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Polkadot Lightpaper 

波卡简介

An Introduction to Polkadot

Polkadot empowers the individual against much more powerful corporate and state actors.

Dr. Gavin Wood, Polkadot Founder

波卡赋予个人的强大力量，是对抗巨头公司与国家行为体强的有力武器。

——波卡创始人 林嘉文 博士

目录：

前言

概况

异构分片

可扩展性

可升级性

治理透明

跨链可组合性

波卡的架构

波卡的共识角色

波卡的治理角色

DOTs

Kusama Network

Substrate

About Web3 基金会

关于Parity合作项目

前言：少一些信赖，多一些真相

我们每天都在与少数几家科技巨头的产品打交道，但是这些公司的利益和动机常常与用户的利益和动机发生冲突。

如果我们想用这些应用，就必须同意那些我们永远都不会逐条阅读的使用条款，而同意这些条款就意味着，我们完全同意这些公司控制我们与应用交互产生的数据。

通过追踪数据，科技巨头们往往能够勾勒出个人生活的清晰画面，因此数据已成为21世纪比石油更有价值的资源，这也是Amazon/Facebook/Twitter/Alibaba估值如此之高的根本原因。但当下的互联网世界却是这样的，用户向科技巨头们免费提供个人数据后，除了向神祈祷个人隐私不被泄露、窃取、滥用之外，别无选择——这些中心化世界的巨头们就像恶魔一样一口一口将我们吞噬。

随着开源技术与像区块链这样的去中心化技术不断进步，愈加指向一个结论，即我们完全有可能建立一个全新的系统，让中心化不再凌驾于个人主权之上。在全新的系统上，第三方将不再是恶魔，我们将不再恐惧。

但当下的区块链技术现状，尽管其在某些领域有一定的进步与应用，但还远没有强大到可以与中心化的垄断一较高下的程度，何况其在现实世界的大范围部署尚未出现。换句话说，区块链还是个小Baby，怎能与成年人抗衡？

概况：聚合万链

波卡是下一代区块链协议，将不同用途不同类型的区块链联合起来，使各种链能够大规模无缝运行。由于波卡允许任何类型的链之间跨链通讯，因此能够适用更为广泛的应用场景。

波卡独辟蹊径，以汇聚多链优势的方法，通过各种应用程序和服务提供商，以更公平的方式提供服务，为去中心化之路开辟了新道路。

虽然区块链技术在物联网（IoT）、金融、治理、身份管理、去中心化网络和资产追踪等领域潜力巨大，但当下区块链技术的系统设计缺陷，很大程度上阻碍了其大规模商用。

相比之下，波卡的系统设计有几个非常明显的优势，包括异构分片、可扩展性、可升级性、透明治理与跨链可组合性等。

这是无限区块链

THIS IS BLOCKCHAIN UNBOUNDED

异构分片：一网多链

设想一下，未来会不会是一条区块链治理所有人呢？我们不这么认为。

在特定场景与用户案例中，不同区块链会有不同设定，随着时间推移，不同链的专业化程度势必不断提高，跨链交易需求也会增加。

波卡的分片区块链网络，能够将多链统一在同一个网络中，支持在安全的环境下进行信息跨链与交易的并行处理。

得益于波卡独一无二的异构分片设计，网络中的每一条链都可以针对特定的使用场景进行优化，而不是在一刀切模式下艰难生存。

链越多，不同链的专业化程度越高，意味着创新的可能性也越大。

可扩展性：可生长的区块链

一个区块链项目不足以支撑未来热闹的去中心化应用。早期区块链项目有限的吞吐量和非专业化运行，使得它们在现实世界的场景中无法有效扩展。

通过桥接多个专业化区块链到一个分片网络中，波卡能够并行处理多个交易。这种设计突破了早期区块链网络逐一处理交易的瓶颈。

波卡未来还能进一步扩大规模，嵌套中继链架构能让分片数量进一步提升，进而实现可扩展性。

可升级性：无分叉升级

早期的电脑游戏被装在墨盒（cartridges）中，墨盒是一种印刷电路板，其制作起来既昂贵又耗时。而游戏代码又都是被蚀刻在芯片上的，也毫无容错空间可言。

如今，我们已经习惯了应用程序、游戏和浏览器的频繁更新，甚至是自动更新，开发人员在发现Bug后能够立即修复以免酿成大祸，在升级的同时应用程序也会变得更加友好。

就像所有的软件一样，区块链需要不断升级才会变得有价值。然而，区块链的升级要远比应用程序、游戏或浏览器的升级困难得多。因为一般情况下，区块链的升级需要通过硬分叉来实现，此过程通常需要花费数月的时间，尤其是“分叉”，不仅难度相当大，还有可能导致社区分裂，这样的案例在过去十年来屡次发生，每次出现都会对原链产生巨大伤害。

