié)構(gòu)，但我們的托管平行鏈架構(gòu)，可以被視為一系列共享一個(gè)安全池的不同鏈，同時(shí)與其他區(qū)塊鏈進(jìn)行交互。

這種獨(dú)特的體系結(jié)構(gòu)使不同的區(qū)塊鏈能夠共享、并放大彼此的創(chuàng)新功能。

互操作性——連接區(qū)塊鏈

自2009年比特幣的創(chuàng)世區(qū)塊誕生以來(lái)，區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新蓬勃發(fā)展。即便如此，絕大多數(shù)的美元價(jià)值只集中在少數(shù)幾條鏈上。將價(jià)值從一條鏈轉(zhuǎn)移到另一條鏈，可能是許多區(qū)塊鏈社區(qū)參與者最簡(jiǎn)單的愿望。目前，通過(guò)中心化交易所最容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。有很多原因可以解釋為什么這種交易模式不理想，但它背后存在更大的問(wèn)題是：區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)由不同的、孤立的鏈組成。

讓我們?cè)O(shè)想一下未來(lái)，任何任意信息，包括價(jià)值，都可以在不同的鏈之間傳遞。任意信息是指可以傳輸?shù)娜魏晤愋偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)。任意信息的相互通信，會(huì)讓許多以前不可能實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景得以實(shí)現(xiàn)。例如，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以將其數(shù)據(jù)輸入到Oracle鏈，該鏈驗(yàn)證其完整性后，將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖ｋU(xiǎn)DApp，并完成保險(xiǎn)賠付。

使用相互連接的多條鏈，也將有助于將交易分散在更多的節(jié)點(diǎn)上，這將降低執(zhí)行智能合約的成本，同時(shí)能夠提高擴(kuò)展性和去中心化。

擴(kuò)展性——增加吞吐量

擴(kuò)展性是阻礙DApp使用和開發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵因素。開發(fā)者通常會(huì)傾向于擁有最大用戶群體的項(xiàng)目，這樣能夠增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。這是一個(gè)明智的決定，但也增加了對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)的壓力，同時(shí)也使得那些提供價(jià)值和獨(dú)特創(chuàng)新的新項(xiàng)目更難進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)。

Polkadot的設(shè)計(jì)宗旨就是希望通過(guò)其托管的多平行鏈結(jié)構(gòu)，來(lái)減輕這些“贏家通吃”的影響。平臺(tái)的核心是中繼鏈，中繼鏈通過(guò)協(xié)調(diào)跨鏈交易，為整個(gè)平臺(tái)提供共識(shí)機(jī)制，將不同的鏈連接在一起。

多平行鏈結(jié)構(gòu)旨在提供一個(gè)水平擴(kuò)展的解決方案，其中可以并行處理大量交易。Polkadot還允許平行鏈擁有可以為特定任務(wù)定制的狀態(tài)機(jī)，以提高存儲(chǔ)效率和處理速度。

一種可能是DApps可以有自己的專用的平行鏈。這意味著其他平行鏈可以有更簡(jiǎn)潔的狀態(tài)機(jī)，因?yàn)橹悄芎霞s的繁重工作將包含在一個(gè)專用的平行鏈中。DApp開發(fā)者可以從利用現(xiàn)有的、可擴(kuò)展的平行鏈中獲益，并且不必?fù)?dān)心需要運(yùn)行自己的鏈。

本地速度——執(zhí)行Rust交易

除了可以獲得水平擴(kuò)展性之外，Polkadot還可以提高狀態(tài)機(jī)的執(zhí)行速度。為了理解這個(gè)是怎樣發(fā)生的，我們接下來(lái)要介紹一種叫Substrate的技術(shù)，是Parity Technologies剛剛公布的產(chǎn)品。中繼鏈和每條平行鏈都將使用Substrate來(lái)構(gòu)建。

