区块链-Polkadot可扩展区块链网络介绍

Polkadot网络旨在设计一个可扩展的区块链网络。Polkadot网络项目的白皮书下载地址：https://polkadot.network/PolkaDotPaper.pdf。严格意义上讲，这份资料偏重设计思想的描述，并不是完整的设计白皮书。

本文介绍这份“白皮书”中的Polkadot跨链的基本思想。

1）Polkadot的几个角色

Polkadot网络主要由四个角色组成，如下图所示：

Collator：子链的“矿工”，收集子链用户的交易，组装区块。

Validator：Polkadot主链的“矿工”。值得注意的是，Polkadot的子链，虽然由Collator组装区块，仍然由部分Validator进行共识。

Nominator：Validator的提名者。简单的可以将Nominator看作Validator（如果Nominator提名自己的话）。

Fisherman：监察网络中各个角色是否正常工作。

2）Polkadot网络结构以及功能

Polkadot网络的主链叫“Relay chain”。每个子链叫“Parachain”。Polkadot网络结构如下图所示：

上图中中心部分是Relay chain。Relay chain是个六边形，中间的不同颜色的三角代表Validator（不同的颜色，代表为不同Parachain工作的Validator）。Relay chain的六边形上的圆圈代表六个字链，也就是六个Parachain。一个Parachain有Collator以及Fishman。Parachain和Parachain之间可以跨链交易。

在这样的框架上，Polkadot白皮书顺带提了两点：

a）子Relay chain- 上图中右边粉色的部分。子Relay chain作为父Relay chain的Parachain，同样可以拥有自己的Parachain。这样，Relay chain可以无限的扩展下去。

b）Parachain桥（Bridge）- 上图中最下面的部分。通过Parachain bridge可以链接到其他已有的公有链，比如说以太坊。

3）Validator分配以及共识机制

Polkadot网络的Validator会随机分组分配给已有的Parachain。并且，每个区块都会变化。也就是说，新创建的Parachain毋需维护自己的矿工。

4）跨链实现

每个Parachain会维护一个输出（egress）以及输入（ingress）交易队列。Relay chain负责Parachain之间的跨链交易：将一个交易从一个Parachain的输出队列转移到目的的Parachain的输入队列。

5）激励机制

正如之前所说，Collator负责Parachain的交易组装打包，由随机分配的Validator进行共识。也就是说，所有的账本数据（区块数据）由Parachain上的所有Collator负责保存。Validator并不负责区块数据的存储。

Collator会获取打包区块中所有交易的交易费用作为奖励。Validator会获取Polkadot代币的增发部分作为区块奖励。Fishmen如果发现Collator或者Validator的作恶行为，则获得相应的奖励。

总结：Polkadot网络是由Relay chain以及多个Parachain组成的，可扩展的区块链网络。Polkadot网络主要由四个角色组成：Collator，Validator，Nominator以及Fisherman。Polkadot网络的两大特点：1）Validator共享 （所有的Parachain共享Validator）2）跨链交互能力。