Was ist Polkadot? Leitfaden zu diesem Blockchain-Interoperabilitätsprotokoll

Was ist Polkadot?

Tupfen ist eine kommende Multi-Chain-Framework-Plattform – ähnlich wie Cosmos -, die die Interoperabilität und Skalierbarkeit von Blockchains erleichtern soll, die in die Relay Chain integriert werden können. Polkadot ist ein ehrgeiziges Projekt, das eine Form des Proof-of-Stake-Konsenses (PoS) nutzt für das breitere Ökosystem von Blockchains, die damit verbunden sind und für den offiziellen Start im dritten Quartal 2019 geplant sind.

Wichtig ist, dass Polkadot es Datenstrukturen – außerhalb von Blockchains – ermöglicht, sich als “Fallschirme” mit dem Netzwerk zu verbinden. Polkadot wurde ursprünglich von Gavin Wood – dem Erfinder der Programmiersprache Solidity – konzipiert und ist ein heterogenes Multi-Chain-Framework, bei dem Fallschirmspringer über ein Trust arbeiten -minimierte Verbundstruktur.

Die Skalierbarkeitsprobleme von Blockchain-Netzwerken sind gut dokumentiert, und Plattformen wie Polkadot streben danach, die nächste Generation von Netzwerken zu werden, die eine verbesserte Skalierbarkeit und Interoperabilität fördern, indem sie die Entwurfskonzepte öffentlicher Blockchains erweitern und die Datenübertragung standardisieren.

Was ist Polkadot?

Das Polkadot-Design

Polkadot identifiziert explizit drei Hauptbereiche, mit denen aktuelle Blockchains Schwierigkeiten haben, ihr volles Potenzial für die Bereitstellung praktischer Anwendungen auszuschöpfen:

  1. Interoperabilität
  2. Skalierbarkeit
  3. Geteilte Sicherheit

Polkadot verwendet eine Relaiskette, die als Hub fungiert, über den die Fallschirme eine Verbindung zum Konsens herstellen und diesen koordinieren sowie Nachrichten und Daten zwischen den Fallschirmen übertragen. Insbesondere können sowohl öffentliche als auch berechtigte Blockchains eine Verbindung zum Netzwerk herstellen. Berechtigte Ketten können sich vom Rest des Systems isolieren und gleichzeitig Daten an andere Ketten übertragen und die Sicherheit des Netzwerks nutzen.

Fallschirme können Blockketten oder andere Datenstrukturen sein, die in die Relaiskette eingebunden werden, um die Sicherheit und Interoperabilität mit anderen Ketten zu gewährleisten. Sie müssen jedoch die folgenden Kriterien erfüllen, um mit dem Polkadot-Netzwerk kompatibel zu sein:

  1. Kann kompakte und schnelle leichte Client-Proofs bilden
  2. Muss eine Methode für eine große Anzahl unabhängiger Behörden sein, um eine Transaktion zu autorisieren (d. H. Schnorr-Signatur).

Fallschirme verarbeiten ihre eigenen Transaktionen, wodurch das Netzwerk basierend auf der gleichzeitigen unabhängigen Verarbeitung von Transaktionen pro Fallschirm skaliert werden kann, die über den breiteren Netzwerkkonsens gesichert sind.

Der Konsens von Polkadot ist stark von Tendermint und HoneyBadgerBFT inspiriert, verwendet jedoch PoS als primäre Methode, um Validatoren zu motivieren, im Netzwerk ehrlich zu sein.

Was ist Tendermint?

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Polkadot kann auch „Brücken“ mit anderen Ketten bilden, die ihren eigenen Konsens haben – wie beispielsweise Ethereum.

Die unteren Schichten des Polkadot-Protokolls werden als bezeichnet Polkadot-Laufzeitumgebung und sind in allen Fallschirmen des Netzwerks gleich. Diese 3 Schichten bestehen aus dem Wasm-Interpreter, dem Konsens und der Vernetzung.

