波卡如何解决区块链创新的大难题？

前言：波卡的平行链架构和共享安全致力于解决区块链的互操作性、扩展性、安全性等。波卡网络还没有发布，它在区块链世界呈现出一个美好的想象，它能否实现？年底开始慢慢揭晓。本文作者是polkadot，由“蓝狐笔记”社群的“HQ”翻译。

随着越来越接近准备在2019年第3季度发行的预定版本，Polkadot社区的兴奋情绪不断地被点燃。

我们知道开发者都在等待关于如何更好地应用polkadot的详细信息。如果我们还没有与您或您的项目建立联系，请联系加入我们的Riot或Twitter的在线社区。

这篇文章将阐述为什么我们相信Polkadot将成为一个领先的区块链开发平台，以及为什么开发者和项目团队对Polkadot感兴趣的原因。

Polkadot尝试解决目前区块链技术面临的许多重大问题，包括：

· 互操作性

· 扩展性

· 处理速度

· 安全性

· 隐私性

· 可开发性

· 治理

这篇文章将阐述polkadot是如何通过构建一个多链框架来解决这些问题的，这个多链框架可以让独立的区块链或托管的区块链之间（称之为平行链）实现互操作。

虽然平行链（parachains）比区块链具有更通用的底层结构，但我们的托管平行链架构，可以被视为一系列共享一个安全池的不同链，同时与其他区块链进行交互。

这种独特的体系结构使不同的区块链能够共享、并放大彼此的创新功能。

互操作性——连接区块链

自2009年比特币的创世区块诞生以来，区块链生态系统的创新蓬勃发展。即便如此，绝大多数的美元价值只集中在少数几条链上。将价值从一条链转移到另一条链，可能是许多区块链社区参与者最简单的愿望。目前，通过中心化交易所最容易实现这一点。有很多原因可以解释为什么这种交易模式不理想，但它背后存在更大的问题是：区块链生态系统由不同的、孤立的链组成。

让我们设想一下未来，任何任意信息，包括价值，都可以在不同的链之间传递。任意信息是指可以传输的任何类型的数据结构或数据。任意信息的相互通信，会让许多以前不可能实现的场景得以实现。例如，物联网设备可以将其数据输入到Oracle链，该链验证其完整性后，将该数据传输到保险DApp，并完成保险赔付。

使用相互连接的多条链，也将有助于将交易分散在更多的节点上，这将降低执行智能合约的成本，同时能够提高扩展性和去中心化。

扩展性——增加吞吐量

扩展性是阻碍DApp使用和开发的一个关键因素。开发者通常会倾向于拥有最大用户群体的项目，这样能够增强网络效应。这是一个明智的决定，但也增加了对主要网络的压力，同时也使得那些提供价值和独特创新的新项目更难进入区块链生态系统。

Polkadot的设计宗旨就是希望通过其托管的多平行链结构，来减轻这些“赢家通吃”的影响。平台的核心是中继链，中继链通过协调跨链交易，为整个平台提供共识机制，将不同的链连接在一起。

多平行链结构旨在提供一个水平扩展的解决方案，其中可以并行处理大量交易。Polkadot还允许平行链拥有可以为特定任务定制的状态机，以提高存储效率和处理速度。

一种可能是DApps可以有自己的专用的平行链。这意味着其他平行链可以有更简洁的状态机，因为智能合约的繁重工作将包含在一个专用的平行链中。DApp开发者可以从利用现有的、可扩展的平行链中获益，并且不必担心需要运行自己的链。

本地速度——执行Rust交易

除了可以获得水平扩展性之外，Polkadot还可以提高状态机的执行速度。为了理解这个是怎样发生的，我们接下来要介绍一种叫Substrate的技术，是Parity Technologies刚刚公布的产品。中继链和每条平行链都将使用Substrate来构建。

Substrate是用Rust语言编程的；但是，包含状态机的核心功能是用Webassembly（WASM）编程的。当执行核心功能时，有两种可能性：要么本地运行编译的Rust代码，要么通过WASM解释器来运行。

Rust允许快速执行（本地速度）代码，而Wasm提供了改进的灵活性，但每秒运行的数量很少。如果一个Polkadot节点是代码的最新版本（版本号存储在区块链上），那么它将以本地方式运行Rust代码；但是，如果一个节点的版本比链上显示的版本旧，那么它将使用Wasm解释器来执行代码。

旧节点不一定必须是最新版本：Wasm解释器的灵活性是指，可以通过检索存储在区块链的区块中的新状态，来更新状态机。虽然这比Rust慢，但基于Wasm的链却比EVM链要快。