而波卡革新了这一过程，使区块链无需分叉就能实现自我升级。这些无叉升级都是通过波卡的透明链上治理系统实现的。

在该特性的加持下，波卡生态的项目就具有了较强的灵活性，以适应当下技术进步并保持发展。波卡还大大降低了“硬分叉”的风险——对许多项目来说，这是个十分严重的问题。

治理透明：社区驱动

早期的区块链没有正式的治理流程，各个利益相关方无权提议或否决协议变更，除非他们熟识某些能够决定协议变更的人。

波卡完全不同，其治理过程由DOT持有者决定，整个治理过程以透明且公平。

所有的DOT持有者都可以提出修改协议的建议，或者对现有的建议进行投票。他们还可以选举委员会成员，以帮助被动利益相关者治理整个系统。

跨链可组合性：协同设计

早期的区块链就像一个个封闭的“围墙花园”。但是，随着特殊用途的区块链数量的不断增加，跨链通信和互操作性的需求也在不断增加。

波卡的跨链可组合性和信息跨链，支持不同分片进行信息互通、交换价值和功能共享，为新的创新浪潮打开了一扇大门。

在波卡的跨链桥功能的支持下，波卡网络的分片还将能够defi协议和外部网络（Ethereum）上的加密资产进行交互。

波卡的架构：与这些点链接

波卡网络包含了一种被称为平行链的异构区块链分片。这些平行链链接到波卡的中继链并中并获得中继链的保护，平行链还可以通过链接桥与外部网络连接。

中继链（Relay Chain）是波卡网络的核心，负责网络安全性、一致性和跨链互操作性。

平行链（Parachains）可以拥有本链代币，还可以针对特定使用场景主动升级的主权区块链（Sovereign blockchains）。平行链可以通过按量付费与中继链链接，或者租用插槽（slot）的方式与中继链持续链接。

转接桥（Bridges）是允许波卡分片可以与以太坊和比特币通信这样的外部网络连接的特殊区块链。

波卡的共识角色

验证人（Validators）它是中继链全节点，中继链会在验证人池中通过随机分组把验证人指定给不同的平行链。验证人会接受来自收集人打包的区块并进行有效性验证，然后结合共识算法对收集人提交的区块进行确认。

收集人（Collators）它是平行链的全节点，负责收集和执行平行链的交易并产生候选区块，将区块和证明提交给验证人，并通过收集交易获得手续费。收集人类似于PoW共识区块链当中的矿工。

提名人（Nominators）DOT的持有人，会选择自己信任的验证人进行DOT质押，然后分享验证人的收益。

钓鱼人（Fishermen）它也是平行链全节点，监控验证人的非法行为，若验证人作恶（如批准了无效的平行链区块），钓鱼者可以向其他验证人举报并获得相应报。

波卡的治理角色

理事会成员（Council Members）所有DOT持有人都可以登记参加理事会，目前，理事会由23名成员组成，定期一个月。它的作用是代表DOT利益相关者，提交重要提案，在特殊情况下，取消毫无争议的危险或恶意提案。

PolkaWorld对理事会的详细解释：

波卡的理事会可以被认为是波卡的主要执行机构，与议会民主中的政府角色有相似之处。理事会有两个主要权力：第一，总的来说，它对财政部的任何资金都有控制权。至少 60% 的理事会成员必须就任何特定的费用达成一致，才能获得财政部的批准和转账。目前大约有 45000 DOT 在财政部。

其次，它可以控制一半的治理事件的时间表（legislative timetable），至少每两个月安排一次公民投票。这中间穿插着理事会无法控制的所有公共公投事件。

理事会是一个多元化的机构，由 13 个单独的波卡账户组成。这些帐户是通过 DOT 持有人的投票决定的，现在已经启用了这个功能。投票使用的是 Phragmén 选举算法，其方式与我们为网络选择验证人的方式非常相似。

