Polkadot: วิสัยทัศน์สำหรับกรอบงาน Multi-Chain ที่ต่างกัน

Abstrak

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 dr. KAYU GAVIN PENDIRI, ETHEREUM & PARITAS [email protected] Abstrak. Arsitektur blockchain saat ini semuanya mengalami sejumlah masalah, paling tidak dalam hal praktik ekstensibilitas dan skalabilitas. Kami percaya hal ini berasal dari pengikatan dua bagian yang sangat penting dari arsitektur konsensus, yaitu: kanonikalitas dan validitas, terlalu erat hubungannya. Makalah ini memperkenalkan arsitektur, multi-rantai heterogen, yang pada dasarnya membedakan keduanya. Dengan mengelompokkan kedua bagian ini, dan dengan menjaga keseluruhan fungsi yang disediakan seminimal mungkin keamanan dan transportasi, kami memperkenalkan sarana praktis perluasan inti di lokasi. Skalabilitas diatasi melalui pendekatan bagi-dan-taklukkan kedua fungsi ini, dengan memperluas fungsi inti yang terikat melalui insentif node publik yang tidak tepercaya. Sifat heterogen dari arsitektur ini memungkinkan banyak jenis sistem konsensus yang sangat berbeda untuk saling beroperasi dalam “federasi” yang tidak dapat dipercaya dan sepenuhnya terdesentralisasi, memungkinkan jaringan terbuka dan tertutup untuk memiliki akses bebas kepercayaan ke satu sama lain. Kami mengedepankan sarana untuk menyediakan kompatibilitas mundur dengan satu atau lebih jaringan yang sudah ada seperti Ethereum. Kami percaya bahwa sistem seperti itu menyediakan komponen tingkat dasar yang berguna dalam pencarian keseluruhan secara praktis sistem yang dapat diterapkan yang mampu mencapai tingkat skalabilitas dan privasi perdagangan global. 1. Kata Pengantar Hal ini dimaksudkan sebagai ringkasan “visi” teknis satu kemungkinan arah yang dapat diambil dalam mengembangkan lebih lanjut paradigma blockchain beserta beberapa alasan mengapa arah ini masuk akal. Itu diatur dalam sedetail mungkin pada tahap pengembangan ini suatu sistem yang dapat memberikan perbaikan nyata pada a sejumlah aspek teknologi blockchain. Hal ini tidak dimaksudkan sebagai spesifikasi, formal atau lainnya. Hal ini tidak dimaksudkan untuk menjadi komprehensif atau a desain akhir. Hal ini tidak dimaksudkan untuk mencakup aspek-aspek non-inti kerangka kerja seperti API, binding, bahasa, dan penggunaan. Ini terutama bersifat eksperimental; di mana parameter ditentukan, kemungkinan besar akan berubah. Mekanisme akan melakukannya ditambahkan, disempurnakan, dan dihapus sebagai respons terhadap komunitas ide dan kritik. Kemungkinan besar sebagian besar makalah ini akan membahasnya direvisi sesuai bukti eksperimental dan pemberian prototipe kami informasi tentang apa yang akan berhasil dan apa yang tidak. Dokumen ini mencakup uraian inti protokol beserta gagasan arah yang dapat diambil untuk memperbaiki berbagai aspek. Hal ini dibayangkan sebagai inti deskripsi akan digunakan sebagai titik awal untuk inisial serangkaian pembuktian konsep. “Versi 1.0” terakhir adalah didasarkan pada protokol yang disempurnakan ini bersama dengan ide-ide tambahan yang telah terbukti dan bertekad untuk itu diperlukan agar proyek dapat mencapai tujuannya. 