核心功能的双重编码是用来避免硬分叉的技术之一：后面将在治理部分中解释这个内容。

定制状态机和切换到本地代码执行（或最坏情况下的Wasm）的组合，将显著提高处理速度。高处理速度将吸引Dapp开发者，因为他们需要满足那些已经习惯使用中心化服务器的用户。

安全——将现有的安全性注入新的区块链中

共识算法是拥有拜占庭容错性的PoS变体。验证节点为平台内的所有链提供安全性，包括中继链和所有平行链。这些节点检查所有区块的有效性。如果一个区块是正确的，那么验证者将“密封”该区块，并批准将该区块添加到链中。

验证者将在经济激励驱动下诚实行事，并按比例从DOTs中获得报酬。如果一个验证者行为不端或存在错误，他们抵押的DOT将被“削减”（减少）。

对平台的攻击与DOT的价值有关。如果DOT的价格较低，那么购买大量DOT来影响共识机制的结果，成本很低。这对于任何POS区块链都是如此；但是，由于区块链的公开性，大多数攻击很容易被发现。

当矿工或验证者迁移到新的链时，新的区块链会降低其他链的安全性。而Polkadot是不同的，当验证者密封所有链的区块时，它们可以被视为提供了一个“安全池”。因此，新的链可以利用已经提供的安全性，而无需提供自己的安全性。这将使得在不降低现有链的安全性的情况下进行实验。

添加或删除更多的平行链不需要添加更多的验证者。平台的安全性，独立于链的数量；但是，由更多的平行链带来的用户增加，可以增加平台的总经济价值，这有助于提供更大的经济安全。随着DOTs变得更昂贵，攻击共识算法的成本也将变得更昂贵。

更多的验证者将通过增加去中心化程度来增进网络的弹性。

数据隐私——私人交易和许可链

当前区块链面临一个的问题是，所有通过网络进行交易的数据都是公开的。但对于希望从使用区块链，但需要保持某些信息隐私的组织来说，显然这是个问题。既然GDPR已经生效，那么就更需要将数据保密。

为了解决这个问题，这些组织需要运行自己的区块链。单独运行这条链可以确保数据隐私，但不能从互操作性提供的共享功能中获益。在当前环境中，一个可能的解决方案是拥有一条授权证明（proof-of-authority）的侧链，这使得公链——以太坊上的交易能够包含加密数据。

Parity正在运行许可链和私人交易。欲了解更多信息，请查看他们的博客文章“私人交易、WebAssembly和许可：由能源网络基金会支持的、为能源区块链提供动力的新功能，”。

好消息是，在Polkadot上运行一个许可链相对比较容易。Parity为以太坊开发的私人交易技术，也可以应用在Polkadot的平行链上：可以自由地进行数据的私有传输，而不会失去互操作性。

可开发性——让开发者的生活更轻松

虽然可开发性对于区块链平台至关重要，但并不经常被讨论。在讨论产品设计时，我们经常会考虑可用性，但是对于应用程序平台来说，可开发性，才是吸引开发者基于该平台构建应用程序的最重要因素。

目前，开发团队必须为网络和共识机制编写大量代码，但实际上他们关心的，可能只是状态机的功能。 Substrate框架能够以更容易的方式创建不同类型的链。

开发者不必每次有灵感的时候都要全盘重来，他们可以使用Substrate构建一个平行链，从而能够花费更多的时间在产品设计和开发上。

治理——自适性和可升级的区块链管理

Polkadot使用了一种复杂的治理机制，能够使其按照利益相关者的最终要求，不断随时间发展。对协议的更改将通过链上治理系统进行处理，其结果具有约束力，但并非不可逆转。治理体系本身也可以由持币者来改变。

治理将基于：

· 全民投票

· 自适应的仲裁偏倚（避免了为了通过全民投票需要法定人数）

· 理事会（由12-24个当选账户组成，在没有人投票的情况下，由这些账户决定违约情况）

· 批准投票

请注意，最终的治理模型将在主网上线前确定。

Polkadot的治理模型是通过本文中提到的各种新机制来帮助实现的。这些机制包括：一个可升级并存储在链上的自适应状态转换功能。这是由平台无关的计算语言所定义的（如WebAssembly）。

Polkadot的治理体系完全是围绕利益相关者投票的理念而建立的。一个关键永久的规则是：

对协议的所有更改，必须通过权益加权的全民投票达成一致；超过50%的权益将始终控制网络。

请观看Gavin Wood在EdCon的演讲，深入了解Polkadot的治理体系。另请参阅这一页的图表说明。