区块链学习笔记：Polkadot（波卡）

1.什么是Polkadot（波卡）

波卡链 Polkadot 是一种异构的多链架构，旨在成为可扩展的异构多链框架，在确保安全和传输的基本功能下，通过非信任节点的激励机制，弱化内生绑定关系。

Polkadot 是由以太坊核心开发者推出的第三代公开无需授权的区块链科技，设计核心理念为即时拓展性和延伸性，旨在解决当今两大阻止区块链技术传播和接受的难题。

Polkadot 计划将私有链、联盟链融入到公有链的共识网络中，同时又能兼顾隐私及许可的防护措施，给予一个全新的交易层，并有机会将数百个区块链互相连接。

波卡链 Polkadot 提供基础的中继链 relay-chain，可以在其上托管大量可验证的全球一致的动态数据结构。这些数据结构被称为“并行”链或分支，尽管它们本身并不具有特定的需求。很多可验证的、全球动态同步的数据架构都建立在这个基础上，这些数据架构为平行链或者侧链。

1.1 Polkadot 网络的三个核心

Polkadot 是一个可伸缩的异构多链系统。Polkadot 网络可以分为中继链、平行链和转接桥三大部分。

上图中的中心部位是中继链，其核心的是验证人集群。中继链上只提供了满足中继链功能的简单服务，并不会像通常我们所知道的公链那样，开发者可以基于主链搭建应用，这么做是为了保证中继链的设计足够简单、健壮。因为我们都知道，越简单的设计，出问题的几率才越小。

中继链在 Polkadot 系统中非常重要，所有平行链的安全都由中继链负责，这也是Polkadot 的一大特点——共享安全性。

上图中最上面部分是平行链，平行链可以单独设计自己链上的各种机制，具有很高的自主性。

平行链有自己的节点，这些节点被称为收集人，收集人的任务是收集并执行交易，创建一个”未密封”的区块提交给验证人。验证人检查、验证收集人提交的交易是否合法，并进行批准。这就是说验证人负责所有平行链安全的原因，因为所有的交易都由中继链的验证人批准，验证人没问题，所有的平行链都不会有问题。

转接桥是负责链接 Polkadot 网络和外部网络的特殊平行链，因为构造不同，比特币、以太坊等网络无法通过平行链的方式接入波卡网络。但通过转接桥可以实现以太坊、比特币等网络和 Polkadot 网络的互相连通。

1.2 Polkadot 网络的四个基本角色

Polkadot 网络可以简答理解为由四种角色在维持，分别是收集人（collator）、验证人（validator））、钓鱼人（fisherman）、提名人（nominator）。

收集人属于平行链，每个平行链都会有自己的收集人，数量有多有少，比如目前 Stafi 有 120 个收集人，Darwinia 有 47 个收集人。收集人主要负责收集对应平行链的交易并执行，然后提交区块给验证人审批。

验证人由提名人选举，提名人就是持币用户。验证人将会随机分配给平行链，验证、批准平行链收集人提交的区块。恶意或没有很好完成的自身任务的验证人将会受到处罚，为其投票的提名人也就受到损失。

验证人在 Polkadot 系统非常重要，所以对于验证人的监督其实有比较复杂的设计。同时验证人的分散也非常重要，目前 Polkadot 有 222 个验证人，在未来随着发展预期验证人数量将会扩展到 1000。

钓鱼人是 Polkadot 中负责监督的节点，用以监督验证人和收集人。Polkadot 白皮书内四种角色的交互图如下，钓鱼人负责监察系统内的恶意行为，并能获得奖励。运行钓鱼人节点的要求不高，钓鱼人的收益随着举报成功次数的增加而逐步提升，这是用来防止初期过高的激励，导致钓鱼人和其角色串通故意违规来获得奖励。区块链学习笔记：Polkadot（波卡）

1.3 平行链如何接入中继链

Polkadot 系统通过中继链为平行链提供统一的安全性，平行链可以节省很大的维护网络安全的成本，而专心发展业务。

但任何一个公链资源都是有限的，Polkadot 同样如此。所以想要接入中继链享受Polkadot 整个网络的安全性，需要租赁平行链插槽，才能分享整个网络的安全性。