1.1. Sejarah. • 09/10/2016: 0.1.0-bukti1 • 20/10/2016: 0.1.0-bukti2 • 01/11/2016: 0.1.0-bukti3 • 11/10/2016: 0.1.0 2. Pendahuluan Blockchain telah menunjukkan manfaat yang besar di beberapa bidang termasuk “Internet of Things” (IoT), keuangan, tata kelola, manajemen identitas, desentralisasi web, dan pelacakan aset. Namun, meskipun demikian janji teknologi dan pembicaraan besar, kita belum melihatnya penyebaran teknologi saat ini yang signifikan di dunia nyata. Kami percaya bahwa hal ini disebabkan oleh lima kegagalan utama yang terjadi saat ini tumpukan teknologi: Skalabilitas: Berapa banyak sumber daya yang dihabiskan secara global pada pemrosesan, bandwidth dan penyimpanan agar sistem dapat memproses satu transaksi dan berapa banyak transaksi dapat diproses secara wajar berdasarkan kondisi puncak? Isolatabilitas: Dapat memenuhi kebutuhan yang berbeda-beda pihak dan permohonan ditangani hingga tingkat yang mendekati optimal dalam kerangka yang sama? Pengembangan: Seberapa baik alat tersebut bekerja? Lakukan apakah API memenuhi kebutuhan pengembang? Apakah materi pendidikan tersedia? Apakah ada integrasi yang tepat? Tata Kelola: Dapatkah jaringan tetap fleksibel terhadap berevolusi dan beradaptasi seiring berjalannya waktu? Bisakah keputusan menjadi dibuat dengan inklusivitas, legitimasi dan transparansi untuk memberikan kepemimpinan yang efektif a sistem desentralisasi? Penerapan: Apakah teknologi tersebut benar-benar mampu menjawab kebutuhan yang mendesak? Apakah “perangkat perantara” lain diperlukan untuk menjembatani kesenjangan tersebut aplikasi sebenarnya? Dalam penelitian ini, kami bertujuan untuk mengatasi dua hal pertama masalah: skalabilitas dan isolasi. Meski begitu, kami percaya kerangka Polkadot dapat memberikan perbaikan yang berarti pada setiap kelompok masalah ini. Implementasi blockchain yang modern dan efisien seperti klien Paritas Ethereum [17] dapat memproseses lebih dari 3.000 transaksi per detik saat dijalankan pada perangkat keras konsumen yang berkinerja baik. Namun, dunia nyata saat ini blockchain jaringan praktis dibatasi sekitar 30 transaksi per detik. Keterbatasan ini terutama berasal dari kenyataan bahwa mekanisme konsensus sinkron yang ada saat ini memerlukan batas waktu keselamatan yang besar waktu pemrosesan yang diharapkan, yang diperburuk oleh 1

Perkenalan

Blockchain telah menunjukkan manfaat yang besar di beberapa bidang termasuk “Internet of Things” (IoT), keuangan, tata kelola, manajemen identitas, desentralisasi web, dan pelacakan aset. Namun, meskipun demikian janji teknologi dan pembicaraan besar, kita belum melihatnya penyebaran teknologi saat ini yang signifikan di dunia nyata. Kami percaya bahwa hal ini disebabkan oleh lima kegagalan utama yang terjadi saat ini tumpukan teknologi: Skalabilitas: Berapa banyak sumber daya yang dihabiskan secara global pada pemrosesan, bandwidth dan penyimpanan agar sistem dapat memproses satu transaksi dan berapa banyak transaksi dapat diproses secara wajar berdasarkan kondisi puncak? Isolatabilitas: Dapat memenuhi kebutuhan yang berbeda-beda pihak dan permohonan ditangani hingga tingkat yang mendekati optimal dalam kerangka yang sama? Pengembangan: Seberapa baik alat tersebut bekerja? Lakukan apakah API memenuhi kebutuhan pengembang? Apakah materi pendidikan tersedia? Apakah ada integrasi yang tepat? Tata Kelola: Dapatkah jaringan tetap fleksibel terhadap berevolusi dan beradaptasi seiring berjalannya waktu? Bisakah keputusan menjadi dibuat dengan inklusivitas, legitimasi dan transparansi untuk memberikan kepemimpinan yang efektif a sistem desentralisasi? Penerapan: Apakah teknologi tersebut benar-benar mampu menjawab kebutuhan yang mendesak? Apakah “perangkat perantara” lain diperlukan untuk menjembatani kesenjangan tersebut aplikasi sebenarnya? Dalam penelitian ini, kami bertujuan untuk mengatasi dua hal pertama masalah: skalabilitas dan isolasi. Meski begitu, kami percaya kerangka Polkadot dapat memberikan perbaikan yang berarti pada setiap kelompok masalah ini. Implementasi blockchain yang