Руководство по пониманию нулевых слоев: как работает экосистема Polkadot

Создание конкретного приложения с нуля может оказаться непростой задачей, но, к счастью, существуют решения, которые обеспечивают простоту разработки, необходимую для быстрого проектирования решений. В этой статье мы представим дизайн Polkadot, мультичейн-платформы для развития сети.

Ключевые выводы

• Polkadot предоставляет модульный SDK для создания блокчейнов.

• Polkadot — это система нулевого уровня, обеспечивающая безопасность и совместимость, необходимые для создания экосистемы блокчейнов для конкретных приложений.

• Блокчейны, построенные на основе Polkadot, обладают автономией для реализации своей уникальной консенсусной и транзакционной логики, что делает Polkadot по своей сути независимым от архитектур уровня 1 (L1).

Преимущества блокчейнов для конкретных приложений

Существует несколько причин, по которым разработчики предпочитают создавать свои собственные блокчейны для конкретных целей приложения.

Производительность

Децентрализованные сети, такие как Ethereum, имеют очень ограниченную пропускную способность, которая распределяется между тысячами смарт-контрактов, вызываемых каждую секунду. Когда выходит новая версия — особенно если она требует большого количества газа — блокчейн насыщается, и комиссии растут, чтобы удовлетворить спрос.

Это постоянная конкуренция за ресурсы, где все конкуренты в равной степени страдают от колебаний сетевых цен.

Avalanche использует аналогию, которая прекрасно иллюстрирует необходимость мультичейн-систем. Представьте себе блокчейн Ethereum как двумерную дорогу, идущую по горизонтальной линии, и думайте о каждой транзакции как о машине на этом пути.

Во время насыщения рынка трафик будет безумным, что приведет к огромным задержкам. Теперь предположим, что у вас есть частная сеть для ваших пользователей, друзей и семьи. Они могли беспрепятственно проехать по этой дороге. Звучит здорово, не так ли?

В мультичейн-экосистеме каждая сеть работает параллельно друг другу. Транзакции выполняются быстрее и дешевле для конечного пользователя, поскольку пространство блока не используется совместно с конкурирующими приложениями. Это не только повышает производительность, но и обеспечивает устойчивость; даже если Ethereum выйдет из строя, AppChains продолжит работать.

Пространство блока: Максимальный газ, который может содержать блок. Транзакции постоянно конкурируют за это посредством базовых и приоритетных комиссий.

Кастомизация

При разработке децентрализованного приложения вам необходимо учитывать ограничения, которые накладывает базовая сеть. При выборе дизайна необходимо учитывать пропускную способность сети, окончательность, безопасность, ограничения типов данных и т. д.

Компаниям гораздо проще обеспечить соблюдение требований, когда они могут определить, кто может присоединяться к сети и совершать транзакции, а также контролировать активы, выходящие из сети через определенные мосты.

Получение стоимости

Вместо создания токена сообщества у разработчиков есть возможность использовать собственную валюту блокчейна конкретного приложения. Этот подход действует как поглотитель предложения, поскольку платежи за газ выполняются изначально, минуя необходимость использования внешних валют, таких как ETH или MATIC.

Почему Polkadot — это нулевой слой

Polkadot — это блокчейн уровня 0 (L0), поскольку он обеспечивает инфраструктуру безопасности для других блокчейнов. Это самый низкий уровень программирования, который устанавливает стандарт или отправную точку для построения блокчейнов L1 таким образом, чтобы оптимизировать безопасность и совместимость. Конечные пользователи не взаимодействуют с этим слоем.

Polkadot не размещает смарт-контракты, но предоставляет инструменты, необходимые для того, чтобы « парачейны » L1 могли строить свою инфраструктуру (консенсус, конечный автомат, смарт-контракты и т. д.).

Парачейн: модный термин для обозначения блокчейнов, построенных на базе Polkadot.

Наконец, центральным элементом Layer 0 является присущая им функциональная совместимость. Уровни 1, построенные на основе Polkadot, могут беспрепятственно взаимодействовать друг с другом, обеспечивая безопасный обмен активами без необходимости использования мостов, которые часто связаны с проблемами безопасности.