平行链插槽位置有限，插槽需求者需要参与竞拍才能获得。租赁插槽需要锁定Polkadot 代币 DOT，因为锁定资金量会比较大，项目方很难单独拿出足够的代币进行租赁。

所以 Polkadot 系统内有 IPO 机制，项目方可以发动社区用户一起去竞拍插槽。用户参与竞拍需要锁定他们的 DOT 一定时间，用户会有机会成本以及 Staking 收益的损失，所以项目方会拿出自己的代币奖励给参与竞拍的社区用户。

插槽持续时间上限为 2 年，每个阶段分为 6 个月，到期之后需要重新租赁。所以如何通过发展获得可持续的资金进行插槽租赁，是项目方需要考虑的。因为总是靠分发代币进行租赁，不是长久之计。

平行链插槽不会一下子拍卖很多，而是会每隔一段时间拍卖一个，具体间隔时间，现在并没有确定的时间。从相关介绍看，一般说是几周拍卖一次。

关于插槽数量，Polkadot 当前设定的目标是最多支持100 个平行链。说到这里可以提一下 Polkadot 网络的 TPS。根据 6 月 9 日 Polkadot 创始人 Gavin Wood 的推文，所有基于 Substrate 的链都可以达到 1500 的 TPS。Polkadot 网络想要实现的目标是支持 100 条平行链，那理论上整个网络的 TPS 最大值能够达到150000。

但其实接入了中继链的平行链本身也能成为“二级中继”，二级中继同样也可以接入平行链，这里就很难想象可以连接的平行链的上限了。

2.平行链插槽

2.1 为什么需要拍卖「平行链插槽」

插槽拍卖对波卡意味着什么，为什么项目方都在准备积极参与，以及为什么投资者会投以关注

对于波卡而言：

平行链插槽拍卖是波卡路线图中的重要里程碑，意味着波卡的跨链愿景真正开始落地。

可丰富 DOT 的使用场景。

将影响全网的 DOT 锁定结构及总锁定率。

对于项目方而言：

成功拍下插槽意味着项目将可以共享波卡网络的安全性，实现与其他项目的跨链互操作。

由于初期开放的插槽数量及释放间隔等关键信息仍未确定，拿下首批插槽将为项目带来一定的先发优势，可以尽早推进计划中的开发工作。

对于已准备就绪但尚未正式启动主网的一些同构项目而言，在拍下插槽时同步启动主网，可以直接利用波卡的验证机制。这将减少先启动主网，再更改代码接入的开发工作，因此，拍卖也关乎着此类项目的主网上线进程。

拍下早期的插槽本身是一次高调的市场宣传，有利于后期生态建设。

平行线程等其他接入方式更适合轻量型项目，且开发仍需时间，短期内迫切需要接入的项目们只能选择参与平行链拍卖。

对于投资者而言：

插槽拍卖的 IPO （初始平行链众筹，下文会详细解释）设计提供了一种全新的波卡生态参与方式，由于拍卖在设计上并未限制项目采取什么样的激励措施，因此参与拍卖的收益相较于 NPoS 质押（下文统称「节点质押」）更具想象空间。

对于已布局波卡生态的投资机构而言，助力被投项目尽早拿下插槽，可间接获取更大的利益。

2.2 「平行链插槽」具体如何拍卖

根据现已披露的计划，Kusama 将先于波卡主网对插槽拍卖进行测试。在正式启动拍卖之前，一些系统级的平行链将先行释放。系统级平行链本质上也属于平行链，但并不会参与拍卖，其主要意义在于为中继链减负，一般不会产生新的代币。区块链学习笔记：Polkadot（波卡）

关于拍卖，需要注意的事项包括：

插槽只租不卖。拍卖可竞标四个租赁期，每个租赁期时长 6 个月。有意参与拍卖的项目方可出价竞拍单个或是相邻的多个租赁期，简单数学计算后可得知，共有 10 种组合方案。

