中币调研报告（1月上）：Polkadot全解析昨天今天明天

临近年关，虽然疫情的肆虐带来了一些生活上阴影，不过数字货币圈在2021年初迎来了牛市的最高潮，比特币价格突破40000美元大关。Polkadot在技术方面也进行了创时代的更新，历时三年多的时间，波卡在2020年的两次大动作标志着波卡已经趋近于成熟，2021年将会是波卡全面开花的一年。

波卡创始人Gavin Wood

Polkadot的创始人为Gavin Wood，Gavin Wood于1980年出生于英国，是英国约克大学计算机科学博士和音乐可视化博士现今已经41岁。

Gavin Wood于2013年加入以太坊团队，Gavin Wood拥有15年的开源编程经验，帮助V神把以太坊网络从一个白皮书转换成一个功能完整的区块链，Gavin Wood分别撰写了以太坊“黄皮书”以及用于智能合约设计开发的高级语言Solidity。Gavin Wood撰协的以太坊“黄皮书”是区块链协议的第一个正式规范，为基于区块链的基础设施奠定基石。

2014年，Gavin Wood发表“去中心化应用：Web3.0是什么样子”，此文引起互联网界的关注，首次系统阐述了Web3.0的概念价值。

2015年，在担任Ethereum的首席技术官两年后，Gavin Wood和好友Jutta Steiner博士创建了平价技术公司，为以太坊网络和其他Web 3.0网络开发核心区块链基础设施。

2016年，Gavin Wood提出Polkadot概念和“中继链”“平行链”的概念。

2017年，Gavin Wood成立了Web3基金会，Web3基金会的成立宣告了Polkadot项目的开始。

Gavin Wood在加密数字货币领域是和中本聪，V神等同的存在，他的设想总能够超脱现有的技术模式，Polkadot的诞生便是依靠区块链基础设施来分散网络，Polkadot引发了一场新的技术革命浪潮，通过发布奇偶校验技术和Web3基金会来打破目前集中式的基于节点的软件应用现状。

什么是波卡Polkadot

在加密数字货币领域，很多人听说过Polkadot，但却对Polkadot没有一个明确的概念。Polkadot?是将多个专用区块链连接到一个统一网络中的下一代区块链协议，Polkadot的愿景是“打破互联网的垄断，把控制权交还到个人手里”。

Polkadot波卡隶属于Parity技术公司，2017年11月，Gavin Wood开始主导Polkadot项目的开发。同年波卡首次募资发行，募资金额高达1.4亿美金。随后经历了两年多的技术开发。2020年5月，Polkadot以“初始”状态推出，同年8月Polkadot启用代币DOT，来完成资金转账服务。

Polkadot?使区块链网络具有可扩展性，定制，跨链协作，自治，升级简单等特性。Polkadot?有一条基于Substrate创建的主链，被称为中继链，英文为Relay Chain；除了中继链之外，Polkadot还有与这条区块链平行的区块链，一般称之为平行链，英文名为Parachains。与中继链链接的平行链可以有很多类型，不论是什么类型，都可以以任何自治的方式产生区块。

如果说一条单独的区块链网络处理的数据具有一定的限度，那么Polkadot?久是一个分片多链网络。也就是说，Polkadot可以并行处理多条链上的多种交易，这样可以消除遗留在网络上的逐个处理交易的瓶颈。平行链使Polkadot的扩展能力有了明显的提升。

基于?Substrate?开发框架，新的项目方可以更快、更高效地开发和定制他们的区块链网络。Polkadot?上的网络和应用程序无需依赖具有可疑数据实践的中心化服务提供商。与以前主要作为独立环境运行的网络不同，Polkadot?上的社区完全自治，并在整个?Polkadot?网络治理的未来中持有透明的?stake。团队可以根据自己的需要定制和优化区块链的治理，尝试新的想法，或者交换预先构建的模块以加快部署速度。另外，Polkadot?支持无分叉升级，允许区块链随着更好的技术出现而轻松地发展和适应。

Polkadot的角色介绍

对比比特币等其他的区块链项目，Polkadot对整个区块链网络最大的贡献在于跨链和扩容两个方面。跨链不仅是信息的跨链，更重要的是保证信息的传播能安全地跨链。这其中就有三个角色来保证跨链的正常运行-收集人、验证者和提名人。其中收集人和验证者一起完成了信息跨链，验证者和提名人一起保护了网络安全性。

收集人部署在平行链上，收集人是平行链的网络管理员。收集人主要工作是有几点：保存全部平行链需要的信息；把打包生成的新区块和证明传递给中继链上的验证者；处理交易。收集人的奖励由平行链负责，中继链不提供任何奖励。收集人会负责把自己处理好的交易在平行链上全网广播。

