Polkadot
畅想一种异构的多链架构
介绍与概要
伸缩性：全球范围内花费了多少计算、带宽和存储的资源，来处理单个交易？峰值情况下能处理多少交易？
隔离性：多参与方对于应用的差异化需求，能否在同一个框架下接近最优程度地满足？
我们主要面向两个问题：伸缩性和隔离性。也就是说，我们相信Polkadot架构可以在这两个方面，提供有意义的改进。
合理的方向是：解耦共识组件和状态转换组件
Polkadot本身被设计成不提供任何内在的功能应用。它提供了中继链，在其上可以存在大量的可验证的、全局依赖的动态数据结构。我们称这些平行的结构化的区块链为平行链，尽管也不要求它们必须是一条链。
Polkadot提供了一个尽量简单的架构，把大部分的复杂性都放在了中间件上。可以向外扩展，会有非常大数量的平行链。这个系统拥有可伸缩的能力。
polkadot参与方
有四个基本的角色在维持Polkadot网络：收集人，钓鱼人，提名人，验证人。
1.验证人
验证人有最高权限，帮助在Polkadot网络里打包新区块。验证人需要抵押足够多的押金。不同的验证人小组一旦都确定性地批准了自己所属平行链的新块，他们就必须开始批准中继链自身的区块。这包括更新交易队列的状态、处理已批准的中继链的交易集合、批准最终的区块、吸收平行链的最终改变。在我们选择的共识算法下，会惩罚一个没有履行他们职责的验证人。最开始如果不是有意的错误，就只是会扣留他们的奖励，但如果是重复的错误会扣减他们的押金，例如双向签名或合谋提供一个非法区块等可证明的恶意行为，会导致他们丧失全部的押金。在某种程度上，验证人和目前PoW区块链的矿池相似。
2.提名人
提名人是一个拥有权益的群体，他们把安全性押金委托给验证人。他们没有更多的角色，除了通过有风险地投放资本来表示：他们信任某个特定的验证人可以代表他们维护整个网络。按照他们的入金比例，他们也会受到和验证人总押金同样比例的奖励和扣减。和下面的收集人一样，提名人和目前PoW网络的矿工相似。
3.收集人
交易收集人是帮助验证人制造有效的平行链区块的群体。他们会运行一个特定平行链的全节点，这也意味着他们有全部的必要信息，可以打包新块并执行交易，就跟目前PoW区块链的矿工一样。在正常情况下，他们会收集并执行交易，并创建一个”未密封”的区块，再加上一个零知识证明一起提交给一个或多个当前负责提议该平行链区块的验证人。我们希望看到收集人群体为了更多手续费，竞争性地去收集信息。在一段时间内，为了持续增长的份额收益奖励，这些收集人可能只服务于特定的验证人群体。或者自由职业的收集人也可以简单地创建一个市场，提供有效的平行链区块，而不是获得立即支付的竞争性份额奖励。同样地，去中心化的提名人群体也会允许多个有抵押的参与者来协调和分担验证人的职责。这种能力保证了参与的开放度，有助于成为更加去中心化的系统。
4.钓鱼人
不像其他的两个参与方，钓鱼人并不直接和区块打包的过程相关。他们是独立的“赏金猎人“，激励他们的是一次性的大额奖励。
准确地说，由于钓鱼人的存在，我们才能减少恶意行为的发生。钓鱼人只要及时举报并证明至少一个有抵押的参与方存在非法行为，他们就能获得奖励。非法行为包括对两个有相同父块的不同区块进行签名，或在平行链上批准一个无效区块。为了预防由于私钥泄露给钓鱼人所导致的过渡奖励，钓鱼人上报关于单个验证人的非法消息签名的基础奖励是从最小开始的，这个奖励会随着其他钓鱼人上报更多的非法签名而逐渐增加。钓鱼人某种程度上和目前区块链系统的全节点相似，他们所需要的资源相对较少，也没必要承诺稳定的在线时间和大的带宽。钓鱼人有如此大的不同，所以他们只需要提交很少的押金。这个押金用于预防浪费验证人计算时间和计算资源的女巫攻击。
跨链通信
Polkadot最关键的部分是跨链通信。跨链交易的问题可以用一个简单的队列机制解决，这个队列用梅克尔树来保证数据真实。中继链的任务是把交易从来源平行链的出口队列转移到目的平行链的入队列。
1.已转发的交易会在中继链上被引用，而不是中继链自身的交易。
2.为了预防一条平行链往另一条平行链发送垃圾交易，规定在前一个块结束后，发送每一个交易时，目标平行链的入队列不能太大。如果区块处理完后，入队列太大，那么目的平行链会被看做是饱和了，接下来的几个块里就不会再路由交易给它，直到入队列降到临界值以下。
3.这些队列在中继链上管理，允许各平行链相互决定他们的饱和度大小。如果再往停滞的目标链发送交易，这样就可以同步地报告失败了。
总结
我们提出了一个异构多链协议的可能方向，它是可伸缩的且能够向后兼容目前已存在的区块链网络。在这个协议下，各参与方为了自身利益共同创造了一个完整系统，它可以用非常自由的方式来扩展，而且没有目前那些普通区块链对用户的固有成本。我们给出了这个架构的大体轮廓，包括需要的参与方角色和他们需要做的操作。我们已经弄清楚了一个基本的设计，并讨论了它的优势和限制；我们未来的方向就是消除这些限制，向完全可伸缩的区块链方案迈进。
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