一文回顧Polkadot跨鏈技術演進 了解Polkadot2.0的未來

發表於 2023-11-29 10:37 作者： OneBlock Community

來源：OneBlock Community

Polkadot 的起源、完善和上线過程經歷了怎樣的技術迭新與路线升級？深入把握 Polkadot 技術模型與生態合約才能讓我們更好地深耕 Polkadot 生態。

11 月 25 日晚上，Substrate Saturday 第 19 期活動如期舉行，Parity 工程師 Suvi Dong、Kaichao 與线上觀衆一起分享 Polkadot 跨鏈技術演進的路线，以及 Polkadot 未來在技術和生態上的發展路徑。Kaichao 更詳細揭祕了 Polkadot 的起源、完善和上线過程，介紹了 Agile Coretime、Coreplay 如何執行智能合約，以及 Corejam 在並行、去中心狀態機的分階段模型中的應用等前沿技術話題。

Substrate Saturday 是 OneBlock 旗下的一檔以技術和深度內容分析的线上直播欄目，以邀請 Polkadot 及其生態項目或工程師一起探討 Substrate 相關內容爲主，讓嘉賓和觀衆能夠有一個多樣化溝通分享的橋梁。

如果你錯過了 Substrate Saturday 第 19 期活動，快來查收 OneBlock 爲你准備的這份精華回顧吧！

視頻回放：https://www.youtube.com/live/SXAbLAotTfY?si=OE9ivYGX5QYuzeCh

Polkadot 跨鏈技術的演進歷程

Polkadot 技術路线回顧

回顧過去幾年的 Polkadot 技術發展路线時，可以追溯到 2017 年 Gavin Wood 提出多鏈愿景的時期。Parity 作爲 Polkadot 的技術團隊，從多種區塊鏈客戶端开始，逐漸積累了區塊鏈开發經驗，最終貢獻了 Polkadot 的底層代碼。

2017 年底，爲了實現多鏈愿景，Parity 團隊提出了 Substrate 框架，這個框架後來被命名爲 Polkadot SDK。這一框架提供了开發上的便利性，使得开發者不再需要像之前那樣使用多種區塊鏈客戶端進行功能增強，從而提高了开發效率。

2018 年的 Web3 Summit 上展示了如何使用 Substrate 快速搭建區塊鏈，正式標志着 Substrate 成爲通用的區塊鏈开發框架。Substrate 框架涵蓋了多種共識算法，如 PoW（工作量證明）和 PoA（權威證明），以及智能合約模塊。

2019 年發布了 Substrate 1.0 版本，啓動了很多生態項目的正式部署，包括 Kusama 的正式網絡。在重構 Substrate 的業務功能模塊後，發布了名爲 Substrate FRAME 的模塊化架構，使得編寫業務代碼更加容易。

2020 年，Polkadot 正式網絡部署，並引入了更加开發者友好的 FRAME v2 語法，增加了 pallet 版本管理模塊、鏈上升級所需的數據遷移等功能。

XCM：平行鏈之間通信的主要方式

2021 年 6 月，平行鏈正式部署在 Kusama 網絡上，並通過插槽拍賣引入了很多平行鏈項目。XCM 跨鏈消息機制 V3 成爲平行鏈之間、平行鏈與中繼鏈的主要通信方式。

XCM 介紹, Polkadot Wiki

同時，XCM 格式定義了一系列規則，進行了 v1 到 v3 的部署和升級。Kaichao 老師介紹道，XCM 類似於 http 在 Web2 領域的通信協議，定義了跨鏈消息的標准規則，以及 MulticaLocation、MultiAsset、Instruction Location 等重要概念，用於表示位置和資產，並定義了指令來操作鏈上數據。XCM 消息格式標准具有共識無關、確保執行、非對稱、異步等特點。

此外，VMP 和 XCMP-lite（HRMP） 是 XCM 格式消息通信的實現層，用於實現平行鏈之間的消息傳遞。XCVM（xcm-executor）是用於執行 XCM 消息指令的執行器，它負責修改當前鏈、中繼鏈和目標平行鏈的狀態。你可以在這裏查看 XCM 的具體詳情：

• https://wiki.polkadot.network/docs/learn/xcm

• https://github.com/paritytech/xcm-format

RFCs（Request for Comments）則是 Polkadot 中的存儲庫，包括 Polkadot 相關的技術設計和實現和對 Polkadot 相關領域的修改。這些提案包括節點部分的實現、密碼學算法和 XCM/XCMP 的修改。值得注意的是，在 Polkadot 生態中，on-chain 指的是由所有中繼鏈驗證人執行的過程，in-core指的是由驗證人子集（Validator Group）執行的過程，而 PVF（Parachain Validation Function）是平行鏈的運行時邏輯代碼，存儲在中繼鏈上。

