POL:取代以太坊、争锋Cosmos， Polkadot 的真实面貌到底是什么？_工业区块链

Odaily星球日报出品作者|芦荟编辑|卢晓明在诸多还未上线主网的区块链中，跨链项目Polkadot也成为了至今为止热度最高的区块链之一。但常常与Cosmos、以太坊并肩出现的Polkadot，在无数的对比中作为配角，不断地被割裂与被重构。本篇文章将试图描摹Polkadot的真实全貌，如有遗漏及误解，还请各位指正。起源

正如比特币有中本聪，以太坊有V神，Polkadot也有它的灵魂人物——创始人GavinWood。在创建Polkadot之前，GavinWood曾有过两个知名身份：前以太坊的CTO及联合创始人，其后是以太坊客户端Parity的创始人。在投身于以太坊的发展进程中，Gavin的成就并不比V神小，他撰写了以太坊技术圣经——黄皮书，首次提出了EVM概念，以及开发了智能合约高级语言Solidity，这些技术发明几乎奠定了此后区块链2.0的基础。在概念畅想中，Gavin也在2014年首次提出0信任的安全交互操作系统——web3.0时代，并称其为“后斯诺登时代”；在工具上，出来单干并独立创建了ParityTechnologies的Gavin推出了由Rust语言编写的以太坊客户端Parity，目前该客户端的以太坊用户仍然排名第二。

青涩时期2016年，在以太坊向1.5/2.0升级的过程中，以太坊经历分叉危机。Parity创始团队开始考虑独立创建一条有分片版本的以太坊区块链。Gavin将思维过程更进一步，在其构思的新区块链系统中，连接到中继链的分片并不完全相同，允许不同的节点运行不同的应用逻辑，使每个链都成为自己的平台，所有的分片都应该享有同样的安全保障。创始团队的光环与这一设想的先进性很快得到资本青睐。2017年10月，Polkadot进行了第一次众筹，一周内吸金1.3亿美元，投资机构不乏BosstVC、PanteraCapital还有PolychainCapital等知名风投机构。其ICO方式也十分具有去中心化的色彩。为了防止有人在5秒钟之内囤够所有代币，Polkadot采取了荷兰式拍卖的方法，即随着时间的推移逐渐减少购买上限、同时提升价格。

众筹页面不过，众筹完不久，由于Parity一位程序员的操作失误，Polkadot的Parity钱包中93万个以太坊被冻结，曾引起哗然。今年4月，Polkadot发起了第二次ICO。在此前华尔街日报于2019年1月的报道中，知情人士表示第二次ICO计划融资6000万美元，整体估值达到12亿美元；而在4月，巴比特对GavinWood最新的采访中，Gavin表示将在主网发布前发售最后20%的代币。据Odaily星球日报了解，此次ICO个人购买一枚DOT的单价，相比第一次的众筹价格已经上涨了177%，预计此次融资获将超过6000万美元。共享验证节点的异构多链协议

作为Gavin实现web3.0愿景的产物，Polkadot是一种异构多链协议，旨在实现以往区块链努力实现的3个目标：互通性、可扩展性、共享安全。如何实现的呢？Polkadot由一个中继链以及一系列平行链组成，其中，中继链负责共享安全、共识以及平行链之间数据、消息、以及交易的跨链传递；平行链则需要绑定Polkadot的代币Dots以租赁一个parachain槽，来链接中继链；对于已经无法改变共识机制、代币或者不愿意改变共识机制以及共享安全的区块链，则可以通过BrigeChain链接Polkadot生态。

这一异构多链的架构，希望实现各个链条之间资产与数据的互相流通，以提高吞吐量；在Polkadot中，出块任务可以分配给不同的子链，从而能够实现并行运行事务且不必担心发生冲突。目前Polkadot的第一版，数十条平行链能够通过一个中继链并行连接，据官方估计，一条中继链最高可容纳100条平行链，目前已有超过25个项目已经公开声明他们打算将他们的区块链连接到Polkadot；在其第二版的构想中，可以出现基于一级中继链上的二级中继链，预计可以出现千倍至万倍的可扩展性。