任何 DOT 持有人都可以通过缴纳少量（1 DOT ）保证金作为候选人参加选举。任何 DOT 持有者都可以表示他们同意一个或多个候选人，而拥有最多 DOT 支持的候选人将被选入理事会。

那些没有得到足够支持的人（20 位候选人）将保留他们在下一轮选举中的选票，每天都会进行下一轮选举，但因为我们还在运行（所有的）事情，所以通常是每月一次。作为一项防止垃圾邮件的措施，那些支持率更低的候选人将被撤销，并失去他们的押金。

技术委员会（Technical Committee）由积极建设Polkadot的团队组成，可与理事会一起提议紧急状况下的全民投票，以便快速投票和执行。技术委员会的存在，其唯一目的是检测代码中的错误等问题，并快速跟踪链的紧急升级或更改，成员可由理事会以多数票决定增加或取消。

DOTs：The DOT Token

DOT代币的三个直接作用：网络治理、Staking和Bonding。

治理（Goverance） DOT持有者完全控制协议，中继链参与者（DOT Holder）拥有所有特权，包括管理异常事件、协议升级和修复等，而在其他平台上，矿工会独享该特权。

Staking（Staking）博弈论激励代币持有者诚实行事，如果参与者工作尽职尽责，就能够通过Staking机制获得奖励，而那些不尽职的参与者，例如处于工作状态时，节点却不在线，他们将失去质押在网络中的代币，这样做是为了确保了网络安全。

绑定（Bonding）POS网络中的一个关键概念是“Bonding”，它可以被翻译为与POS网络建立强有力的“绑定”关系。通过在特定时间内锁定一定数量的代币，以表明您是波卡网络可信任的参与者，而且愿意接受网络的规则约束。

Kusama Network：在波卡的狂野表亲Kusama Network上玩混沌游戏

Kusama Network是一个早期的，未经审计和未经修改的Polkadot早期版，目的是在现实世界中测试Polkadot的网络技术和经济激励政策。这里也是平行链开发人员在将功能部署到Polkadot之前最佳的试验场。

Kusama Network由持有KSM代币的持有者与社区共同管理，将作为独立的网络而存在。

Substrate：你的区块链生成器，你的区块链升级程序，你的区块链

Substrate是构建区块链的框架，使用Substrate，开发者可以轻松创建具有独特功能的自定义区块链。

Substrate完全模块化且具有灵活性：混合和匹配现成的组件，构建核心业务逻辑，而将其余部分留给框架。

混合和匹配现成的组件，构建您的核心业务逻辑，而将其余部分留给框架。即插即用模块（如Consensus、Networking和Finality等）让您可以自由地专注于开发，从而节省大量的时间和精力。这一过程，确保在自定义区块链上保留必要的功能，以确保网络的精简。

在Substrate的无叉升级和透明治理支持下，开发者可以随时移动添加新特性，而不必担心分叉。简单无风险的升级意义重大，因为这意味着基于Substrate构建的区块链，可以随着技术革新与市场需求不断变化。

Substrate还对链接Polkadot提供开箱即用的本地支持，Cumulus，就是Substrate将区块链连接到Polkadot网络的底层工具，用于解锁链间通信、协作和共享安全。

About Web3 基金会：Web3基金会

Web3基金会的创建是为了培育和管理去中心化技术领域的软件与协议领域的应用，特别是那些利用现代加密技术来保护去中心化技术与应用，以促进Web3生态系统的稳定与繁荣。Polkadot就是Web3 Foundation的旗舰协议。

基金会的未来

Web3基金会致力于资助或协助与其使命相一致的项目的开发或部署：

创新的区块链技术、信息加密协议；

点对点的基础设施(例如libp2p与devp2p)；

加密经济机制(如DAC/DAOsoftware)；

数据发布系统(如IPFS)。

关于Parity：开发团队

Web3基金会已委托Parity Technologies来开发波卡。

Parity由以太坊联合创始人Gavin Wood发起，是一个由顶级分布式系统工程师、密码学家、解决方案架构师和研究人员组成的全球团队。从构建高度可用的以太坊客户端，到开发比特币和Zcash的应用，再到开发下一代区块链技术的Substrate和Polkadot，Parity已从根本上塑造了整个区块链行业。

合作项目：Polkadot & Substrate的朋友们

Polkadot旨在与公有链、私有链与联盟链合作。我们很高兴与以下项目保持亲密合作，并开发第一个使用案例，也期待与寻求采用该技术的其他区块链项目合作：