随着 2019 年第三季度的预定发布日期临近，整个 Polkadot 社区的气氛愈发热烈了起来。
我们知道，在 Polkadot 到来之际，开发人员为做好充足的准备工作，正期待掌握更多详细信息。如果您或您的项目想与我们进行交流，请联系并加入我们在 Riot 或 Twitter 上的在线社区。
我们为什么相信 Polkadot 会成为领先的区块链平台？开发人员和项目方为什么有兴趣基于 Polkadot 进行开发？这篇文章会带你找到答案。
Polkadot 正试图解决当今区块链面临的许多巨大问题，包括：
本文将阐述 Polkadot 是如何通过多链框架解决这些问题的，该框架允许独立链或托管链（我们称之为平行链）进行交互操作。
虽然平行链实际上可以拥有比区块链更加通用的结构，但我们的托管平行链架构是由多种多样的链组成的，它们在与其他区块链相互通信时共享安全池。
这种独特的架构使不同的区块链可以共享功能，并且可以利用彼此的创新成果。
互操作性 —连接区块链
自比特币于 2009 年创立以来，区块链生态系统迎来了创新热潮。即便如此，大部分价值仅仅集中在一小部分链上。对于区块链社区中的许多人来说，实现链际价值转移或许是他们最单纯的愿望。如今，中心化交易所是最简单、但不是最理想的解决之道，这背后有很多原因，都指向了一个更大的问题：区块链生态系统由各不相同、彼此孤立的链组成。
我们期望在未来，包括价值在内的任何消息都可以在不同的链之间进行转移。任意消息指的是可传输的任何类型的数据结构或数据。一旦实现了任意消息的链际转移，我们就可以解锁大批之前无法实现的用例。例如，物联网设备可以先向预言机链提供数据来验证其完整性，然后再将数据传输到保险 dApp 来支付并结算保险理赔。
使用多种类型的链进行互联也有助于将交易负载分散到更多节点上，这样可以降低执行智能合约的成本，同时增强可扩展性和去中心化。
可扩展性—提高吞吐量
可扩展性是阻碍 dApp 使用和发展的关键障碍。开发人员倾向于加入用户基础最大且最活跃的区块链，从而加强网络效应。这虽然不失为一个明智的决定，但它增加了最活跃的区块链网络上的压力，同时对于提供价值和独特创新技术的新链来说，进入区块链生态系统变得更难了。
Polkadot 平台旨在通过托管多平行链架构来缓和“赢家通吃”效应。该平台的核心是中继链，它通过协调跨链交易将多个链联接到一起，并且为整个平台提供共识机制。
多平行链架构旨在提供水平扩展方案，实现大批量交易的并行处理。 Polkadot 同时也允许平行链拥有可针对特定任务定制的状态机，这将提升存储效率和速度。
一种可能性是 dApp 可以拥有自己独有的、专用的平行链。这意味着其他平行链的状态机可以设计得更简单，因为有一条专门的平行链处理繁重的智能合约工作。dApp 开发人员可以直接利用现有的可扩展平行链，无需再费心运行自己的链。
原生速度—使用 Rust 语言进行交易
除了水平扩展所带来的好处之外， Polkadot 还将通过状态机提供更高的执行速度。为解释其背后原理，我们要提到一种名为 Substrate 的新技术，这是 Parity 科技最近推出的产品。中继链和每条平行链都会通过 Substrate 技术构建。
Substrate 是用 Rust 语言编写的；但是构成状态机的核心功能用的是 WebAssembly（Wasm）语言。当核心功能执行时，存在两种可能性：使用编译过的 Rust 代码原生运行，或者通过 Wasm 解释器运行。
Rust 允许快速（原生速度）代码执行，而 Wasm 虽然提供了更高的灵活性，但每秒的执行次数较低。如果是最新版本的代码（版本号被存储在区块链中）， Polkadot 节点将在 Rust 中原生地运行代码；然而，如果节点版本比链上的其他节点旧，就会使用 Wasm 解释器执行代码。
旧版本节点不必使用最新的版本：Wasm 解释器所提供的灵活性指的是，可以通过检索存储在区块中的新的状态转换函数来更新状态机。虽然比 Rust 慢，但相较于 EVM 链，基于 Wasm 的链更快。
核心功能的双重编码是用来避免硬分叉的技巧之一：在下文的治理部分会做出解释。
将自定义状态机和原生代码执行（或者最坏情况下，Wasm ）的切换结合起来能够实现明显的增速。如果有 dApp 开发人员需要吸引习惯于中心化服务器速度的用户，速度快应该是一大亮点。
安全性 —新的区块链可以利用已有安全性
底层的共识算法是一种拜占庭容错的 PoS 变体。验证者节点为平台内的所有链提供安全性，包括中继链及所有的平行链。这些节点检查所有区块的合法性。如果区块没问题，验证者就将该区块“密封”，并批准将该区块添加到链上。
