Polkadot解析之平行链 (Parachain)
发布于 3 个月前 作者 yuelipeng 194 次浏览 来自 Polkadot技术

原文:https://medium.com/polkadot-network/polkadot-the-parachain-3808040a769a 作者:Robert Habermeier,

Polkadot是为了实现去中心化扩展和交互的区块链项目。 在本文中,我们将介绍网络的主要部分之一:平行链Parachain。

区块链今天都是由两部分组成的标准形式。第一部分是共识算法,提供安全性。第二部分是状态机,在安全性之上赋予链的价值。以太坊、比特币和Zcash等都是用POW共识来保护,但其独特的状态机都是不同的,比如他们处理的交易类型和帐户的种类。设想一个开发人员,对一个新的区块链提出了一个好主意,可以提供高效的隐私和财富分配或其他一些令人兴奋的功能。但当开发者致力于实现这种独特的状态机时,他们也必须实现某种共识算法,当它们发布区块链时,也必须要与其他人竞争安全资源。这给开发新的区块链项目带来了更多开销和不安全性。

让我介绍一下平行链(Parachain)。平行链(可并行化的链)是更简单的区块链形式,它附着在由“中继链”提供的安全性上,而不是由自己提供安全。之所以称之为中继链,是因为它不仅可以为平行链提供安全性,而且可以保证它们之间可以安全地传递消息。平行链的一个关键特征是它们执行的计算本质上是异构独立的。对于使用图灵完备的通用智能合约的系统,他们无法确定哪些交易是相互冲突的,所以那些本可以并行化的交易通常也只能顺序执行,浪费了宝贵的计算时间。在平行链间划分明确的分界线,意味着我们可以立即执行所有交易,而不用担心产生冲突:如果我们有10条平行链,我们就可以享受相同的安全性来源,却执行10倍的工作任务。

高度专业化的平行链具有另一目的:它们可以为其领域特定的问题,来选用最高效的方法,设计数据存储和事务操作方案,而不会被限定到特定区块链的脚本语言或虚拟机中。在它们的内核中,像比特币脚本和EVM这样的模型可以兼顾交互性的目标而设计,但是使用这些模型的系统要支付所有部分的执行成本,而不仅仅是那些可以访问的来自在同一网络上运行的其他系统。相比之下,Polkadot的平行链通过异步消息传递进行通信,因此只需在平行链交汇的边界上支付数据交换的费用。

请注意,仍然可以创建一条平行链,提供一个完全通用的图灵完备智能合约框架。一个简单的例子就是由EVM提供支持的平行链。由于上述理由,这条平行链上执行该协议的合约,将同时受益且受制于以太坊智能合约的一般性和交互性。主要区别在于它完全是可选的。我们认为Polkadot集成了使用专用解决方案的能力,同时保留了使用一般性框架的能力。

平行链最有趣的用途之一是作为可扩展性的工具。可以在平行链上再创建平行链。这创建了一个树状结构,可用于执行高度分布式的计算,而不会降低根中继链本身的总体负担。主要问题是确保数据的可用性平行链区块意味着会伴随有效性证明,任何人都至少可以检查一段时间之内的。验证人负责需要确保他们验证区块证明的可用性。不幸的是,不可能(或至少是非常困难的)不把消息存储在链上,还能证明一些消息应该被发送。我们可以用大范围的声誉系统来避免这个问题:当相对信任方确定验证者扣留了数据时,将会受到惩罚。这也可以推广成硬币投票或多层次的法庭制度。为了降低恶意和虚假举报的有效性和实用性,每次不当行为的举报都应附带不可退还的资金。当足够多的人在监督计算时,第一级平行链上必需的数据通常是可用的。另一个缓解策略涉及到平行链的设计方式,即当平行链停滞或受到攻击时,可以提现出抵押的价值,但考虑到链同时在执行自动锁定资金或管理自身费用的智能合约,这就比较困难了。

也许一个更有趣的达到可扩展性的方法是使用零知识证明。如ZK-SNARKs或ZK-STARK这样的现代非交互式零知识证明,使我们能够证明具有一些已知和未知输入的程序正确执行了,并且知道该程序的输出没有泄漏隐私。这样的零知识证明常被用作隐私工具,但是它们也可以用于提高性能:令人惊讶的是,检查这种零知识证明的时间或多或少是恒定的,而不管程序的复杂性高低,一些证明的验证比程序的执行时间更短!这意味着即使非常复杂的交易,可能需要几个小时的处理,也可以在短时间内由链的验证人进行验证。不幸的是,生成零知识证明的计算和内存成本仍然高于普通用户的能力。在这些成本下降之前,零知识证明在实践中的使用将仍然是未来的事情。

但是,关于平行链的伟大之处在于他们是如此的通用。通过允许每个参与者定义判断自身有效性的方法,我们可以无缝地从我们目前的庞大的证明过渡到未来更轻更先进的证明。随着研究的开展,可以轻松地添加可以实现最新技术的辅助路线。这就是Polkadot的最终价值主张,归结为:它在正确的抽象层次上工作,在现在和未来没有任何不必要的开销。该系统的设计不仅可以适应任意的进步,而且还具有可扩展性,可以将可扩展性的最新发展整合到一起。

如果还有问题,可以在Twitter上找到我@rphmeier ,或者Gitter和Riot上的rphmeier。

关于更多Polkadot背后的信息,可以访问Parity Tech的网站:

Polkadot是一个Web3基金会的项目,访问他们的Polkadot网站:https://polkadot.network

译者注:比特币第一次打造出了公有共识系统,将货币发行和转账作为一个简单的示例应用,发明了去中心化的群体性协作方法。以太坊把区块链这个载体本身和上层通用应用进行了分离,也可以总结为Polkadot所说的将共识和状态机分离,但这两个逻辑概念还是在以太坊一条链内实现。Polkadot畅想了一种新的区块链形态,由单独的中继链去统一管理共识安全和数据交互,用百花齐放的平行链技术去满足各种应用需求,进一步分离共识和状态转换,这听起来和目前的区块链形态有很大不同,其实是个“链网”而不是条“区块链”。开发者目前是在单一虚拟机平台上写合约应用,未来可以先在统一共识平台上写某种虚拟机,再在自己创造的虚拟机平台上写应用。不同于目前大多区块链协议层项目要么是在比特币上增加隐私,要么是提高智能合约执行性能等这些量变的改善,Polkadot给区块链行业带来的可能是质变的新范式革命。

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