波卡聯(lián)合創(chuàng)始人 Robert ：平行鏈?zhǔn)且环N區(qū)塊鏈更簡單的形式

Polkadot 是一個(gè)用于可擴(kuò)展的去中心化計(jì)算和互操作性的區(qū)塊鏈。在本文中，我們將研究這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要部分：平行鏈。

今天的區(qū)塊鏈以一種相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)，由兩部分組成。第一部分是共識(shí)算法，它提供了安全性。第二部分是狀態(tài)機(jī)，它提供了值得在其上獲得安全性的鏈的各個(gè)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(shí)的保護(hù)，但它們處理的交易類型和賬戶（構(gòu)成其唯一狀態(tài)機(jī)的事物）都是不同的。想象一下，一個(gè)開發(fā)者想出了一個(gè)新區(qū)塊鏈的好想法，它可以提供有效的隱私保護(hù)、財(cái)富分配或其他一些令人興奮的功能。當(dāng)開發(fā)人員致力于實(shí)現(xiàn)這個(gè)獨(dú)特的狀態(tài)機(jī)時(shí)，他們還必須實(shí)現(xiàn)某種共識(shí)算法，并且當(dāng)他們啟動(dòng)鏈時(shí)，它必須與其他鏈競(jìng)爭(zhēng)安全資源。這給開發(fā)新的區(qū)塊鏈項(xiàng)目帶來了成本和不安全感。

我來介紹一下平行鏈。平行鏈（可并行化的鏈）是區(qū)塊鏈的一種更簡單的形式，它連接到由“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?yàn)樗粌H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消息傳遞的保證。平行鏈的一個(gè)關(guān)鍵特性是它們執(zhí)行的計(jì)算本質(zhì)上是獨(dú)立的。圖靈完備的智能合約的完全通用的系統(tǒng)在確定哪些交易將彼此“沖突”時(shí)會(huì)遇到問題，這意味著可能并行化的交易會(huì)按順序運(yùn)行，從而浪費(fèi)了寶貴的計(jì)算時(shí)間。在平行鏈之間劃清界限意味著我們可以一次執(zhí)行所有的平行鏈而不用擔(dān)心“沖突” —— 如果我們有 10 個(gè)平行鏈，我們可以使用相同的安全源執(zhí)行 10 倍的工作。

高度專業(yè)化的平行鏈還有另一個(gè)目的：它們可以針對(duì)其問題領(lǐng)域以最有效的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交易操作，而不會(huì)陷入特定于區(qū)塊鏈的腳本語言或虛擬機(jī)中。在他們的核心，諸如比特幣腳本和 EVM 之類的模型在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了互操作性的目標(biāo)，但是，使用這些模型的系統(tǒng)要為其實(shí)現(xiàn)的所有部分支付更高的執(zhí)行成本，而不僅僅是那些可以從運(yùn)行在同一網(wǎng)絡(luò)上的其他系統(tǒng)訪問的部分。相比之下，Polkadot 平行鏈通過異步消息傳遞相互通信，因此只在平行鏈相交的邊界處支付數(shù)據(jù)一致性的成本。

請(qǐng)注意，你仍然可以創(chuàng)建一個(gè)為完全通用的、圖靈完備的智能合約提供框架的平行鏈。一個(gè)簡單的例子是由 EVM 驅(qū)動(dòng)的平行鏈?；谏鲜鲈?，在這個(gè)平行鏈部署的合約既會(huì)受益于以太坊智能合約的通用性和互操作性，也會(huì)因其而帶來不便。最主要的區(qū)別是，它是完全選擇加入的。我們認(rèn)為 Polkadot 能夠集成重點(diǎn)解決方案的同時(shí)，還可以保留使用非常通用的框架作為其最強(qiáng)大特性之一 —— 可選性。

平行鏈的一個(gè)最有趣的用例是作為可伸縮性的工具。可以創(chuàng)建具有自己的平行鏈的平行鏈，等等。這創(chuàng)建了一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，可以用于執(zhí)行高度分布式的計(jì)算，而不會(huì)減少根中繼鏈本身的總體負(fù)擔(dān)。主要的問題是確保數(shù)據(jù)的可用性 —— 平行鏈區(qū)塊意味著要有一個(gè)有效性的證明，任何人都可以在至少一段時(shí)間內(nèi)檢查。驗(yàn)證人負(fù)責(zé)確保他們驗(yàn)證的塊證明仍然可用。不幸的是，如果沒有在鏈上刪除消息，就無法（或者至少非常困難）證明應(yīng)該被發(fā)送的消息沒有被發(fā)送。我們可以在很大程度上通過聲譽(yù)保證來避免這個(gè)問題：當(dāng)相對(duì)可信的一方指出驗(yàn)證人隱瞞數(shù)據(jù)時(shí)，他們可能會(huì)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(bào)道的有效性和實(shí)用性，每一次不良行為的報(bào)道都應(yīng)該伴隨著不可退還的資金銷毀。當(dāng)有足夠多的人在計(jì)算時(shí)，就像在一級(jí)平行鏈的情況下，通常會(huì)獲得必要的數(shù)據(jù)。另一種緩解策略是設(shè)計(jì)平行鏈，當(dāng)鏈出現(xiàn)停滯或受到攻擊時(shí)，存儲(chǔ)的價(jià)值可以被提取，盡管當(dāng)鏈執(zhí)行智能合約鎖定資金或自動(dòng)管理自己的費(fèi)用時(shí)，這是困難的。

對(duì)于可伸縮性，一種更有趣的方法可能是使用零知識(shí)(ZK)證明?，F(xiàn)代的非交互式 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序是否正確執(zhí)行的證明，并在不泄露任何關(guān)于私人輸入的信息的情況下了解該程序的輸出是什么。最常見的，像這樣的 ZK 證明被稱為隱私工具，但它們也可以用于性能。令人驚訝的是，不管程序本身的復(fù)雜性如何，檢查這種零知識(shí)證明的時(shí)間或多或少是恒定的，有些證明在比相應(yīng)程序執(zhí)行所花費(fèi)的時(shí)間更少的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行證明！這意味著，即使是可能需要數(shù)小時(shí)處理的極其復(fù)雜的交易，鏈的驗(yàn)證人也可以在很短的時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證。不幸的是，創(chuàng)建 ZK 證明的計(jì)算和內(nèi)存成本仍然高于普通用戶的可行性。在這些成本降低之前，實(shí)踐 ZK 證明仍將是未來的事情。

但是，關(guān)于平行鏈的偉大之處在于它們是如此的通用。通過允許每個(gè)平行鏈定義其自身有效性的概念，我們可以從當(dāng)前的龐大證明無縫過渡到將來的更輕，更高級(jí)的證明。隨著分片研究的發(fā)展，可以輕松添加實(shí)施最新技術(shù)的平行鏈。最終，這就是 Polkadot 的價(jià)值主張：它處于正確的抽象層，可以在現(xiàn)在和將來使用，而沒有任何不必要的成本。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅可以適應(yīng)任意進(jìn)度，而且還具有可擴(kuò)展性，可以毫不費(fèi)力地集成可擴(kuò)展性方面的最新發(fā)展。

原文鏈接：https://medium.com/polkadot-network/polkadot-the-parachain-3808040a769a

翻譯：波卡第一中文社區(qū) PolkaWorld

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