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Polkadot
Polkadot
Polkadot 是一种网络协议，它能够跨区块链传输任意数据，包括代币。这使得跨链注册和跨链计算成为可能。它能够实现公共、开放、无需许可的区块链与私有、许可型区块链之间的数据传输。这使得开发能够利用来自私有区块链的许可数据在公共区块链上运行的应用程序成为可能。 [3][1]
Polkadot 的设计旨在使个人能够从第三方手中重新获得对其数字信息的控制权，从而实现一个安全网络，使数据免受中央机构和互联网垄断的控制。它为第一层区块链的发展提供了基础，有可能催生新的商业模式、服务、组织、社会和经济。Polkadot 旨在通过提供一种使不同的区块链能够在可扩展的生态系统中连接并促进安全的跨链通信的方式，来进一步发挥区块链技术的潜力。 [2][3]
历史
Polkadot白皮书由Gavin Wood博士于2016年发布，他是以太坊的联合创始人兼前CTO，也是Solidity的创建者。他与Robert Habermeier共同创立了Polkadot，Robert Habermeier是Thiel研究员，也是Rust社区的成员，在区块链、分布式系统和密码学方面拥有背景，以及Peter Czaban[24]，他是Web3基金会的技术总监，拥有牛津大学工程硕士学位，并在国防、金融、数据分析、机器学习和业务发展方面拥有背景。[3]
2017年，Wood博士共同创立了Web3基金会，用于研究和开发去中心化网络技术，包括Polkadot。Parity Technologies在Polkadot核心技术上完成了大部分开发工作，正如白皮书中所述，[10]由Wood博士和前以太坊安全主管Jutta Steiner共同创立。[5]
2019年，Polkadot代码库的第一个版本，被称为Kusama，作为一个未经审计的金丝雀网络发布。Kusama作为Polkadot技术的测试平台，并拥有自己独立的经济激励。Kusama网络是独立的，由其自己的去中心化社区指导。[5]
2020年5月，Polkadot创世区块作为具有单个Sudo（超级用户）帐户控制治理的权威证明（PoA）网络启动。随后，验证者加入了网络，并表示他们参与共识的意图。2020年6月，该网络演变为权益证明（PoS）网络。Sudo模块于2020年7月被移除，将链的治理权转移给代币（DOT）持有者，并由去中心化的验证者社区保护链的安全。[3][5]
概述
Polkadot为其主网启动采用了多阶段的部署策略。在第一阶段，Polkadot作为一个权威证明（PoA）平台运行，由Web3基金会的六个验证者管理网络。[6]
2020年6月，启动了权益证明实施的第二阶段，DOT持有者可以声明验证者位置并获得质押奖励。在此阶段举行了第一次验证者选举。[6]
2020年7月下旬，Polkadot的治理系统通过第三和第四阶段启用，见证了理事会和技术委员会的选举以及公共提案的接受。2020年8月，最后阶段批准了DOT代币的余额转移。[6]
Polkadot使用一种技术，允许专门的链/网络交换消息并与其他专门的链/网络通信。Polkadot技术包括四个核心功能：[2]
中继链
中继链是 Polkadot 的中心链，使用 Substrate 构建，[9] Parity 用于开发自定义区块链的框架。它是 Polkadot 的一个组成部分，负责网络共享安全、共识和跨链互操作性。中继链提供有限数量的交易类型，包括与治理机制交互和参与共识的方式。它的设计功能极简，主要目的是保护和协调整个系统。所有 Polkadot 验证者都在中继链上用原生代币 (DOT) 进行质押，并验证来自连接的平行链的交易。 [2]
平行链
Polkadot平行链是连接到中继链的独立的第一层区块链。每个平行链都有自己的设计、代币经济、功能和治理。Polkadot的网络安全由平行链共享，平行链不需要单独的验证者社区，并且能够在链之间交换数据以及代币。Polkadot的开发旨在使区块链能够专注于不同的特性和用例，从而提高效率、安全性和服务质量。 [2][4]
Parathreads
Parathread是使用按需付费模式连接到Polkadot的平行链，允许具有不同连接级别的区块链以低成本访问网络。Polkadot上的区块链能够根据其需求和中继链上平行链插槽的可用性，在作为平行链和Parathread之间切换。 [2][4]
桥梁
桥梁是一种特殊的平行链，允许 Polkadot 上的链和应用程序与外部网络（如 Ethereum 和 Bitcoin）连接和通信。Polkadot 生态系统中有两种类型的桥：
桥接模块
桥接模块允许非平行链充当“虚拟平行链”，同时扩展外部链或其他链的功能，并具有 Polkadot 的互操作性优势。
