Polkadot研究分析

本文总结了与Polkadot项目相关的研究工作。

Polkadot提供了许多连接的规范状态机。 已连接意味着一台机器的状态转换可能会影响另一台机器的转换。状态机是规范的，因为它们以全球一致的方式过渡。 我们还希望随着时间的推移启用添加，删除和更改状态机。 这将是治理过程的作用。

该研究的重点是如何在可能的对抗条件下实现这种公开可用的系统。 公众可以通过互联网与他们感兴趣的状态机交互来使用该系统。 每个状态机可以提供不同的功能并以不同的方式进行运行（具有不同的状态和状态转换方案）。那么让我们从抽象状态机开始吧。 状态机具有特定的状态类型和状态转换类型。 随着时间的推移，状态转换发生。

确定状态转换的数据被构造为事务束 - 由系统用户触发的各个小状态转换。每个捆绑称为块。为了实现其属性，确保这些块是散列连接形成联合数据结构。

1. Polkadot运行时环境的规范

我们正在制定协议的实现级别规范。

2.识别参与者以运行网络

2.1Keys

为了识别将在网络上履行职责的独特个人参与者，我们使用公钥加密。 您可以在此处阅读有关我们方法的更多信息，并查看Schnorrkel仓库中首次实施的特定加密。? ? ? 由放样键指示的验证器键是：? ? ? 传输层：ed25519? ? ? GRANDPA和综合报告：BLS? ? ? *块生产（VRF）：Ristretto

2.2 PoS

为了确保某些方面对下面列出的各种负责，我们确保能够通过取走一些资金来惩罚这些参与者（证明股权）。运行网络的主节点是验证器。为确保大量参与者能够为网络的安全做出贡献，我们引入了一项指定的股权证明计划（NPoS）。该方案允许不希望运行节点的参与者能够帮助验证器选择。用于分配该桩的当前方法是SequentialPraragmén方法。

对于Polkadot，使用Phragmén的方法作为后备，但允许提交更好的解决方案。作为边缘情况，如果没有提交好的解决方案，请运行提供2近似的慢启发式（TODO：publish）。

判断NPoS解决方案：从某个本地搜索过程的角度检查提交的解决方案是否在本地最优。本地最优解决方案是否具有公平性。因此，我们只接受公平的解决方案（TODO：发布）。

在观察第一个关于公平性的属性的提交中，选择最大化任何选定验证者的最小权益提交。这确保了每个parachain验证器组的最大安全阈值。在制裁单中可以找到一份必须受到惩罚的错误行为的综合清单。

2.3为什么不为不同的任务使用不同的集合？

使用与BABE相同的验证器集和GRANDPA，可以避免为块生产+最终结果支付更多费用。

3.确保状态转换属性

3.1实用性

每个状态转换都应该为系统参与者带来一些实用性。 为了确保这种情况：

状态机应该对参与者有用

由这些状态机处理的状态转换很好地反映了参与者的状态转换需求。

为了确保状态机是有用的，我们应该确保有一个机制，使参与者能够决定应该包括哪些状态机以及它们应该如何改变以反映参与者的需求。 这种机制是Polkadot治理方案。为确保这些状态机处理有用的状态转换，我们需要确保将有用的事务包含在Polkadot块中。 Polkadot将在中继链上设立交易费机制，以确保愿意为其支付合理价格的各方发行交易。 每个块的特定部分也将专用于特定高优先级事务，例如错误行为报告。 必须通过给定链的状态转换函数来确保链状态转换的有用性。

3.2有效期

Polkadot中的有效性概念由状态转换验证函数（STVF）确定。 生态系统中的每个链都必须实现一个。 为了使所有节点能够运行此功能，它将作为确定性WebAssembly（Wasm）代码分发，该代码可由Polkadot运行时环境执行。? ? ? ?这些块由parachain collators生成，然后由负责给定parachain的验证器子集使用STVF进行验证，最终包含在Polkadot Relay Chain中。 在此过程中，验证人，分支机构和其他方可以自由地质疑有效性进行索赔，以触发额外检查，这些方被称为渔民。阅读这里关于parachain有效性。

3.3规范性

Polkadot网络状态机的规范性是通过块生产机制与最终概率规范（BABE方案）和GRANDPA终结小工具的组合来实现的。 这种方法允许块生产速度的（因此交易确认）快速，同时允许尽可能快的经济终结与紧凑的证明。

3.4可用性

为了使所有链的关键数据能够由用户和后续块生成器保持一致，Polkadot就利用基于擦除编码的可用性方案。

4.确保状态机之间的可靠消息传递

除了确保所有parachain的所有属性，Polkadot的一个关键要素是这些状态机能够影响彼此的状态转换。 这是通过链间消息传递（ICMP）方案完成的。

5.控制资源使用

5.1合理的尺寸

为了确保网络可以处理和存储状态转换，它们的大小必须合理。 诸如交易费和块限制之类的机制限制了每个块所需的存储大小和计算。

5.2轻客户

该协议的设计考虑了轻量级客户端支持，现有的Substrate实现可以支持。

6.期望的品质

Minimal：Polkadot应具有尽可能少的功能。? ? ? ?Simple：基本协议中不应存在额外的复杂性。? ? ? ?General：Polkadot可以通过使扩展尽可能抽象的模型进行优化。? ? ? ?Robust：Polkadot应该提供一个基本稳定的基础层。

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编译者/作者：许墨

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