第一版VS第二版在安全性上，Polkadot认为在一百条相互关联的区块链中，安全性最弱的链条将决定整个跨链系统的安全性，而不乏有一些缺少激励的链条因为难以吸引到验证者，往往系统安全性并不高。由此在Polkadot的设置中，中继链上的验证节点将被平均地分配给各平行链以守护其安全性，这样一来，平行链不必花心思吸引验证者来保护区块链，而将精力专注于链的任务。

传统的独立的安全VS共享安全2018年10月，Polkadot上线新的工具——Substrate框架。该框架集成链区块链所需的通用功能，以期使开发者尽可能简单灵活地创建区块链；同时也能实现一部分的技术自由。Substrate分为多层架构：即SubstrateCore，SubstrateSRML和SubstrateNode，如下图所示，从上到下，技术自由递减、抽象度递减、依附性递增。

具体来说，如果选择最上方的PolkadotCore，开发者需要从头开始构建自己的区块链，并在WebAssembly中为其配备块验证功能。从头开始意味着必须实现自己的节点、RPC同步、网络、加密、数据库、存储、共识以及轻量级客户端和遥测等扩展功能。而最下方的SubstrateNode则可谓是一站式服务，开发者只需提供JSON配置文件即可获得完整的智能合约区块链。你大概可以想象其简便性：在2018年的柏林Web3峰会上，GavinWood在半个小时之内，利用Substrate在一台刚从工厂出炉的新电脑中，创建了一条完整的区块链。

柏林Web3峰会上的GavinWoodPolkadot中的平行链并不限定于用此框架创建；该框架也不仅仅限定于Polkadot生态。

混合共识：改进版DPOS+PBFT

在Cosmos中，通过CosmosSDK建造的链只能选择Tedenmint共识机制，目前暂不清楚通过Substrate搭建的区块链是否在共识机制上有所限制，但还是有必要清楚Polkadot的共识机制。据Polkadot的最新博客，Polkadot计划使用Web3基金会研究科学家AlistairStewart发明的混合共识机制——GRANDPA。该共识机制是Aurand和TendermintforPBFT的混合共识机制。其中，Aurand是升级版的DPOS，保留了其轮流出块，且一开始就确定了出块人的特质，所以效率高，TPS高；同时改进了节点的数量，允许随机选择验证人而非固定的21位节点出块。此外，GRANDPA对TendermintforPBFT也做了改进，TendermintforPBFT是Cosmos的共识，需要至少2/3的验证人达成共识。异步BFTTendermint会对每个块进行BFT，Grandpa可以选择每轮验证人最后一个块进行BFT，减少99%的通信量如隔离见证、链下收集签名、验证finalize，从而共识形成速度更快。尽管看起来十分复杂，但GRANDPA的本质还是POS共识机制，相比于大多数POS公链中只有委托人与验证者两个角色，Polkadot在其白皮书中设置了四个角色：“验证者(validator)”、“提名人(nominators)”、“校对者(collators)”和“渔民(fishermen)”,验证人与提名人与大多数POS公链中的节点与委托人作用相似，前者质押代币生成区块且提供委托服务，后者可将代币委托给验证者。新增的校对人与验证人互相辅助，主要任务是生成有效的Parachain区块。校对人还需对未封装的块进行零知识证明，并将其提供给一个或多个负责向RelayChain提交Parachain区块的验证人。渔夫则是赏金猎人，监督验证人与校对人的作恶行为，并通过举报寻求大笔的奖励。链上治理：浮动的投票通过门槛

Polkadot的治理机制也显得更复杂一些。除了全民公投以外，Polkadot引入了一个链上「委员会」的概念，这个委员会很可能从大约6人开始，并且在9个月内增加到24人。所有成员都有固定任期，每个成员都通过批准投票选出。该委员会主要负责两项治理任务：提出合理的公民投票，取消无可争议的危险或恶意公投。比较特殊的是，复杂的Polkadot采取了“加权投票”与“自适应法定人数偏差”。在加权投票中，投票权重等于投票人token的数量乘以锁定时间“自适应法定人数偏差”通俗地说，即：如果投票率低，那么提案通过需要的赞成票会更多；理事会的提案需要更多的反对票才能被否决；公民提案需要更多的赞成票才能通过。说了这么多，Polkadot在其治理页面的结尾也表示，也主网上线之前，最终的治理模型并未确定。与Cosmos与以太坊的“对比”