桥接合约
它们存在于支持智能合约的特定平行链上，连接 Polkadot 和任何其他具有智能合约能力或启用智能合约的区块链。 [2][4]
DOT 代币
DOT 是 Polkadot 网络的本地代币。它是在 Web3 基金会在 2017 年 10 月完成相对成功的 ICO 后创建的，通过出售 10,000,000 个 DOT 代币供应量的 50% 筹集了超过 1.4 亿美元。此次销售分为私募（筹集了超过 8000 万美元）和公募（筹集了剩余的资金）。[22]
2017 年 11 月 6 日，Parity 多重签名钱包中的一个漏洞被利用，其中包含超过 500,000 个 ETH，包括通过 Polkadot ICO 筹集的 1.4 亿美元以上的资金中的 9800 万美元。这些资金被冻结，以太坊 社区的辩论将决定这些资金是否可以或将会被追回。即使资金丢失，Parity 团队也不认为这会影响他们的开发路线图。[22]
尽管发生了这件事，Polkadot 还是进一步进行了两次私募。一次是在 2019 年，当时该基金会宣布已将 500,000 个 DOT（旧）代币出售给一个未公开的私人投资者群体，并成功筹集了 6000 万美元。第二次私募是在 2020 年夏季举行的，筹集了 3,982.07 个比特币 (BTC)，完成时估计价值 4276 万美元。[22][4][23]
DOT 代币的设计是在第一年具有 10% 的通货膨胀率，之后验证者和提名者的质押动态地决定通货膨胀率。[20] DOT 持有者将拥有：
- 充当验证者、收集者、提名者或渔民的能力。
- 参与 Polkadot 治理的能力。
- 通过对以 DOT 计价的区块包含进行投标，成为平行线程的收集者的能力。
- 参与与 Polkadot 的全局升级和/或变更相关的决策过程的能力。[21]
DOT 代币具有 3 个不同的用途：网络治理、质押 和绑定。[21][5]
治理
Polkadot 代币持有者对协议拥有完全控制权。所有在其他平台上专属于矿工的特权，都将赋予中继链参与者（DOT 持有者），包括管理协议升级和修复等特殊事件。
质押
Polkadot 使用提名权益证明 (NPoS) 技术。验证者由提名者选出，以保护 Polkadot 的多链生态系统，区块奖励在验证者和提名者之间分配。[11] DOT 可以在 Polkadot 上进行原生质押，也可以在非托管钱包、流动性质押/第三方池或托管交易所上进行质押。[11]
如何在Polkadot上进行原生质押
通过加入提名池
提名池是 Polkadot 质押系统的一项功能，允许用户将他们的 DOT 代币在链上集中在一起，以提名验证人并获得奖励。DOT 持有者可以加入提名池，最低限额为 1 DOT，池成员按比例分配奖励和惩罚。 [11][12]
直接提名
提名人选择值得信赖的验证人并获得奖励作为回报。如果选择的验证人行为不端，提名人可能会损失一部分抵押的 DOT。 [11]
开设提名池
有信心的用户可以开设自己的提名池，并允许其他人加入并集中他们的股份。 [11]
运行验证者
验证适用于更专业的技术用户，他们负责保护网络并在中继链上生成区块。验证者因良好行为而获得奖励，并可能因不良行为而损失 DOT。 [5][11]
绑定
新的平行链通过绑定代币来添加。过时或无用的平行链通过移除绑定的代币来移除。这是一种权益证明 (PoS)形式。
DOT是通货膨胀的，这意味着，与比特币不同，DOT没有最大数量。通货膨胀率不是固定的：它被设计为第一年10%。生成的DOT用于验证者奖励，剩余部分进入国库。生态系统中最小的账户单位是Planck，相当于0.0000000001 DOT。 [6][5][2][4]
Polkadot Treasury
Treasury 通过验证者奖励、交易费用和罚没（验证者恶意或不称职时支付的罚款）筹集资金。这些资金被分配用于网络和生态系统的运营，部分资金通过链上 Treasury 资金提案提供给社区支持的项目，这些提案由 Polkadot 理事会投票决定。 [2]
功能特性
Twin blockchain (Kusama)
Kusama (KSM) 是一个平台，类似于 Polkadot (DOT)，允许用户启动和运营自己的区块链。它被称为 Polkadot 的“金丝雀网络”，意味着新的代码和功能会在 Kusama 上进行测试，然后再在 Polkadot 上实施。Kusama 网络不是一个测试网，因为与测试网不同，它具有重要的经济价值。 [19]
Kusama 是 Polkadot 的沙盒环境，为开发者提供了更大的灵活性，可以在复制 Polkadot 主要设计的平台上试验他们的项目。Kusama 的主要目的是帮助测试过程，提供比 Polkadot 更宽松的法规，包括不太严格的治理参数。 [19]
