Los investigadores y desarrolladores han estado trabajando para mejorar, actualizar y refinar la plataforma de blockchain descentralizada Polkadot desde que fue concebida por primera vez en 2016 por Gavin Wood. La nueva publicación «Descripción general de Polkadot y sus consideraciones de diseño» se amplía en el documento técnico original, ofreciendo una revisión completa y actualizada del protocolo.
Polkadot apareció por primera vez en 2016 cuando Gavin Wood publicó el libro blanco que describe la visión técnica y la razón detrás de esto.
Señaló que aunque la tecnología blockchain es prometedora, existen problemas que contribuyen a la falta de su importante implementación en el mundo real. Polkadot tiene como objetivo abordar estos problemas y crear una arquitectura de blockchain que sea escalable (puede crecer con la demanda), donde diferentes blockchains con diferentes funciones pueden coexistir y comunicarse entre sí en un sólido sistema de seguridad compartido, sentando las bases para la próxima generación de la Internet.
El nuevo documento Descripción general de Polkadot y sus Consideraciones de diseño se expande en el documento técnico, presentando una descripción completa y actualizada de los componentes de diseño y subprotocols de Polkadot. Algunos de estos se describen aquí.
En una palabra
Polkadot es una blockchain multicadena heterogénea escalable.
Esto significa que consiste en una red de blockchain descentralizada colaborativa llamada cadena de retransmisión que interactúa con cadenas fragmentadas que se ejecutan en paralelo, conocidas como parachain. Estas parachain pueden considerarse clientes de la cadena de retransmisión, cuyo propósito es asegurarlos y coordinarlos.
Gobernanza
Polkadot tiene un sofisticado sistema de gobierno en el que todos los titulares de DOT (token nativo de Polkadot) tienen voz. Las propuestas pueden ser sugeridas por un titular de DOT o por el Consejo. Ambos deben ser acordados por un referéndum ponderado de estaca.
Todos los titulares de DOT pueden registrarse para ser considerados para el Consejo. El Consejo consta de 23 miembros, con un plazo fijo de un mes. Su función es simplemente representar a las partes interesadas pasivas, presentar propuestas importantes y, en circunstancias excepcionales, cancelar propuestas indiscutiblemente peligrosas o maliciosas.
Las propuestas del Consejo tienen el beneficio de requerir que se apruebe un número menor de sí en un referéndum en comparación con una propuesta pública. Las propuestas del Consejo deben contar con el apoyo de una mayoría estricta de los miembros del Consejo, sin veto. Las propuestas peligrosas o maliciosas solo pueden cancelarse con un voto unánime.
Existe un Comité Técnico (compuesto por equipos que implementaron o especificaron formalmente el protocolo en Polkadot) con el único propósito de detectar problemas como errores en el código y acelerar las actualizaciones o cambios de emergencia en la cadena. Los equipos pueden ser agregados o eliminados por mayoría de votos del Consejo.
El uso de los fondos del Tesoro es controlado en última instancia por todos los titulares de DOT mediante referéndum. El Tesoro recauda fondos canalizando algunas de las recompensas del validador (de la acuñación) y canalizando una fracción de las tarifas de transacción y recortes (la multa pagada por un validador que actúa de manera maliciosa o incompetente). Estos fondos se utilizan para pagar el buen funcionamiento del sistema y el ecosistema más amplio (marketing, eventos comunitarios y divulgación).
Prueba de Stake nominada
La prueba de stake nominada (NPoS) es una adaptación del Proof of Stake (PoS) en la que un número ilimitado de titulares de tokens puede respaldar un número grande pero limitado de validadores (se espera que sean del orden de cientos en el momento de la génesis). Los validadores elegidos son responsables de ejecutar la cadena de retransmisión.
Esto permite una cantidad masiva de stake para respaldar validadores, mucho más que la tenencia de cualquier usuario individual. A medida que los nominadores comparten posibles recortes, así como recompensas económicas con los validadores que respaldan, se les incentiva económicamente a elegir validadores con un sólido historial de desempeño y prácticas de seguridad.
Utilizando un sistema de representación proporcional, cada minoría en el conjunto de nominadores puede elegir un número de validadores en proporción a su stake, sin que ninguna minoría esté subrepresentada.
Como tal, NPoS no solo es mucho más eficiente que la prueba de trabajo (PoW), sino que también es mucho más seguro y descentralizado que los esquemas de PoS sin delegación de estaca, donde solo unas pocas ballenas (propietarios de una gran cantidad de tokens) pueden convertirse en validadores .