拍卖每次仅会释放一个平行链插槽，下一个插槽的释放会有一定的时间间隔（间隔时间仍未确定，可能是几周）。

通过蜡烛式拍卖减少投标狙击。插槽拍卖将分为两个阶段——安全期、随机期。两个阶段内均可自由质押 DOT，拍卖不会在安全期内结束，而是会在进入第二个阶段后根据链上随机数随时落锤。为了成功拿下槽位，项目们需要在进入第二阶段前质押尽可能多的筹码。

插槽拍卖设计了「初始平行链众筹（IPO）」方案，允许项目向外部借力，即通过一系列激励措施吸引他人将更多的 DOT 锁定给自己。反过来，这也为投资者们打开了参与拍卖的大门，大家届时可以在竞拍模块中选择拟支持项目锁定自己的 DOT。

插槽拍卖只会将 DOT 锁定，不会出售。在租赁期结束后，参与拍卖的 DOT 将全部退还。已参与常规质押的 DOT 不能同时参与拍卖，反之，参与拍卖的 DOT 也无法再获得常规质押奖励——取而代之的是获得各种竞拍项目给出的不同奖励。

整体而言，波卡的平行链插槽拍卖为拟进入这一生态的项目提供了一种全新的代币分发机制。

拍卖的过程其实也是社区建设的过程，投资者选择将 DOT 锁定给某个项目后，本金将在整个租赁期间被锁定，后续获取的激励收益往往也需要时间逐步释放，双方的利益将长期绑定。

3.团队实力

3.1 团队核心成员

Polkadot 创始人 Gavin Wood 在业内知名度很高，拥有以太坊联合创始人、前以太坊首席技术官、《以太坊黄皮书》作者等一系类光环，是和 V 神齐名的顶级开发者。

Polkadot 团队的开发实力毋庸置疑，是业内顶尖的团队。

创始人：Gavin Wood博士

Gavin是以太坊的联合创始人兼首席技术官，开始创立区块链技术。他发明了区块链行业的基本组成部分，包括Solidity，权威性证明共识和Whisper。Gavin目前在Parity领导Substrate和Polkadot的创新。他在2014年创造了Web 3.0一词，并担任Web3 Foundation的总裁。

创始人：Robert Habermeier Robert Habermeier是Thiel研究员，也是Polkadot的联合创始人。他在区块链，分布式系统和密码学领域具有研发背景。作为Rust社区的长期成员，他致力于利用语言的功能来构建高度并行和高性能的解决方案。

创始人：Peter Czaban Peter是Web3 Foundation的技术总监，他在其中致力于支持下一代分布式技术的开发。他在牛津大学获得了工程学硕士学位，读了工程学，并专注于贝叶斯机器学习。他曾在国防，金融和数据分析行业工作，致力于网状网络，分布式知识库，定量定价模型，机器学习和业务开发。

3.2 Web3基金会

关于Polkadot 的消息中我们总能看到 Web3 基金会的身影，Web3 基金会是由 Gavin Wood 创办并根据瑞士民法典设立的瑞士公司，其核心重点是 “Web3” 的开发、部署和维护。Web3 基金会已经资助了一大批 “Web3” 相关项目（主要是波卡生态），而获得 Web3 基金会的资助，对于很多项目来说意义非凡。

Polkadot是Web3基金会的旗舰项目。Web3基金会正在与同类中最好的实体合作构建Polkadot，并促进将在其上运行的服务和应用程序的开发。来自巴黎Inria和苏黎世ETH的研究人员，来自ParityTechnologies的开发人员，以及来自Polychain capital等加密基金的资本合伙人，都在一起合作开发一个以Polkadot为核心的Web3.0的实现。

Web3基金会已委托五个团队和100多个开发人员来构建Polkadot，其中包括：Parity Technologies、ChainSafe、Soramitsu、PolkadotJS，而Web3基金会为生态系统的发展提供资助（Grants）。

4.Polkadot 生态

2019-2020 一年多时间内，Web3 基金会分 6 个批次累计完成了对 129 个生态项目的资助，其中 18 个为重复资助项目。区块链学习笔记：Polkadot（波卡）项目详情可查阅：https://mp.weixin.qq.com/s/QMQghAZvqZwFcnvqIkdMjQ