Substrate是用Rust語(yǔ)言編程的；但是，包含狀態(tài)機(jī)的核心功能是用Webassembly（WASM）編程的。當(dāng)執(zhí)行核心功能時(shí)，有兩種可能性：要么本地運(yùn)行編譯的Rust代碼，要么通過(guò)WASM解釋器來(lái)運(yùn)行。

Rust允許快速執(zhí)行（本地速度）代碼，而Wasm提供了改進(jìn)的靈活性，但每秒運(yùn)行的數(shù)量很少。如果一個(gè)Polkadot節(jié)點(diǎn)是代碼的最新版本（版本號(hào)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上），那么它將以本地方式運(yùn)行Rust代碼；但是，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)的版本比鏈上顯示的版本舊，那么它將使用Wasm解釋器來(lái)執(zhí)行代碼。

舊節(jié)點(diǎn)不一定必須是最新版本：Wasm解釋器的靈活性是指，可以通過(guò)檢索存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈的區(qū)塊中的新狀態(tài)，來(lái)更新狀態(tài)機(jī)。雖然這比Rust慢，但基于Wasm的鏈卻比EVM鏈要快。

核心功能的雙重編碼是用來(lái)避免硬分叉的技術(shù)之一：后面將在治理部分中解釋這個(gè)內(nèi)容。

定制狀態(tài)機(jī)和切換到本地代碼執(zhí)行（或最壞情況下的Wasm）的組合，將顯著提高處理速度。高處理速度將吸引Dapp開發(fā)者，因?yàn)樗麄冃枰獫M足那些已經(jīng)習(xí)慣使用中心化服務(wù)器的用戶。

安全——將現(xiàn)有的安全性注入新的區(qū)塊鏈中

共識(shí)算法是擁有拜占庭容錯(cuò)性的PoS變體。驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)為平臺(tái)內(nèi)的所有鏈提供安全性，包括中繼鏈和所有平行鏈。這些節(jié)點(diǎn)檢查所有區(qū)塊的有效性。如果一個(gè)區(qū)塊是正確的，那么驗(yàn)證者將“密封”該區(qū)塊，并批準(zhǔn)將該區(qū)塊添加到鏈中。

驗(yàn)證者將在經(jīng)濟(jì)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)下誠(chéng)實(shí)行事，并按比例從DOTs中獲得報(bào)酬。如果一個(gè)驗(yàn)證者行為不端或存在錯(cuò)誤，他們抵押的DOT將被“削減”（減少）。

對(duì)平臺(tái)的攻擊與DOT的價(jià)值有關(guān)。如果DOT的價(jià)格較低，那么購(gòu)買大量DOT來(lái)影響共識(shí)機(jī)制的結(jié)果，成本很低。這對(duì)于任何POS區(qū)塊鏈都是如此；但是，由于區(qū)塊鏈的公開性，大多數(shù)攻擊很容易被發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)?shù)V工或驗(yàn)證者遷移到新的鏈時(shí)，新的區(qū)塊鏈會(huì)降低其他鏈的安全性。而Polkadot是不同的，當(dāng)驗(yàn)證者密封所有鏈的區(qū)塊時(shí)，它們可以被視為提供了一個(gè)“安全池”。因此，新的鏈可以利用已經(jīng)提供的安全性，而無(wú)需提供自己的安全性。這將使得在不降低現(xiàn)有鏈的安全性的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

添加或刪除更多的平行鏈不需要添加更多的驗(yàn)證者。平臺(tái)的安全性，獨(dú)立于鏈的數(shù)量；但是，由更多的平行鏈帶來(lái)的用戶增加，可以增加平臺(tái)的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這有助于提供更大的經(jīng)濟(jì)安全。隨著DOTs變得更昂貴，攻擊共識(shí)算法的成本也將變得更昂貴。

更多的驗(yàn)證者將通過(guò)增加去中心化程度來(lái)增進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的彈性。