Para obtener una descripción más detallada de NPoS en Polkadot, consulte también el documento académico Validator elección en prueba de participación nominada y la publicación en Medium Cómo la prueba de participación nominada funcionará en Polkadot .
Producción en bloque y Consensus
Los validadores elegidos usando NPoS son responsables de recibir, validar y volver a publicar bloques en la cadena de retransmisión utilizando un protocolo de consenso híbrido que divide el dispositivo de finalidad (GRANDPA) del mecanismo de producción de bloques (BABE).
Esta combinación permite:
- 1) la finalidad probabilística por BABE debido a su regla de selección de cadena, donde después de cierto tiempo el bloque se finalizará con una probabilidad cercana a uno y
- 2) la finalidad demostrable y determinista por GRANDPA, donde los bloques finalizados permanecen definitivos para siempre.
La combinación de los mecanismos evita la posibilidad de seguir sin saberlo la bifurcación incorrecta (un peligro de finalidad probabilística) y permite la finalización rápida de los bloques, ya que el mecanismo de finalización más lento finaliza los bloques por separado sin arriesgarse a un procesamiento o estancamiento de la transacción más lento.
Validez y Disponibilidad
En resumen, los collators de parachain producen un bloque de prueba de validez (PoV) y lo envían a los validadores de parachain, que firman su encabezado como válido. Se agrega un encabezado con suficientes firmas al bloque de la cadena de retransmisión.
Una vez que se crea un bloque de parachain, el blob de parachain (bloque PoV y conjunto de mensajes salientes) debe estar disponible durante un tiempo para asegurarse de que su validez pueda ser verificada por validadores no adversarios. Para permitir que los validadores garanticen colectivamente la disponibilidad, se utiliza un sistema de codificación de borrado. Esto distribuye el bloque PoV a todos los validadores.
Polkadot tiene una verificación de validez de tres niveles.
Primero, cuando los validadores de parachain verifican el bloque PoV, firman y distribuyen los códigos de borrado del blob de parachain a cada validador.
En segundo lugar, se espera que los nodos que actúan como pescadores (Fisherman) (que podrían funcionar principalmente como coladores) denuncien la invalidez.
Tercero, algunos validadores asignados al azar verifican la validez. Si se produce un problema importante y el bloque no está disponible para ellos, pueden reconstruir el bloque PoV con un número suficiente de las piezas de código de borrado que se distribuyeron en el primer nivel.
Si los validadores ven los informes de invalidez proporcionados por otros validadores, el blob puede reconstruirse a partir de las piezas de código de borrado distribuidas. Si hay un cierto número de informes de invalidez e informes de que los validadores no tienen la pieza del código de borrado del encabezado del bloque parachain en el bloque de la cadena de relevos, el bloque de la cadena de relevos no se finalizará.
Si se encuentra algún bloque parachain no válido en la cadena de retransmisión, sus validadores se recortan. El costo esperado de obtener un bloque inválido en Polkadot es más alto que la cantidad de apuesta que respalda una sola cadena, actuando como un elemento disuasorio.
Si todos los bloques de parachain a los que se refiere un bloque de cadena de retransmisión tienen suficientes informes de validez y no hay desafíos, GRANDPA puede finalizar el bloque de cadena de retransmisión.
Paso de mensajes de cadena cruzada
Cross-Chain Message Passing (XCMP) permite que los mensajes se pasen entre diferentes parachains de forma segura y sin confianza, de forma rápida y en orden. Uno de los objetivos principales de XCMP es proporcionar un historial coherente para los mensajes que han pasado entre parachains.
Este contiene dos partes:
• Historial consistente: los metadatos en la cola de salida de un bloque parachain se incluyen en la cadena de retransmisión y luego se utilizan para autenticar los mensajes de la cadena de recepción.
• Entrega confiable: los cuerpos de los mensajes correspondientes a estos metadatos deben distribuirse del remitente al destinatario.
El orden de los mensajes se resuelve utilizando un mecanismo de cola simple basado en un árbol Merkle para garantizar la fidelidad.
Para obtener más información sobre XCMP, consulte también el esquema de mensajes de Polkadot .
Lee el Paper
Para una presentación más detallada de estos y otros componentes de diseño y subprotocols, descargue el documento completo aquí .
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