5.经济模型

5.1 通证基本情况及分发机制

Polkadot代币名为DOT，原初始发行量为1000万枚DOT（old），之后每年增发，总量无上限。

由于Polkadot已于2020年8月22日，完成1:100的拆分，为了区分，会把拆分前的DOT称为DOT（old），拆分后的DOT称为DOT（new）。

目前经历过三轮融资，共分发580万枚DOT（old）。

共有3次对外募资：

2017 年10 月，Polkadot 通过荷兰拍出售了 500 万个 DOT，锁定期 2 年，按照当时的市价每个 DOT 的成本在 30～35 美元，总募资485,331 个 ETH，按照当时价格计算总募资额约 1.45 亿美金。

2019 年6 月，Polkadot 进行了第二轮融资，私募出售了 50 万个（总量5%的） DOT。尽管官方没有披露详细的融资总额，但据称与《华尔街日报》报道的融后估值 12 亿美元相符。也就是说，第二次私募融资额达 6000 万美元，每个 DOT 的成本在 120 美元左右。

2020年 7月 24 日上午 11 点开启第三轮融资。Polkadot自启动以来共完成两轮融资，总计售出 550 万枚 DOT。第三轮融资将提供30 万枚 DOT 额度。其中，前 72 小时的单个价格为 120 美元，随后单价变为 145 美元。公募购得的 DOT 需要锁仓 5 个月，但锁仓期间可以用于质押和参与投票。Polkadot第三轮公募地址现已募集到 3491 个比特币，价值约 3547 万美元。其中，一共收到 905 笔转账，最大单笔转账 699.99 个比特币。

根据Polkadot最初的计划，DOT（old）初始总发行量为1000万枚。在第一轮融资中发行500万代币后，剩余的 500万中，300万将留给Web 3基金会（由其自行决定保留或分发），在「创世」之前剩下的200万DOT（old）将进行出售或以其他形式分发。这意味着，除融资已经分配或将要分配给投资者的580万DOT（old）之外，还剩下120万DOT（old）尚未分配。

5.2 Polkadot的应用场景

DOT的主要功能如下：

通证经济：Polkadot将铸造或燃烧DOT，以奖励运行共识协议的节点，为财政库（Treasury）提供资金，控制通货膨胀率等。

惩罚：DOT在旨在减少攻击或对抗行为的惩罚协议中也起作用。

治理：DOT也被用作投票权，以使DOT持有人可以通过全民投票表达对治理决策的意见。

平行链分配：最后，DOT用于通过拍卖和存款来决定为哪些项目分配平行链插槽。

6.竞争对手ETH2.0

ETH2.0

从目前Polkadot所定义的跨链分片角度看，ETH2.0可谓是Polkadot的有力竞争对手。ETH 2.0 和 Polkadot 都使用分片模型，其中分片链（ETH 2.0 中的 “分片” 和 Polkadot 中的 “平行链/平行线程”）通过在主链区块中链接分片状态而受主链保护。

我们认为 Polkadot 和以太坊最大的相似点其实都是要解决以太坊 1.0 的遗留问题，例如信息传输效率，转账速度和容量问题，只是两者最终有了不同的发展方向。

基于 Polkadot 和以太坊 2.0 都是解决以太坊 1.0 问题，因此提出的解决方案都是分片式区块链协议，整体的应用场景也很类似。

相同的共识模型，以太坊 2.0 和 Polkadot 都使用混合共识模型，其中出块和最终性都有各自的协议。最终性协议都是基于 GHOST，并且都可以在一轮中最终确定一批区块。对于出块，两种协议都使用基于插槽的协议，该协议将验证人随机分配给插槽，并为未最终确定的区块提供分叉选择规则。

但Polkadot依然展现出了不同的发展方向，例如更优化的升级方式（升级无需硬分叉），更公平的治理方式（链上治理），更去中心化的共识机制（NPOS），以及更独特的架构（平行链），这些都是与以太坊不同的，但也并不能说明以太坊不好，只是Polkadot踩在巨人的肩膀上似乎走的更好。区块链学习笔记：Polkadot（波卡）