Die oberen Schichten sind für jeden verbundenen Fallschirm einzigartig. Substrat – von Parity Technologies – ist die erste Implementierung der Polkadot Runtime Environment (PRE). Fallschirme werden mit dem PRE geschrieben, das auf dem basiert Web3 Technologie-Stack.

Ein wichtiger Aspekt von Polkadot ist, dass es den Libp2p-Netzwerkstack verwendet und die erste reale Verwendung seiner Rust-Implementierung ist.

Die Dynamik der Funktionsweise von Polkadot ist komplex. Daher ist es am besten, die Plattform anhand der vier primären Teilnehmerrollen im Ökosystem zu visualisieren.

  1. Validatoren
  2. Nominatoren
  3. Collatoren
  4. Fischer

Validatoren

Validatoren schließen die Blöcke im Polkadot-Netzwerk ab und spielen die wichtigste Rolle im Ökosystem. Validatoren müssen den vollständigen Relay-Chain-Client ausführen und eine signifikante „Bindung“ (im nativen DOT-Token) setzen, um sich zu qualifizieren. Validatoren können jedoch andere Validatoren benennen, die an ihrer Stelle handeln sollen.

Validatoren erhalten Kandidatenblöcke von Kollatatoren, die ausgewählte Blöcke von Fallschirmspringern an Validator-Untergruppen weitergeben, und finalisieren die Blöcke in der Relaiskette durch einen deterministischen Auswahlprozess und eine letzte Runde der Validierungsratifizierung.

Nominatoren

Nominatoren sind Parteien, die ebenfalls am Netzwerk beteiligt sind, jedoch als Mechanismus für die Auswahl vertrauenswürdiger Validatoren fungieren, indem sie ihre Anleihe in die Anleihe eines ausgewählten Validators einbringen. Ihre Rolle ist sehr einfach und trägt zur Stärkung der gebündelten Sicherheit der Relaiskette bei.

Collatoren

Die Kollatatoren arbeiten auf der Ebene der Fallschirme und nicht direkt mit der Sicherung der Relaiskette. Sie sammeln Transaktionen aus den Fallschirmen, legen einen Beweis zusammen mit einem nicht versiegelten Block vor und senden ihn an den entsprechenden Prüfer, der mit der Fertigstellung eines Fallschirmblocks beauftragt ist. Das Polkadot-Whitepaper stellt fest, dass sich die Rolle von Kollatatoren möglicherweise weiterentwickelt und sie möglicherweise beauftragt werden, eng mit bestimmten Validatoren zusammenzuarbeiten, um Blöcke von bestimmten Fallschirmen zu überprüfen.

Collatoren können auch dazu dienen, Validatoren im Netzwerk als zusätzliche Sicherheitsebene böswilliges Verhalten zu beweisen. Die allgemeine Rolle von Kollatatoren ähnelt der Arbeit von Bergleuten in PoW-Blockchains.

Fischer

Die Fischer sind unabhängig vom Blocküberprüfungsprozess und suchen im Netzwerk nach böswilligem Verhalten, das sie den Prüfern über schlechte Prüfer melden. Sie sind als „Kopfgeldjäger“ motiviert, die nach erheblichen einmaligen Belohnungen suchen, indem sie nachweisen, dass eine verbundene Partei (d. H. Validator oder Kollator) außerhalb des Regelsatzes böswillig gehandelt hat.

Die Fischer stellen jedoch auch kleine Bindungen an das Netzwerk. Dies soll verhindern Sybil greift an, ist aber bei weitem nicht so hoch wie Validatoren und kann jederzeit zurückgezogen werden.

Bildnachweis – Polkadot Whitepaper

Polkadot erreicht über sein Interchain-Kommunikationsprotokoll eine standardisierte Kommunikation über das Netzwerk. Transaktionen zwischen Fallschirmen oder zwischen Fallschirm und Relaiskette sind vollständig asynchron, und alle Datenübertragungen (auch zwischen Fallschirmen) werden in der Relaiskette referenziert.