并行处理
Polkadot可以并行处理交易。其他区块链，例如以太坊网络，单独执行交易，这可能导致更长的交易时间。为了提高交易速度，Polkadot使用其平行链将交易分散到更广泛的网络中。 [7]
Multichain
通常被称为第0层区块链，Polkadot通过两项关键发展为其他区块链的构建创建了基础设施：中继链和平行链。
GRANDPA
Polkadot 使用一种改进的权益证明（PoS）共识协议，称为提名权益证明（NPoS）。Polkadot 的 NPoS 模型允许参与者使用他们的代币对验证者进行投票，只有获得足够支持的验证者才能开始验证交易。
Polkadot 使用 GRANDPA（基于 GHOST 的递归祖先派生前缀协议）共识机制，以便能够一次处理数百万个区块，而不是以固定的速率验证区块。这样做，GRANDPA 允许 Polkadot 在区块链以最佳状态运行时快速结算交易，并在区块链性能不佳时弥补网络延迟。 [7][6]
Polkadot Fellowship
Polkadot Fellowship是由Gavin Wood发起的，通过Polkadot网络上托管的区块链逻辑管理和授权的，基于规则的排名会员制组织。[13]
Fellowship是一个主要实行自治的专家机构，其主要目标是代表那些体现和包含Polkadot网络和协议技术知识库的人。与当前的技术集体不同，它的设计旨在拥有更广泛的成员（即，能够与数万名成员良好合作），并且在准入门槛方面更低（在行政流程和专业知识期望方面）。成为Fellowship的候选成员就像存入一小笔押金一样简单。[14][15]
为了确保在如此广泛的成员基础上做出高质量的集体决策，成员会与一个等级相关联，以表明系统期望他们的意见是充分知情、具有健全的技术基础，并且符合Polkadot的利益的程度。Fellowship的成员可以对任何给定的Fellowship提案进行投票，成员的总体意见（按其等级加权）构成了Fellowship的审议意见。Fellowship投票的技术手段与Polkadot利益相关者在全民投票中投票的方式完全相同（Substrate pallet），并且具有相同的设施（多个轨道、敏捷委托等）。[15]
首个从Kusama到Polkadot的成功平行链迁移
Kusama被认为是Polkadot生态系统中团队的天然起点。它允许团队在升级到Polkadot中继链之前，完成早期开发、压力测试技术、吸引社区并建立合作伙伴关系。 [16]
2022年10月3日，KILT Protocol [17] 创造了历史，成为第一个完成从Kusama中继链到Polkadot中继链的完整迁移的平行链。这次迁移标志着一个重要的技术里程碑，也代表了平行链首次采用从Kusama到Polkadot的升级路径。这展示了Polkadot首创的“金丝雀网络”模型的一个重要用例，为Web3项目提供了一个在真实环境中进行技术压力测试并降低风险的场所，然后再升级到更稳定的生产网络。 [16]
这次历史性的迁移得益于Polkadot的技术栈，特别是跨链互操作性标准XCM [18] 和Parity Technologies开发的Solo-to-parachain pallet。XCM允许KILT在Kusama平行链上生成最后一个区块，然后在Polkadot平行链上生成第一个区块。Solo-to-parachain pallet允许KILT平行链切换网络。所有构建在KILT上的数据和服务保持不变。 [16]
Polkadot 2.0
2023年7月，Gavin Wood 在Polkadot Decoded大会的演讲中介绍了 Polkadot 2.0，强调了对新版本的视角转变。演讲讨论了从 比特币 到 以太坊 再到 Polkadot 的发展历程，这是一个可扩展性和能力增强的旅程。Polkadot 被描述为一台多核超级计算机，提供效率和可扩展性，重点是构建一个提供安全、无需信任和功能丰富的应用程序的系统。 [25]
在他的主题演讲中，Gavin Wood 概述了 Polkadot 2.0 的拟议变更，重点是动态采购“核心”以及 Polkadot 架构的范式转变。Wood 解释说，当前的“核心”租赁模式将被出售“核心时间”的系统所取代。这种方法通过两种类型的销售为开发者提供更大的灵活性：批量和即时。 [25]
Wood 说 Polkadot 2.0 将使用一种新的区块空间分配系统。该系统将比当前的租赁模式更灵活，允许开发者根据需要批量或按需购买区块空间。这位加密网络开发者表示，这将使新项目更容易进入 Polkadot 生态系统。他解释说，这些变化还将使 Polkadot 对采用 Web3 框架的 Web2 企业更具吸引力。 [26]
Polkadot 的 JAM 链