出于经济激励，验证者会诚实行事，并通过按比例收取 DOT 币的方式来获得奖励。如果验证者出现恶意或错误的行为，他们拥有的 DOT 币权益将被“削减”（减少）。
针对平台的攻击与 DOT 币的价值有关。如果 DOT 币的价格很低，可以以很低的成本购买大量 DOT 币来影响共识机制的结果。任何 POS 区块链都存在这样的风险；但是，由于区块链的公开性，绝大多数攻击应该很容易就能发现。
一般而言，当矿工或者验证者迁移到新的区块链上时，其他链的安全性会降低。 Polkadot 则不同。当验证者密封所有链的区块后，相当于提供了一个“安全池”。因此，新链可以利用已有的安全性，而不用自己提供安全性。这可以在不降低现有链安全性的情况下进行试验。
增加或减少平行链不需要更多的验证者。平台的安全性大体上与链的数量无关；然而，由于平行链数量的增加，用户群的增长可以增加平台的总经济价值，这有助于提供更高的经济安全性。随着 DOT 币价格的升高，攻击共识算法的成本也会相应增加。
越来越多的验证者将通过提高去中心化程度来增强网络弹性。
数据隐私— 私有交易和许可链
当前区块链的一个问题是，所有通过网络进行交易的数据都是公开的。这对于那些希望使用区块链，但需要将某些信息保密的组织来说是个问题。由于《通用数据保护条例》（GDPR）已经生效，数据私有化的需求就更大了。
要解决这个问题，组织需要运行他们自己的区块链。独立运行区块链可以确保数据隐私，但无法从互操作性提供的共享功能中受益。在当前环境中，一种可能实现的解决方案是，创建一条实行权威证明模式的侧链。这使得以太坊公有链上的交易能够包含加密数据。
Parity 已经在研究许可链及私有交易了。欲知详情，请阅读他们博客文章《私有交易、WebAssembly 和许可：由 Energy Web 基金会支持的新功能，为能源行业打造区块链》
好消息是在 Polkadot 上运行许可链会相对容易一些。Parity 为以太坊开发的私有交易技术也可以用于 Polkadot 上的平行链。这样就可以以私密方式传输数据，并且不会失去互操作性带来的好处。
可开发性——减轻开发人员的工作负担
虽然可开发性对于区块链平台至关重要，但很少会被拿来讨论。当我们谈论产品设计时，更多会考虑的是可用性，但是对于 App 平台来说，可开发性是吸引开发人员在平台上构建并投放 APP 的重中之重。
目前，开发人员团队必须为网络和共识等内容编写大量代码，但他们真正关心的只是状态机的功能。Substrate 框架可以让开发人员以一种更简单的方式创建不同类型的链。
每次灵感来袭时，开发人员都不必另起炉灶。他们可以使用 Substrate 建立一条平行链，因此可以花更多的时间专注于产品设计和开发。
治理 — 自适应和可升级的区块链管理
Polkadot 采用精密的治理机制，可以在利益相关者的最终要求下，随着时间的推移稳步发展。对协议的更改将通过链上治理系统处理，其结果具有约束力，但并非不可逆。治理系统自身可以由代币持有者改变。
治理模型将基于以下几点：
请注意，最终的治理模型要等到网络发布前期才会敲定。
Polkadot 的治理模型是通过本文提到的多种新机制实现的。这些机制包括可升级并存储在链上的自适应状态-转换函数。这是由与平台无关的计算语言（即 WebAssemly ）定义的。
Polkadot 的治理体系完全围绕权益者票决的理念而建立。它始终遵循的一大关键规则是：
所有对协议的修改都必须在以权益决定权重的公投中达成共识；拥有超过半数的权益即获得网络的控制权。
如果您想更加深入地了解 Polkadot 的治理体系，请观看 Gavin Wood 在 EdCon 上的演讲。另请参见下图的单页说明。
下一阶段
Polkadot 的下一个概念证明将在未来几个月内发布。POC-2 将包含平行链的框架并拥有在中继链上集中安全性的能力。请持续关注后续更新。
如果您有其他问题或想要做些贡献，请通过 Riot 联系我们。
在下一篇文章中，我们将简述 dApp 的可行迁移路线以及开发人员可以为明年 Polkadot 的发布做哪些准备。
*修正：创世区块之前的概念证明数量尚未最终确定。我们之前已经公布了三个 POC 阶段。
原文链接: https://medium.com/polkadot-network/how-polkadot-tackles-the-biggest-problems-facing-blockchain-innovators-1affc1309b0f
作者: Polkadot
翻译&校对: 刘亚辉 dev & 闵敏
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