验证者部署在中继链上，通过质押和绑定大量的DOT来保证中继链的安全。每条平行链都会有属于自己的验证者，由系统随机分配。验证者主要工作是：验证区块信息的有效性；参与共识机制；存储区块的元数据。验证者的奖励由中继链负责，奖励来自交易手续费和全网通胀的DOT。

最后一个就是提名人，持有DOT的用户都可以成为提名人，提名人通过质押DOT来进行选举，选举出中继链上的验证者。验证者只要被入选为有效验证者，就可以为整个网络工作，提名人也会因此获得收益，提名者的收益是从验证者获得的全部奖励中，扣除验证者的酬劳后，剩余的按照提名人质押的DOT数量占比来分给提名人。

DOT代币为整个Polkadot网络提供动力

DOT代币是Polkadot网络的核心代币，DOT持有人将在Polkadot平台内具有某些功能，包括：

?充当验证者，整理者，提名者或渔夫的能力。

?参与Polkadot治理的能力。

?通过竞标以DOT计价的块包含来成为副线程整理者的能力。

?参与有关Polkadot的全球升级和/或更改的决策过程的能力。

DOT在Polkadot中发挥三个关键功能，一个是为网络提供管理，第二是运行网络，第三是通过绑定DOT创建平行链。

DOT的第一个功能是使持有人有权完成对平台的治理控制。该治理功能包括确定网络的费用，拍卖动态和添加平行链的时间表以及特殊事件，例如Polkadot平台的升级和修复。这些功能并未正式授予DOT持有人，但Polkadot的基础代码将使DOT持有人能够参与治理。Polkadot持有人有控制协议。在其他平台上所有特权是矿工专有，也将给予中继链的参与者(DOT持有人)?包括管理特殊事件。

DOT的第二个功能是促进支撑Polkadot的共识机制。为了使平台发挥作用并允许跨平行链进行有效交易，Polkadot将依靠DOT持有者发挥积极作用。参与者将使其DOT处于执行这些功能的风险（称为“抵押”或“绑定”），这不利于恶意参与网络。参与网络所需的DOT将根据进行的活动，放样DOT的持续时间以及放样DOT的总数而有所不同。激励代币持有人以有利于的Polkadot方式运作。运营良好的参与者会得到这种机制的奖励，而起到破坏作用的参与者将失去他们在网络中的抵押。这可确保网络保持安全。

DOT的第三个功能是通过捆绑DOT来添加新的平行链的能力（称为“绑定”）。DOT在其绑定期间将被锁定，并在绑定持续时间过去并移除了旁链后，将释放回绑定到它们的账户。通过绑定代币可添加新的平行链，当平行链无用时，只需要去除绑定代币就可以除去过时或无用的平行链。

Polkadot对比以太坊

自从波卡全面启动之后，以太坊的的一家独大的地位受到了威胁。2020年Polkadot?作为2020年备受关注的区块链项目，可谓是万众瞩目，短短3天内完成了价值约为4330万美元的又一轮募资。

Polkadot之所以被习惯的和以太坊进行对比，其核心原因就是两者的布局基本相同，也就是说两者的发展路线在本质上是相近的。

在团队方面，Polkadot?的创始人之一?Gavin Wood曾经还是以太坊的联合创始人，以太坊如今已成为了全球第二大的区块链项目，基于这一点，在团队层面一直都是Polkadot最大的优势。

在技术方面，以太坊2.0信标链已经启动，信标链之后就是分片链阶段，而分片技术是以太坊2.0也是Polkadot的核心技术。我们对比一下这两点的区别。首先，以太坊1.0也就是现阶段的以太坊和Polkadot在分片技术上是没有任何的可比性的，以太坊1.0的拥堵已成为现阶段以太坊最严峻的问题，分片技术是以太坊解决拥堵的必要手段。分片是能在没有提高节点硬件要求且没降低去中心化程度的情况下，实现网络性能和容量的大幅提升的一种优秀的扩容方案。

而对于Polkadot的分片技术，Polkadot创始人Gavin Wood说道：“Polkadot的设计逻辑并没有直接联想到互操作性（跨链）。我们在等以太坊的分片技术推出。但分片一直没有实现，现在也没有推出。因此我想自己做一个扩展性更强的“以太坊”，在设计过程中将分片概念推到了一个比较极端的程度，就干脆不要分片了，设计独立的链就行。这样设计的话，不同链之间就可以互相传递信息，最终的结果是通过一个共享的共识层面来实现通信。”

所以以太坊的分片链，每个分片都有许多节点组成，并且分片之间需要信息互通，而把每个分片做到极致，变成一条链，不同链之间的互通就是?Polkadot?的跨链了。所以，Polkadot?某种意义上讲是以太坊分片的进化版。