尽管ETH2.0开发早已开始，虽然进程缓慢，但并不意味着无限延期，例如以太坊社区当下正在加紧开发Serenity Phase 0阶段，即信标链阶段。

未来，Serenity Phase0/1/2/3四个阶段全部完成，ETH2.0上线之后，将会具备十分强大的性能，例如其TPS将从目前的30提升至3000，性能提升100倍。当然，也有观点认为，Polkadot能够通过不断扩展的中继链让性能无上限，不过这一切都有待时间验证。当然ETH2.0能否顺利实现，以及是否会发生延期，依然有待观察。

7.波卡简史

2016 年 10 月· 发布白皮书：第一版波卡（Polkadot）白皮书草案发布。

2017 年·Web3 基金会成立：Gavin Wood 和 Parity 的 Peter Czaban 共同创立了 Web3 基金会。Web3 基金会是一个非盈利组织，旨在支持波卡和 Web3.0 生态的研究和开发。

2017 年 10 月·首次 DOT 销售：波卡代币 DOT 进行首次销售，售出了最初 1000 万 DOT（Old）的 50% ，募集到 1.45 亿美金。

2018 年 10 月·Substrate 首秀：在 2018 年 Web3 峰会上，Gavin Wood 博士使用 Substrate 区块链开发框架，在 15 分钟内写出了一条全新的区块链。Substrate 是从波卡的开发过程中提炼出来的模块化区块链开发框架。

2019 年 1 月·Alexander 测试网上线：波卡推出首个测试网 —— Alexander 测试网。

2019 年 8 月· Kusama 网络上线：Kusama 是早期的、未经审计的版本的波卡，被称为波卡的 “金丝雀” 网络，目的是在真实的经济环境中为波卡测试治理、Staking、分片等功能。

2020 年 5 月 27 日·波卡主网候选链上线：波卡的首个主网候选链上线，标志着波卡分阶段上线过程的开始。这个版本的波卡是一个 PoA（权威证明）网络，由 6 个 Web3 基金会的验证人管理。

2020 年 6 月 18 日·波卡转为 NPoS：波卡网络转为 NPoS 提名权益证明机制，也是波卡主网上线的第二阶段。DOT 持有人可以申请验证人席位，和解锁 staking 收益。

2020 年 7 月·波卡开启治理：波卡开启治理功能，波卡网络的控制权正式交给了社区。

2020 年 8 月 18 日·开启 DOT 转账功能：波卡开启了 DOT 代币转账功能。

2020 年 8 月 21 日·DOT 拆分 100 倍：波卡进行了面额变更，DOT 总量从 1000 万变为 10 亿，每个 DOT 的面额变为原来的 1/100，每个账户中的 DOT 数量变为原来的 100 倍。这次 DOT 面额变更是由波卡社区投票决定的，也是波卡网络的第一次链上投票。

2020 年 9 月·Substrate 2.0 发布：Substrate 2.0 版本发布，新增 70 多个可组合模块和链下工作机。

8.Polkadot 常用工具

官网：https://polkadot.network/

钱包：国内的麦子钱包、imToken 都支持 Polkadot 网络，也更符合国人使用习惯

百科：https://wiki.polkadot.network/en/latest/

项目大全：https://www.polkaproject.com/

中文社区（官方/社区公众号）：Polkadot_China、PolkaWorld

导航网站：https://www.polkaworld.org/explore/

中文白皮书：https://www.polkaworld.org/articles/polkadot-white-paper-in-chinese

浏览器：https://polkadot.subscan.io/ https://polkadot.js.org/apps/#/explorer/ https://polkascan.io/

内容整理来源：

本学习笔记内容整理自以下文章，感谢原作者：

https://www.block123.com/zh-hans/nav/274265000175.htm https://mp.weixin.qq.com/s/uWB0cCL0ehIIYmCZXMYgBQ https://www.chainnews.com/articles/139151020175.htm https://mp.weixin.qq.com/s/5wAke0Y9kU_5oaIKMu7TmA https://mp.weixin.qq.com/s/QMQghAZvqZwFcnvqIkdMjQ

作者：新暴富志愿者小组，来源：DEFI新暴富

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