數(shù)據(jù)隱私——私人交易和許可鏈

當(dāng)前區(qū)塊鏈面臨一個(gè)的問(wèn)題是，所有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交易的數(shù)據(jù)都是公開的。但對(duì)于希望從使用區(qū)塊鏈，但需要保持某些信息隱私的組織來(lái)說(shuō)，顯然這是個(gè)問(wèn)題。既然GDPR已經(jīng)生效，那么就更需要將數(shù)據(jù)保密。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，這些組織需要運(yùn)行自己的區(qū)塊鏈。單獨(dú)運(yùn)行這條鏈可以確保數(shù)據(jù)隱私，但不能從互操作性提供的共享功能中獲益。在當(dāng)前環(huán)境中，一個(gè)可能的解決方案是擁有一條授權(quán)證明（proof-of-authority）的側(cè)鏈，這使得公鏈——以太坊上的交易能夠包含加密數(shù)據(jù)。

Parity正在運(yùn)行許可鏈和私人交易。欲了解更多信息，請(qǐng)查看他們的博客文章“私人交易、WebAssembly和許可：由能源網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)支持的、為能源區(qū)塊鏈提供動(dòng)力的新功能，”。

好消息是，在Polkadot上運(yùn)行一個(gè)許可鏈相對(duì)比較容易。Parity為以太坊開發(fā)的私人交易技術(shù)，也可以應(yīng)用在Polkadot的平行鏈上：可以自由地進(jìn)行數(shù)據(jù)的私有傳輸，而不會(huì)失去互操作性。

可開發(fā)性——讓開發(fā)者的生活更輕松

雖然可開發(fā)性對(duì)于區(qū)塊鏈平臺(tái)至關(guān)重要，但并不經(jīng)常被討論。在討論產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)考慮可用性，但是對(duì)于應(yīng)用程序平臺(tái)來(lái)說(shuō)，可開發(fā)性，才是吸引開發(fā)者基于該平臺(tái)構(gòu)建應(yīng)用程序的最重要因素。

目前，開發(fā)團(tuán)隊(duì)必須為網(wǎng)絡(luò)和共識(shí)機(jī)制編寫大量代碼，但實(shí)際上他們關(guān)心的，可能只是狀態(tài)機(jī)的功能。 Substrate框架能夠以更容易的方式創(chuàng)建不同類型的鏈。

開發(fā)者不必每次有靈感的時(shí)候都要全盤重來(lái)，他們可以使用Substrate構(gòu)建一個(gè)平行鏈，從而能夠花費(fèi)更多的時(shí)間在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)上。

治理——自適性和可升級(jí)的區(qū)塊鏈管理

Polkadot使用了一種復(fù)雜的治理機(jī)制，能夠使其按照利益相關(guān)者的最終要求，不斷隨時(shí)間發(fā)展。對(duì)協(xié)議的更改將通過(guò)鏈上治理系統(tǒng)進(jìn)行處理，其結(jié)果具有約束力，但并非不可逆轉(zhuǎn)。治理體系本身也可以由持幣者來(lái)改變。

治理將基于：

· 全民投票

· 自適應(yīng)的仲裁偏倚（避免了為了通過(guò)全民投票需要法定人數(shù)）

· 理事會(huì)（由12-24個(gè)當(dāng)選賬戶組成，在沒有人投票的情況下，由這些賬戶決定違約情況）

· 批準(zhǔn)投票

請(qǐng)注意，最終的治理模型將在主網(wǎng)上線前確定。

Polkadot的治理模型是通過(guò)本文中提到的各種新機(jī)制來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)的。這些機(jī)制包括：一個(gè)可升級(jí)并存儲(chǔ)在鏈上的自適應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能。這是由平臺(tái)無(wú)關(guān)的計(jì)算語(yǔ)言所定義的（如WebAssembly）。

Polkadot的治理體系完全是圍繞利益相關(guān)者投票的理念而建立的。一個(gè)關(guān)鍵永久的規(guī)則是：

對(duì)協(xié)議的所有更改，必須通過(guò)權(quán)益加權(quán)的全民投票達(dá)成一致；超過(guò)50%的權(quán)益將始終控制網(wǎng)絡(luò)。