Blockchains, die mit Polkadot „überbrückt“ sind und nicht direkt als Fallschirm angeschlossen werden, können die standardisierte Interkommunikation des Netzwerks nutzen, ohne ihren eigenen Konsens zu beeinträchtigen. Diese Ketten verzichten jedoch auf die gemeinsamen Status- und Sicherheitsgarantien des Polkadot-Netzwerks. Ethereum wird das erste Beispiel für eine solche Brücke auf der Plattform sein.

Die DOT-Token-Rolle und die Polkadot-Governance

Polkadot verwendet ein On-Chain-Governance-Modell, das vollständig von den Stakeholdern der Relay-Kette kontrolliert wird. Stakeholder (d. H. Validatoren) setzen das native DOT-Token ab und können alles steuern, von direkten Protokoll-Upgrades bis hin zu Fehlerkorrekturen.

Wie bei anderen PoS-Konsensmodellen wird das native Token zum Binden und als Anreiz für Validatoren verwendet, ehrlich zu handeln, indem ein finanzieller Anteil an der Authentizität des Verifizierungsprozesses besteht. Darüber hinaus verbinden sich Fallschirme durch Verkleben mit Polkadot und können durch Zurückziehen ihres Einsatzes aus dem Netzwerk entfernt werden.

Polkadot befindet sich derzeit in der Testnet-POC-2-Phase, in der testDOT zum Aktualisieren des Protokolls aus dem POC-1-Netzwerk verwendet und verschiedene andere Funktionen eingeführt wurden, darunter die Verwendung der Rust-Implementierung von Libp2p.

On-Chain-Governance ist ein faszinierendes Konzept und wird nicht nur von Polkadot, sondern auch von anderen bereits aktiven Netzwerken wie Tezos und Decred eingesetzt.

Anwendungen von Polkadot

Da Polkadot keine Annahmen über die mit dem Netzwerk verbundenen Fallschirme trifft, bietet es Entwicklern ein breites Spektrum an Flexibilität, um anwendungsspezifische Blockchains zu erstellen, z. B. datenschutzorientierte oder einige, die sich explizit auf bestimmte Dapp-Entwicklungen konzentrieren.

Polkadot wurde auch entwickelt, um schnellere Innovationszyklen zu ermöglichen. Die Funktionen eines Fallschirms können auf einen anderen übertragen werden, indem Innovationen zwischen Ketten ausgetauscht werden und nicht nur Token-Übertragungen als einzige Form der Interoperabilität. Fallschirme können sich auch auf die Anwendungserstellung konzentrieren, anstatt sich auf ihre eigene Sicherheit konzentrieren zu müssen. Fallschirme, die explizit für die Funktion in Polkadot entwickelt wurden, sind Teil der größeren gepoolten Sicherheit und schaffen eine entscheidende Abstraktion einer der komplizierteren Komponenten von Blockchain-Netzwerken für Entwickler.

Ein faszinierendes Beispiel für Polkadot bietet ist die Möglichkeit für Benutzer einer dezentralen Vermittlungsstelle an einem Fallschirm, BTC mithilfe von Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) unter Verwendung einer ZCash-Fallschirmkette an der Vermittlungsstelle zu hinterlegen.

Die potenziellen Anwendungen von Multi-Chain-Frameworks sind enorm und sollten dazu beitragen, viel mehr mit neuen Technologien zu experimentieren, die aus der bloßen Kraft der Interoperabilität hervorgehen. Konsens – insbesondere PoS – ist jedoch komplex und schwierig zu entwerfen und muss in einem dezentralen Netzwerk über einen längeren Zeitraum, insbesondere in einer Umgebung mit mehreren Ketten, noch in großem Umfang bewiesen werden.

Polkadot bietet einen weiteren vielversprechenden Einblick in die zukünftige Generation von Blockchains und könnte sich als eine faszinierende Umgebung für öffentliche und genehmigte Blockchains erweisen, um zusammenzukommen und sich gegenseitig zu nutzen.

Mike Owergreen Administrator
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