在共识机制上，Polkadot也明显领先于以太坊。以太坊的共识机制从POW转为POS，可谓是一次大换血。而Polkadot出道即巅峰。波卡的证明机制称之为NPOS?（提名权益证明机制），这种共识算法是BABE和GRANDPA的混合共识，其中GRANDPA负责确认最终状态。

NPOS是一种相对新型的方案，其目的是用于筛选被允许参加共识协议的验证人。NPOS间隔24小时之内会多次选择一组验证人的实体，而这些实体在接下来的几个小时内将在高度敏感的协议中发挥关键作用。目前作为NPOS验证人节点的年化收益率大致在12%左右，不同验证人的节点奖励是完全不同的，这一点和以太坊的POS机制有着明显的区别。换句话说，一些节点每日收益率很高，另外一些则很低，但是质押给同一个节点的一群提名人收益是相同的。这就是NPOS的优势之处，这样会鼓励众多提名人将票投给节点，但是节点获得DOT质押越多反而收益率会下降。

NPOS对比POS，明显的的加强了优胜劣汰的观念，不仅要守序使得自己不被惩罚，同时节点获得更多质押并不能获得更高的收益率，因为网络最优的设定只会在一个范围值，这就需要节点不断的计算使节点参数接近这个范围值，来保证他的收益率。

NPOS机制还鼓励所有DOT的持有人可作为提名人参加竞选。提名人会发布它信任的验证人候选人列表，并质押一定数量的DOT来为他们提供支持。如果这些候选人中的一些候选人当选为验证人，提名人将与他们分担每笔质押DOT的支付或惩罚。与以太坊的验证节点不同，无数节点可以作为提名人参加。只要提名人尽职尽责，并且仅支持具有良好安全操作行为的验证人作为候选人，它的角色风险就很小，并且可以获得连续的收入来源。

Gavin Wood在《2020年Polkadot总结》中指出，Substrate的下一个主要版本3.0版本可能会在今年上半年发布，将给以太坊带来兼容性，以及新的改进、更多的惯用Frame PalletAPI以及一个更快的数据库后端和端到端权重系统。

2021年波卡生态或将大爆发

从近段时间Polkadot发展可以看出，波卡生态成为了新兴项目的聚集地，以往的ICO风潮可能会在Polkadot再度崛起。2020年是DeFi新生项目崛起的一年，以太坊也成了最大的赢家。对比DeFi在以太坊上的爆发，波卡的DeFi生态仍处于价值洼地。尽管DeFi只是区块链行业，甚至只是波卡生态的一部分，但却是最值得期待的部分。

但波卡的DeFi生态发展之所以值得足够关注，一方面波卡具有以太坊的基因，另一方面多资产的跨链DeFi将更具有想象力，且是刚性需求。Polkadot在分片技术和共识机制上有着绝对的优势，如果Polkadot在满足自动做市场和预言机味价，那么Polkadot的DeFi生态将会全面爆发。2020年DeFi的爆发的一大功臣就是预言机的应用，完善了Uniswap等去中心化交易协议的喂价机制，实现AMM的主动做市，使订单达到真实、高效的匹配目的。目前，波卡生态上的预言机项目有ChainLink、Ares Protocol、Zeitgeist、ZK Oracle、PolkaOracle、Kylin Network、Clovyr?和Noise Explorer、Decentralised Information Asset。

Polkadot已经官宣，Substrate 2.0将支持预言机机制。Substrate 2.0版本带来了新的功能“链下工作机以及?70?多个可组合的模块”。链下工作机可将数据安全地集成到区块链上，Substrate 2.0最重要的功能是“链下工作者?(off-chain worker)”，这让Substrate 2.0可以允许区块链执行高级计算或向外界发出自己的网络请求。

结语-Polkadot将颠覆区块链圈

近期很多波卡社区正在全国巡讲，参会人员也是满员火爆。Polkadot的核心功能可能会打开一个新世界，使人们重新掌控自己的数字生活。一些团队已经在为?Polkadot?构建一系列应用程序的有效解决方案，包括金融、游戏、数字身份、物联网、供应链管理、社交网络和云技术。

Polkadot背后的Web3?基金会是负责管理?Polkadot?发展的组织，它为这些团队中的许多人提供了资助，资助?Web3?技术栈的各个层次的项目，从底层基础设施到钱包、平行链、桥和工具等生态系统组件。

随着越来越多的团队意识到把项目部署到?Polkadot?上的好处和效率，Polkadot?生态系统日益壮大。不过随着Polkadot项目的日益增多，很多山寨项目也会随之崛起，将来如何区分正规项目和山寨项目将会成为币友选择的一大难题。

Polkadot?独特的设计跟以往的区块链网络相比，为项目提供了更多的选择，Polkadot应用场景中具有无穷的潜力，Polkadot将颠覆区块链圈，打通中心化与去中心化的通路。

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编译者/作者：中币区块链

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