Agile Coretime：更加靈活的分配 Coretime 的模型

Polkadot 技術發展的過程中，同樣碰上了一些問題。Kaichao 老師指出，平行鏈上线需要通過拍賣插槽進行短期上线需求激增，在競爭激烈的時期，團隊需要強大的籌集資金的能力，這意味着需要與投資人和持有者保持強互動。同時，Polkadot 的核心資源 core 長期分配給某一平行鏈並不合理，因爲不同鏈的資源需求不同，導致資源得不到優化分配。並且，續租 core 的花費無法預估，缺少確定性。

爲解決這些問題，Polkadot 提出了靈活配置核心資源的 Agile Coretime（敏捷核心時間）模型，通過此模型不再需要拍賣插槽。並且，Coretime 可以作爲 NFT 進行轉移出售，並可用於執行任務。這種模型下無需 slot auction，需要銷售 coretime 的系統平行鏈，coretime 可以以 non- fungible asset 的形式進行轉移、出售，分配給某個任務或者存入即時 coretime pool。

Coretime, Polkadot Wiki

Agile Coretime 的目標包括：

• Polkadot 合理的價值捕獲機制

• 生態團隊的長期花費可預期

• 降低進入門檻

• 支持 1000 個 core，可動態變化

• 促進任務在動態間隔和不同跨度下使用 core

Coreplay：使用 core 執行智能合約

除了介紹 Coretime 的使用機制外，Kaichao 老師還介紹了仍處於構想階段的 Coreplay。Coreplay 使用 core 執行智能合約，使得對核心資源的使用更加靈活，有望降低开發門檻，讓开發者更自由地部署在 Polkadot 上。

Coreplay 的優勢包括：

• 开發者所熟知的开發模式

• 無需單獨部署一條鏈

• 無需過多考慮執行期的資源消耗（weight）

• 促進 core 的並行執行

• 適用緊急應用場景

你可以在這裏查看 Coreplay 的詳情資料：

• https://github.com/polkadot-fellows/RFCs/blob/gav-coreplay/text/coreplay.md

• https://forum.polkadot.network/t/announcing-polkavm-a-new-risc-v-based-vm-for-smart-contracts-and-possibly-more/3811

Corejam：更通用的模型，以滿足各類核心資源使用

在 Polkadot 技術的發展歷程中，經歷了多次技術迭代和升級。其中包括鏈上集成狀態、Corejam、異步後端機制、Sassafras 共識，以及其他正在設計和構建中的功能。在數據可行性和可用性校驗達到一定要求後，進行了鏈上的集成狀態，通過這個階段，對狀態進行修改和介紹。在核心階段的激烈討論中，出現了 Corejam，引起了社區的高度關注。

Kaichao 老師介紹道，Corejam 是一種更通用的模型，可以更好地滿足不同的核心資源使用方式。這些新的技術模型和虛擬機的提出，將爲 Polkadot 生態提供更合理的定位，並爲开發者和用戶提供更好的體驗。Corejam 是用於並行、去中心狀態機的分階段收集-提煉-聚合-累加模型。

Polkadot 之前設計的是用語長期運行的平行鏈，而隨着 Agile Coretime 和 Coreplay 的引入，產生了對於更通用模型以及未來擴展性的需求。通用模型的自由度可以帶來潛在的用戶使用場景，並能降低开發者負擔和進入門檻，也能將對 core 的使用策略开放給核心开發之外的社區成員。因此，Corejam 這樣的技術創新有望爲 Polkadot 生態帶來新的可能性和更廣闊的發展空間。

對於 core 資源的通用模型的使用，包括 in-core 和 on-chain 兩個方面，前者即工作包（work package）的傳輸、生產、計算和驗證，後者即結果的收集、聚合、累加進入中繼鏈的鏈上狀態。

Polkadot 更多功能持續开發中

除此之外，Kaichao 老師還探討了一種名爲 Asynchronous Backing 的新性能提升機制。通過這種機制，可以在構建平行鏈時不再依賴於最新的 relay block 來構建區塊；相反，可以通過異步的方式加速區塊的構建過程。這種異步方式不僅延長了區塊構建的時間，從原來的 500 毫秒變爲了 2 秒，同時將區塊的生產時間從 12 秒縮減到 6 秒，總體吞吐量提升了大約 8 倍。

Asynchronous Backing, Polkadot Wiki

除了提到的核心功能，還有其他功能正在設計和構建中。例如，更多的系統平行鏈用於更高效地分配中繼鏈的任務，包括 Stacking、Identity 和 Governance 等系統平行鏈的設計。

還有一些功能正在开發中，如 Sassafras 共識用於構建確保最終共識的區塊；同時，smoldot 作爲輕客戶端的功能也在不斷完善，爲用戶提供更好的去中心化應用體驗；Internode mixnet 作爲一種保護節點之間 IP 數據和元數據隱私的功能，以及去中心化社交方面的探索，通過使鏈上服務於开發者和用戶的方式，構建一些生態和治理上的集合。

