Polkadot

项目简介

Polkadot波卡是一个为跨链交流所建立的分片网络。

项目愿景

Polkadot旨在通过连接私链、联盟链、公链、开放式网络和预言机以及尚未创建的未来技术。

市场需求

以太坊号称世界计算机，人们可以自由的编写智能合约去控制价值的流动，这才让去中心化金融(DEFI)能够在以太坊上繁荣发展。但是，以太坊性能是有限的，无数个智能合约运行在以太坊上，相互竞争占用资源，以太坊常常会因为个别项目一时的火爆而使整个网络拥堵不堪。

再后来，BM发明了EOS，号称迎来了区块链3.0时代。EOS摈弃了以太坊上千的节点，只用21个选举节点，确实使吞吐量TPS得到极大的提高。然而，EOS目前的生态却远远不如以太坊。究其原因，就是EOS失去了区块链最核心本质——去中心化。

没有去中心化的区块链再高的TPS都没有意义，因为区块链区别于互联网技术的根本就是去中心化，我们无法想象一个未来市值几百亿的DEFI项目会运行在仅有21个节点控制的EOS上，相信这21个节点为什么不去相信银行呢? 以太坊还有一个比较突出的问题，以太坊逐渐形成了一个封闭的生态。DEFI是区块链的未来，可是以太坊发展的越好，对于其他区块链不太公平。

项目解决方案

它被设计为面向未来的、可以吸收最新的可用区块链技术的平台，且不需要过于复杂的去中心化协调和硬分叉。 Polkadot 首先是在设计上彻底解决了可以向外扩展的问题，会有非常大数量的平行链。每条平行链在各方面都通过不同的网络模式进行平行管理，这意味着每条平行链可以是不同共识，不同特点的公有链。这就好比 Polkadot 是个政务中心，由一个中枢核心(中继链)和多个不同功能的部门(平行链)构成，每个部门都有自己的规定和要求，但是部门之间却能互通信息。整个系统是有可伸缩的能力，同时可以使得不同的链做到数据交换，即跨链。

另一方面，Polkadot 提供的这种简单的架构，把大部分的复杂性都放在了中间件(中继链)上。这样可以减少开发的风险，使必备的软件可以在短时间内开发出来，还能对安全性和健壮性持有信心。把多个链的复杂的功能都让中继链来处理，可以减少大量的资源浪费，同时还能提高效率，又能满足不同特点的平行链能在一个架构下协同，解决了隔离性问题。

项目实现机制

原理：

1)最小：Polkadot需要有尽可能少的功能性。

2)简单：只要他们可以推给中间件、放在平行链、或用下面要讲的一种优化手段，就不在基础协议里添加多余的复杂性。

3)通用：没必要在平行链中添加任何要求、约束或限制;Polkadot需要成为共识系统开发的基石，要尽量通过给模型加入最具适应度的扩展和优化。

4)健壮：Polkadot需要提供一个稳定的基础层。为了经济稳定性，需要采用分散的方法，来降低高额奖励这个攻击向量可能引发的问题。 结构： Polkadot的基础架构含括Relay Chain，Parachains，以及Bridges。 Relay Chain是Polkadot网络的主区块链，所有的节点Polkadot节点都于Relay Chain上运行。 Parachains是连接Relay Chain的平行区块链，由其自身的网络验证者，即collators维护。 Bridges是连接Parachains与外部网络，如比特币和以太坊，的特殊区块链。

代币使用场景

DOT是Polkadot网络的原生功能型代币，其主要功能包括：

治理: DOT代币持有者可以对网络治理发起投票。

权益共识抵押: Relay Chain的网络验证者需要抵押DOT代币以运行节点。

加入网络质押: Parachains加入网络时需要质押一定量的DOT代币。

手续费: DOT被用于支付跨链信息传递所产生的手续费。

采用算法

Polkadot 的 Relay Chain 使用了一种由该团队发明的称为 GRANDPA 的共识算法。该算法允许 Relay Chain 快速地敲定很多来自所有 Parachains 的区块，并且也能容纳大量的验证者(超过 1,000 个)。 简单来说，这并不是因为所有的验证者都需要对每一个区块进行投票，而是验证者可以对某个他们认为有效的、高度最高的区块进行投票，并且该算法会将投票应用于该区块之前的所有区块。通过这种方式，该算法会找到那些拥有绝大多数票数的区块并将这些区块进行敲定。GRANDPA 尚处于开发阶段，我们也不清楚该算法将在实际中表现如何。

在 Polkadot 网络中，Parachains 可以使用一系列不同的共识算法来达成本地共识。Polkadot 提供一个软件开包 Substrate，Substrate 提供了三种县城的共识算法：GRANDPA、Rhododendron 和 Aurand。很可能将会有更多的共识算法被增加到 Substrate 之中，并且将能在 Polkadot 网络中使用。

技术特点

Polkadot的优点非常明显。首先，可扩展性强。通过“分片”或者平行链的机制来支持多个区块链;其次，交互性强。不同的Polkadot区块链和应用可以共享信息和功能;第三，专业化强。每个Polkadot平行链都可以根据特定的用例或应用进行定制。第四，无分叉式升级。Polkadot可以升级，而无需耗时和分裂的硬分叉;新功能可以添加，而无需完全改造网络。

项目亮点

中继器链接100条平行链。

NPoS选举更高效、去中心化;

基于波卡网络孵化了100+项目;

全功能主网、一键发链、链上更新、跨链传输信息;

