波卡聯合創始人 Robert :平行鏈是一種區塊鏈更簡單的形式

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Polkadot 是一個用於可擴充套件的去中心化計算和互操作性的區塊鏈。在本文中,我們將研究這個網路的一個主要部分:平行鏈。

今天的區塊鏈以一種相當標準的形式出現,由兩部分組成。第一部分是共識演算法,它提供了安全性。第二部分是狀態機,它提供了值得在其上獲得安全性的鏈的各個方面。以太坊、比特幣、Zcash 和其他加密貨幣都受到工作量證明(PoW)與其各種變體共識的保護,但它們處理的交易型別和賬戶(構成其唯一狀態機的事物)都是不同的。想象一下,一個開發者想出了一個新區塊鏈的好想法,它可以提供有效的隱私保護、財富分配或其他一些令人興奮的功能。當開發人員致力於實現這個獨特的狀態機時,他們還必須實現某種共識演算法,並且當他們啟動鏈時,它必須與其他鏈競爭安全資源。這給開發新的區塊鏈專案帶來了成本和不安全感。

我來介紹一下平行鏈。平行鏈(可並行化的鏈)是區塊鏈的一種更簡單的形式,它連線到由“中繼鏈”提供的安全性上,而不是自己提供安全性。之所以稱之為中繼鏈,是因為它不僅為附加的平行鏈提供了安全性,而且還提供了它們之間安全訊息傳遞的保證。平行鏈的一個關鍵特性是它們執行的計算本質上是獨立的。圖靈完備的智慧合約的完全通用的系統在確定哪些交易將彼此“衝突”時會遇到問題,這意味著可能並行化的交易會按順序執行,從而浪費了寶貴的計算時間。在平行鏈之間劃清界限意味著我們可以一次執行所有的平行鏈而不用擔心“衝突” —— 如果我們有 10 個平行鏈,我們可以使用相同的安全源執行 10 倍的工作。

高度專業化的平行鏈還有另一個目的它們可以針對其問題領域以最有效的方式實現資料儲存和交易操作,而不會陷入特定於區塊鏈的指令碼語言或虛擬機器中。在他們的核心,諸如比特幣指令碼和 EVM 之類的模型在設計時就考慮到了互操作性的目標,但是,使用這些模型的系統要為其實現的所有部分支付更高的執行成本,而不僅僅是那些可以從執行在同一網路上的其他系統訪問的部分。相比之下,Polkadot 平行鏈透過非同步訊息傳遞相互通訊,因此只在平行鏈相交的邊界處支付資料一致性的成本。

請注意,你仍然可以建立一個為完全通用的、圖靈完備的智慧合約提供框架的平行鏈。一個簡單的例子是由 EVM 驅動的平行鏈。基於上述原因,在這個平行鏈部署的合約既會受益於以太坊智慧合約的通用性和互操作性,也會因其而帶來不便。最主要的區別是,它是完全選擇加入的。我們認為 Polkadot 能夠整合重點解決方案的同時,還可以保留使用非常通用的框架作為其最強大特性之一 —— 可選性。

平行鏈的一個最有趣的用例是作為可伸縮性的工具。可以建立具有自己的平行鏈的平行鏈,等等。這建立了一個樹狀結構,可以用於執行高度分散式的計算,而不會減少根中繼鏈本身的總體負擔。主要的問題是確保資料的可用性 —— 平行鏈區塊意味著要有一個有效性的證明,任何人都可以在至少一段時間內檢查。驗證人負責確保他們驗證的塊證明仍然可用。不幸的是,如果沒有在鏈上刪除訊息,就無法(或者至少非常困難)證明應該被髮送的訊息沒有被髮送。我們可以在很大程度上透過聲譽保證來避免這個問題:當相對可信的一方指出驗證人隱瞞資料時,他們可能會受到懲罰。這也可以推廣到硬幣投票制度或多層法院。為了降低惡意虛假報道的有效性和實用性,每一次不良行為的報道都應該伴隨著不可退還的資金銷燬。當有足夠多的人在計算時,就像在一級平行鏈的情況下,通常會獲得必要的資料。另一種緩解策略是設計平行鏈,當鏈出現停滯或受到攻擊時,儲存的價值可以被提取,儘管當鏈執行智慧合約鎖定資金或自動管理自己的費用時,這是困難的。

對於可伸縮性,一種更有趣的方法可能是使用零知識(ZK)證明。現代的非互動式 ZK 證明,如ZK- snarks 或 ZK- starks,允許我們檢查具有一些已知輸入和一些未知輸入的已知程式是否正確執行的證明,並在不洩露任何關於私人輸入的資訊的情況下了解該程式的輸出是什麼。最常見的,像這樣的 ZK 證明被稱為隱私工具,但它們也可以用於效能。令人驚訝的是,不管程式本身的複雜性如何,檢查這種零知識證明的時間或多或少是恆定的,有些證明在比相應程式執行所花費的時間更少的時間內進行證明!這意味著,即使是可能需要數小時處理的極其複雜的交易,鏈的驗證人也可以在很短的時間內驗證。不幸的是,建立 ZK 證明的計算和記憶體成本仍然高於普通使用者的可行性。在這些成本降低之前,實踐 ZK 證明仍將是未來的事情。

但是,關於平行鏈的偉大之處在於它們是如此的通用。透過允許每個平行鏈定義其自身有效性的概念,我們可以從當前的龐大證明無縫過渡到將來的更輕,更高階的證明。隨著分片研究的發展,可以輕鬆新增實施最新技術的平行鏈。最終,這就是 Polkadot 的價值主張:它處於正確的抽象層,可以在現在和將來使用,而沒有任何不必要的成本。該系統的設計不僅可以適應任意進度,而且還具有可擴充套件性,可以毫不費力地整合可擴充套件性方面的最新發展。

原文連結:https://medium.com/polkadot-network/polkadot-the-parachain-3808040a769a

翻譯:波卡第一中文社羣 PolkaWorld

作者:Robert Habermeie,來源:PolkaWorld

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