JAM，是 Join-Accumulate Machine（连接-累积机器）的缩写，代表了一种有望取代中继链的设计。它的名字来源于 CoreJAM，表示 Collect Refine Join Accumulate（收集、精炼、连接、累积），它概述了机器所体现的计算模型，该模型最初由 Gavin Wood 在 RFC 中描述。然而，在实际的链中，只执行 Join（连接）和 Accumulate（累积）功能，而 Collect（收集）和 Refine（精炼）过程则在链下进行。[27][28]
“JAM 是一种结合了 Polkadot 和 Ethereum 元素的协议。它是一种有望用更模块化、更简约的设计来取代中继链的途径。”
Web3 基金会补充说，JAM 将允许 Polkadot 运行通用的“服务”，即 智能合约 逻辑，以处理核心上的执行结果。平行链服务将运行现有的基于 Substrate 的平行链，这意味着开发者仍然可以使用 Substrate 来开发和部署他们的区块链。[27]
2024 年 4 月 18 日，Web3 基金会 (W3F) 联合 Gavin Wood 宣布设立 1000 万 DOT（7450 万美元）的奖金池；
“旨在促进 JAM 开发的多样性，JAM 是一种结合了 Polkadot 和 Ethereum 元素的协议，”该团队表示。[31]
“通过 JAM 实施者奖，W3F 正在寻求开发者来多样化和加强网络弹性。JAM 的关键特性之一是保证开发者无缝兼容。W3F 的使命是培育去中心化网络软件协议的前沿应用。”[29]
关于 JAM 实施者奖的目的，Web3 基金会表示：
“一个真正去中心化的协议应该能够支持多个客户端实现。JAM 实施者奖旨在通过资助和支持从一开始就为 JAM 实施做出贡献的项目来催化这一点。我们认为，支持各种编程语言的各种实现将加强生态系统的基础。它更广泛地分配了协议实施者的权力，并降低了一个实现中的错误导致整个网络崩溃的风险。”[29]
JAM 实施者奖将补充目前和未来的资金计划，这些计划支持 Polkadot 的生态系统和技术堆栈，例如去中心化期货、赠款和 Polkadot 的链上金库。[29]
如果 JAM 通过网络的链上治理机制被批准为 Polkadot 技术，该奖项将被激活。[29][30]
跨共识消息格式 (XCM)
跨共识消息格式，或 XCM，是一种用于在共识系统之间进行通信的消息格式和语言。 [32]
Polkadot 的主要功能之一是平行链和任何其他参与共识驱动系统之间的互操作性。XCM 是通过它发生复杂的跨共识交互的语言。两个区块链可以“说”XCM，以使用标准消息格式相互交互。 [32]
XCM 具有四个高级核心设计原则，它旨在遵循这些原则：
- 异步：XCM 消息不假定发送者会阻塞其完成。
- 绝对：XCM 消息保证能够及时、准确地按顺序传递和解释。一旦发送消息，就可以确定它将按照预期的方式进行处理。
- 非对称：默认情况下，XCM 消息没有让发送者知道消息已收到的结果 - 它们遵循“即发即弃”模式。任何结果都必须通过向原始发送者发送额外的消息来单独传达给发送者。
- 不可知：XCM 不对消息传递的共识系统之间的性质做任何假设。作为一种消息格式，XCM 应该可以在任何通过共识得出最终性的系统中使用。
这四个设计决策允许 XCM 消息成为一种可靠而方便的方式，可以正确地将一个共识系统的意图传达给另一个共识系统，而不会出现任何兼容性问题。
XCM 无法在系统之间发送消息。它是一种消息传输应如何执行的格式，类似于 RESTful 服务如何使用 REST 作为一种开发架构风格，其中 HTTP 请求包含执行某些操作的特定参数。此外，XCM 消息本身不被视为事务。XCM 描述了如何更改目标网络的状态，但消息本身并不执行状态更改。这部分与术语“异步可组合性”相关，它允许 XCM 消息绕过时间约束机制，例如链上调度和在正确的时间顺序内随时间执行。 [32]
XCM的核心功能
XCM是一个允许多跳、多网络通信的平台。它为跨共识消息传递引入了一些关键特性和补充，包括：
- 可编程性 - 具有对消息的期望的能力，从而实现更全面的用例、版本检查的安全调度、分支和NFT/资产支持。
- 功能性多链分解 - 定义机制以代表原始链跨引用其他链并执行操作（远程锁定）、这些消息的上下文/ID以及资产命名空间的能力。
- 桥接 - 引入通用位置的概念，该位置允许为多跳设置的全局共识系统提供基本参考。此位置高于父中继链或其他共识系统，如以太坊或比特币。
XCM提供的愿景的核心部分是改善链之间的通信，使系统平行链成为现实。例如，Polkadot中继链处理的不仅仅是平行链管理和共享安全性，还处理用户余额/资产、拍卖、治理和质押。[32]
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