Архитектура в горошек

Давайте углубимся в архитектуру протокола. Основные элементы, о которых вам нужно будет узнать, — это парачейны, колляторы и валидаторы.

Компоненты экосистемы

Релейная цепь

В центре вселенной Polkadot находится релейная цепь. Парачейны могут иметь свой собственный консенсус, логику конечного автомата и механизмы подписи, но это не имеет отношения к релейной цепи.

Как упоминалось ранее, на этом уровне нет смарт-контрактов. Блокчейны могут присоединяться к этой цепочке, и единственным требованием к ним является реализация интерфейса Polkadot API, поскольку это имеет решающее значение для межцепочной связи.

Основная ответственность релейной цепи — обеспечить безопасность сети, а также обеспечить функциональную совместимость. Логика, специфичная для приложения, делегируется парачейнам, которые имеют разные консенсусы, функции и логику финализации блоков.

Валидаторы

Роль валидатора заключается в сборе транзакций для создания нового блока, который будет предложен сети. Валидаторы каждого блокчейна ставят DOT (собственную валюту) и проверяют транзакции для релейной цепи.

Парачейны

Релейная цепь вмещает ограниченное количество слотов выполнения. В документации Polkadot эти слоты сравниваются с параллельными ядрами ЦП, что дает полезную аналогию. Блокчейны, желающие подключиться к релейной цепи, должны реализовать API Polkadot.

Из-за ограниченного количества слотов они также должны участвовать в аукционе или механизме крауд-займа , чтобы обеспечить место в релейной цепи.

краудлоан: механизм краудфандинга для получения места в релейной цепи. В этом процессе сообщество активно вкладывает средства в поддержку ваших проектов, позволяя участвовать в ограниченных слотах Relay Chain.

Парапотоки

Запуск парачейна может быть дорогостоящим, в первую очередь из-за вычислительной мощности, необходимой для работы валидаторов, и, что более важно, количества токенов, необходимых для победы на аукционе в Relay Chain. Polkadot решает эту проблему, вводя концепцию парапотоков.

В отличие от традиционных блокчейнов, которые работают круглосуточно и без выходных, разработчикам, использующим парапотоки, не нужно постоянно размещать узлы, что позволяет избежать ненужного потребления энергии для решений, которые могут не требовать постоянной обработки блоков.

Как Polkadot обеспечивает совместимость

Существует более тысячи блокчейнов, и каждый из них имеет разные механизмы консенсуса. Чтобы парачейны могли взаимодействовать, необходим формат сообщений, обобщающий различные формы, в которых транзакции могут происходить в сети, чтобы операционные различия не имели значения.

Чтобы решить эту проблему, команда Polkadot разработала формат сообщений перекрестного консенсуса (XCM), абстрагируя возможные намерения сообщений в блокчейнах.

Используя этот стандарт, пользователь парачейна может отправить свой невзаимозаменяемый элемент на мост другого парачейна и получить актив, например, в сети Ethereum.

Как разрабатываются парачейны

Самый простой подход к созданию вашего блокчейна в экосистеме Polkadot предполагает использование шаблонов, предоставляемых Substrate SDK. Эти шаблоны позволяют вам формировать свой блокчейн, создавая различные дополнительные модули.

Например, вы можете включить модуль активов, введя собственную логику взаимозаменяемых активов для улучшения сети.

Кроме того, такие модули, как Identity, предлагают удобство встроенных служб имен, подобных Ethereum Name Service (ENS).

Если вам нужен более индивидуальный подход к логике вашего блокчейна — будь то уникальный механизм консенсуса или специализированный модуль программы лояльности для стимулирования пользователей к конкретным транзакциям — у вас есть возможность создать новый модуль FRAME, который легко включает в себя эти функции.

В следующих статьях мы рассмотрим детали создания и настройки вашего собственного блокчейна, а также изучим разнообразные возможности экосистемы Polkadot.

Также опубликовано здесь