總的來說，Polkadot 生態在持續探索和設計新功能，以進一步提高網絡的性能、隱私和社交去中心化方面的功能。這些發展都是在不斷推進網絡治理和技術進步的同時，爲用戶和开發者提供更好的使用體驗和更高的效率。

Polkadot 未來：重點建設开發者社區

分享了 Polkadot 的起源、發展歷程和未來升級後，Parity 工程師 Suvi Dong 和 Kaichao 一起探討了 Parity 在 Polkadot 生態中的角色演化，以及 Polkadot 生態的未來的發展可能性。

Parity 在 Polkadot 生態的中的變化

Kaichao 老師首先提到了區塊鏈生態系統對於單一公司過度依賴的問題。盡管 Parity 在協同資源方面十分高效，但在去中心化的區塊鏈生態中，這種依賴並非必需。以 Bitcoin 爲例，其創始人身份仍然神祕，而某些區塊鏈項目雖然有公司支持，但可能受到監管機構的幹預，甚至面臨破產。他指出，在新興的區塊鏈生態中，公司的存在一方面有其用處，但同時也可能限制了生態的自由發展。

長期來看，他認爲理想的去中心化協作平台不應該長期依賴於某家公司的支持。雖然這需要一個漫長的過程，不同的項目和开發者對於實現去中心化有不同的時間和方式，他認爲在長期發展中，單一公司不應該持續支持整個生態。Parity 也在不斷調整自身，爲生態系統提供支持，並在合適的時機向不同的生態團隊和參與者提供更多的功能、權限和市場機會。這種方式更有利於區塊鏈生態系統的發展。

在 Polkadot 2.0 的世界中，开發者體驗和开發者社區的建設始終是重點領域。

在提案上，Polkadot 降低了進入門檻，使开發者更容易參與，這對 Polkadot 在开發者社區中的影響和潛力有着重要意義。同時，生態开發者能否高效地構建有價值的產品是社區非常核心的問題。Parity 作爲一家擁有豐富开發者社區構建經驗的公司，在這方面具有很大優勢，因此在這一點上進行升級和改進至關重要，可以幫助开發者更好地使用 Polkadot 生態工具。

在去中心化方面，Polkadot 最近推出了一系列倡議和項目，如 Polkadot Fellowship、Polkadot Blockchain Academy、OpenGov 和獎勵制度，以支持生態系統的發展。Polkadot 是一個非常开放和包容創新的區塊鏈平台，探索各種試驗性方式和技術升級，並通過技術改造的升級投票，促進技術的發展，幫助更多有創業意愿的开發者和創始人开始自己的區塊鏈之旅。這些倡議對 Polkadot 生態系統的增長和多樣性貢獻顯著，未來還將有類似的舉措。同時，OpenGov 的進一步提升和國庫的开放性也都不斷支持了不同生態的參與者進入。

在 Kaichao 老師看來，這些措施旨在給予生態开發者必要的資源，無論是從資金池的角度還是人員教育的角度，都旨在幫助他們更快地實現想法。未來將有哪些舉措取決於生態參與者的新想法，任何人都可以提出自己的想法，如果得到支持，這些想法就有機會成爲現實。這種多樣性的舉措將繼續推動 Polkadot 生態系統的進一步發展。

Polkadot 2.0: 不斷降低开發者部署門檻

未來，Polkadot 2.0將如何發展，又將面臨何種可能的挑战？

首先，在技術實現方面存在一些不同的看法。對於實現 Coreplay 的時間，有一種比較悲觀的觀點，認爲它會相對較晚，而另一種則比較樂觀，認爲初版可能在幾個月到半年內推出。Polkadot 2.0 在底層上並沒有大的結構性變化，而是在基礎技術上持續進行着正常的推進，例如在異步技術上的重點優化。這使得 Polkadot 在开發計劃中有一個相對平滑的過渡。

在技術層面而言，Polkadot 2.0 針對开發者的友好性和競爭力進行了重要改進。模塊化的 Substrate 开發框架、快速編寫 Runtime 代碼的 FRAME 框架，以及採用 Rust 語言編寫的开發框架，都對开發者非常友好。降低开發者部署門檻是 Polkadot 2.0 的一項重要競爭策略。

在生態系統發展方面，Polkadot 針對开發者的支持方面做得很出色，包括教育、資金和在线部署的協作。但仍需要技術上、協作方式不斷改進。

未來幾年，Kaichao 老師提到，Polkadot 生態系統可能面臨幾個重要的挑战。一個是規範的清晰性和社區內的共識。另一個挑战是开發者可能面臨的問題，除了對开發者提供教育和支持外，需要社區更深入地理解和解決开發者遇到的問題並解決，才能實現長期成功和可持續增長。

標題：一文回顧Polkadot跨鏈技術演進 了解Polkadot2.0的未來

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