同为跨链项目，Polkadot常被与Cosmos对比。两者在跨链的技术设计上如此相似，两者都提出了建立连接区块链，在其他链之间传递消息；两者都有一个模块仓库，供开发人员构建可以直接插入相应生态系统的区块链；两者都有桥接机制来连接传统的区块链。不同的是，Cosmos有多个hub，且并不共享节点与安全性，hub仍将让区块链完全控制自己的治理。相比之下，Polkadot目前只有一条中继链的设置，也被认为“更为中心化”，且平行链共享节点以及安全。但支持者却并不这样认为，共享网络安全并非坏事，甚至在大多数情况下这是必要的；Wetez钱包也认为当前很多新公链最大问题就是节点不够，不够就代表不去中心化不够安全。在这一点上，无法判断哪一方更有优势，需要看项目方的取舍。另外，开发语言也有差异：Polkadot使用WebAssembly和Rust语言，而Cosmos使用Golang语言。WebAssembly相对先进，对于在具有不同运行时间的区块链之间进行协调更有优势，目前得到了Google、Apple、Microsoft和Mozilla的支持，但对于普通开发者来说，这是一门更为小众的语言。与Rust相比，Golang是一种更易学习的编程语言，在全球也有更多的开发者。不过，显然Polkadot团队也意识到了这一点，ParityTechnologies目前正分别基于Rust和Javascript编程语言开发两个Polkadot的客户端。2019年1月，加拿大科技公司Chainsafe获得web3.0基金会资助，利用编程语言Golang为Polkadot开发新的客户端。Polkadot的设计，在部分人看来，正打算替代以太坊。比如，橙皮书曾经用比喻写出两种愿景的相同：以太坊的愿景想要用以太坊这个账本，帮全世界的村庄/各种经济体来记账和结帐；Polkadot虽然描述的是一种跨链技术，但它更多描述的是一种多链的账本结构，Polkadot要做的是使用中继链这个账本给别的村庄记账。本质上两者皆为账本。Polkadot成员JackPlatts在文章中也将两者作比较，认为Polkadot相对以太坊成本也更为低廉：虽然租赁插槽需要锁定部分Dots，成本比写一份智能合约更高，但相比于以太坊高昂的Gas费用，Polkadot生态中发送交易的成本将大大降低。然而，Polkadot却在各场合否认挑战以太坊，不过以太坊社区并不买账。以太坊核心开发者、主要客户端Parity的发布经理AfriSchoeden，曾发推表示Polkadot已经达到了以太坊第四阶段的「Serenity」想要达到的效果，一度被社区称为“以太坊的叛徒”。所谓「Serenity」阶段就是以太坊向POS机制升级计划中的第四个阶段。当前，以太坊Serenity阶段的分叉升级因种种原因一拖再拖。以太坊上的去中心化自治组织管理Aragon曾宣布将考虑基于Polkadot协议发布自己的区块链AragonChain。这一举动也引起了以太坊社区的强烈反应。以太坊核心开发者LaneRettig在推特上评论称：这是一个较早的警示，以太坊如果不能很快扩容，存在丧失竞争力的风险；以太坊社区活跃人士、SpankChainCEOAmeenSoleimani更是提议，要求限制Aragon花费资金等资源进行Polkadot相关开发。虽然Aragon社区成员此前提出”建议购买价值150万美元的DOT代币，用于促进Polkadot的发展“的提案，遭到92.29％的投票反对。但在最新的《AGP-42：让Aragon专注于以太坊，而不是Polkadot》方案中，已经有68%的反对票。参考资料：AbriefsummaryofeverythingSubstrateandPolkadotHowPolkadottacklesthebiggestproblemsfacingblockchaininnovatorsGovernance/GithubPolkadotFAQPolkadotProof-of-Concept3:ABetterConsensusAlgorithmGRANDPABlockFinalityinPolkadot:AnIntroduction(Part1)Substrate,PolkadotandtheCaseforOn-ChainGovernanceEverythingyouNeedtoKnowtoPrepareforPolkadot战以太，超Cosmos，细解以太坊之父GavinWood和他的Polkadot面对基本无人参与的区块链治理，Polkadot和Dfinity如何革新？十七问说透Cosmos、Polkadot与Ethereum三者本质区别区块链的互操作性：CosmosvsPolkadotAragon投票反对专注以太坊，改向波卡WhyWeNeedWeb3.0?Apps:WhatWeb3.0LooksLike

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