激励机制

Polkadot 使用提名权益证明(NPoS)作为其共识机制。验证人数量公开且有限，且数量由治理决定。是否可以成为验证人节点由自抵押数量和提名人的质押数量决定。加入验证人节点池的最小 stake 数量每天都不同，这取决于想要加入验证人节点池的候选数量和每个验证人上的 stake 数量。在 NPoS 机制中，每一个被选举的验证人在共识上拥有同等的发言权。

在 Polkadot 上，运行验证人节点没有最小的自抵押数量。只要你 100% 被提名的 DOT 满足所需的最小 stake 数量，就可以加入节点池。目标是不需要太过高于最小值的情况下进入节点池。因此，许多验证人保持一个较低的自我抵押，并从另外一个单独的账户将其大部分 DOT 质押给自己。这种设置允许他们保持灵活性，并当节点池发生变化时，可以以最低的 stake 数量加入验证人。

一旦进入验证人节点池，每个验证人都有相同的投票权并获得相同的奖励。例如，如果有两个验证人，一个有 15k DOT，另一个有 100 k DOT，假设这两个验证人都在节点池中，他们每年获得的奖励是一样的。

由于这种公平的奖励分配，DOT 持有者最好分配他们的 stake 并运行多个验证人。优化你在 Polkadot 或任何 NPoS 网络上的参与，需要比其他 PoS 网络更加主动的管理。

项目事件

2021年1月17日，超3000万枚DOT私募额释放。

2021年1月12日，Polkadot 0.8.27版本推出。

2021年1月11日，波卡测试网Rococo V1已于1月11日开放平行链测试资格注册。

2021年1月6日，波卡Participation Lottery模块代码已被并入Substrate库。

2020年12月23日，平行链测试网Rococo V1已启动并运行。

2020年11月15日，波卡高优先级升级0.8.26-1已发布。

2020年10月15日，波卡召开Substrate开发者会议

2020年10月12日，波卡增加验证人公投已通过。

2020年9月23日，波卡开发基础框架Substrate发布更新。

2020年9月18日，波卡建立去中心化平台Polkadot Treasury。

2020年8月22日，波卡已完成DOT 1:100拆分。

2020年8月19日，波卡DOT代币转账开启。

2020年8月7日，Polkadot已启动测试网Rococo。

2020年7月27日，波卡第三轮公募。

2020年6月18日，波卡NPoS模式已上线，验证人节点已增加至100个。

2019年8月8日，Polkadot完成主网映射合约的安全审计。

竞争对手异同

与ETH相比：

1.分片技术：以太坊各个分片都是相同的，而 Polkadot 各个分片可以是不同的，所以以太坊是同构分片，Polkadot 是异构分片。

2.系统升级：以太坊 2.0 的升级将遵循常规的硬分叉流程，要求验证人升级其节点以实现协议更改。Polkadot 使用 Wasm 元协议，首创无需硬分叉就可以实施链升级和成功的提案。

3.治理对比：未升级前的以太坊主要依靠链下治理，例如 Github 讨论、All Core Devs call 和 Ethereum Magicians 来制定有关该协议的决策。而 Polkadot 使用了一种较为复杂的治理机制，可以在所有利益相关者的最终要求下随时间优雅地进化，最终目标是确保大多数利益相关者始终能够控制网络，也就是“Polkadot 网络的发展由 DOT 持有人决定”。

4.共识机制：创立至今的以太坊主要采用 PoW 的机制(与比特币一样)，但 ETH2.0 的目标是让以太坊成为PoS 的共识机制，为的是要减少工作证明产生新区块时所花时间过长，以及需要大量算力造成资源浪费的问题，预计未来仅需 32 个 ETH 即可成为验证人。

在阶段 0(只是信标链，没有分片)中，我们可以在一台机器上处理数千个验证器。但阶段1之后可运行的验证器数量取决于电脑的性能，主流笔记本电脑应该可以轻松地处理一个验证器，并最大可处理 2-10 个验证器。在阶段 0 中，这意味着每 6 分钟，信标链将选择可用的验证者，而在接下来的 6 分钟内组成一个委员会。在阶段1，信标链将为 1024 个分片指定一个验证者委员会(每个分片提供256个验证人)。

而 Polkadot 采用了独特的 NPoS 机制(提名权益证明)，相较于一般的 PoS 机制更加公平，减少了寡头效应的出现。Polkadot 的 NPoS 从较小的集合中选择验证人，从而使较小的持有者可以提名验证人来运行基础结构，同时仍然可以获得系统的收益，而无需运行自己的节点，相对于 ETH2.0 的成本更低，效率更高。

市场观点

未来去中心化互联网生态会繁荣起来，那么基于Web3在内的各种底层、及应用公链也会相应发展起来，这将大大提升跨链需求规模的增长，甚至包括公链，联盟链，私链都有通过跨链进行连接的需求。

价值判断

DOT作为波卡的原生代币，目前用于治理和质押。而其价值的支撑一方面是交易费用的收取，另一方面是平行链，为了成为波卡网络的平行链，必须在有一段时间内绑定一定量的DOT。在绑定期间，DOT会被持续锁定。这意味着，如果波卡生态受到开发者的青睐，那么，为了竞争有限的位置，DOT会变得抢手。从以上的机制看，DOT的代币机制跟其波卡网络有深度绑定，跟其治理、安全和用途都有深入的结合。如果波卡生态得到发展，那么其治理、安全以及用途都会产生对DOT的极大需求。也就是说，DOT的价值本身跟波卡生态发展本身相关度很高。有些公链可能发展不错，但其代币并不一定捕获了跟其生态发展成正比的价值。从这个角度，DOT的代币设计机制有利于其未来价值的捕获。后续发展仍需要看波卡生态的发展。