modern dan efisien seperti klien Paritas Ethereum [17] dapat memproses lebih dari 3.000 transaksi per detik saat dijalankan pada perangkat keras konsumen yang berkinerja baik. Namun, dunia nyata saat ini blockchain jaringan praktis dibatasi sekitar 30 transaksi per detik. Keterbatasan ini terutama berasal dari kenyataan bahwa mekanisme konsensus sinkron yang ada saat ini memerlukan batas waktu keselamatan yang besar waktu pemrosesan yang diharapkan, yang diperburuk olehPOLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 2 keinginan untuk mendukung implementasi yang lebih lambat. Hal ini disebabkan oleh arsitektur konsensus yang mendasarinya: mekanisme transisi negara, atau cara para pihak berkolaborasi dan mengeksekusi transaksi, logikanya terikat secara fundamental ke dalam mekanisme “kanonikalisasi” konsensus, atau cara yang digunakan para pihak untuk menyepakati salah satu dari beberapa hal mungkin, valid, sejarah. Hal ini berlaku sama untuk sistem proof-of-work (PoW) seperti Bitcoin [15] dan Ethereum [5,23] dan sistem proof-of-stake (PoS) seperti NXT [8] dan Bitshares [12]: semua pada akhirnya menderita cacat yang sama. Ini sederhana strategi yang membantu membuat blockchains sukses. Namun, dengan menggabungkan kedua mekanisme ini secara erat menjadi satu unit protokol, kami juga menggabungkan beberapa protokol yang berbeda aktor dan aplikasi dengan profil risiko berbeda, persyaratan skalabilitas berbeda, dan kebutuhan privasi berbeda. Satu ukuran tidak cocok untuk semua. Seringkali terjadi bahwa dalam a keinginan untuk mendapatkan daya tarik yang luas, suatu jaringan mengadopsi tingkat konservatisme yang menghasilkan kesamaan yang paling rendah secara optimal hanya melayani segelintir orang dan pada akhirnya berujung pada kegagalan dalam kemampuan untuk berinovasi, melakukan dan beradaptasi, terkadang secara dramatis begitu. Beberapa sistem seperti mis. Factom [21] menghilangkan mekanisme transisi status sama sekali. Namun, sebagian besar utilitas yang kita inginkan memerlukan kemampuan keadaan transisi menurut mesin negara bersama. Menjatuhkannya menyelesaikan masalah masalah alternatif; itu tidak memberikan alternatif solusi. Oleh karena itu, tampak jelas bahwa satu arah yang masuk akal untuk dijelajahi sebagai rute menuju komputasi terdesentralisasi yang dapat diskalakan platform adalah untuk memisahkan arsitektur konsensus dari mekanisme transisi negara. Dan, mungkin tidak mengejutkan, ini adalah strategi yang Polkadot terapkan sebagai solusi terhadap skalabilitas. 2.1. Protokol, Implementasi dan Jaringan. Suka Bitcoin dan Ethereum, Polkadot merujuk sekaligus ke protokol jaringan dan protokol utama (yang sampai sekarang dianggap) jaringan publik yang menjalankan protokol ini. Polkadot dimaksudkan sebagai proyek yang bebas dan terbuka, spesifikasi protokol berada di bawah lisensi Creative Commons dan kode ditempatkan di bawah lisensi FLOSS. Proyeknya adalah dikembangkan secara terbuka dan menerima kontribusi dimanapun mereka berguna. Sebuah sistem RFC, tidak berbeda dengan Proposal Peningkatan Python, akan memungkinkan sarana berkolaborasi secara publik atas perubahan dan peningkatan protokol. Implementasi awal kami terhadap protokol Polkadot akan dikenal sebagai Platform Paritas Polkadot dan akan menyertakan implementasi protokol lengkap bersama dengan API ikatan. Seperti implementasi Paritas blockchain lainnya, PPP dirancang untuk menjadi tumpukan teknologi blockchain yang bertujuan umum, tidak khusus untuk jaringan publik maupun untuk operasi swasta/konsorsium. Perkembangannya demikian sejauh ini telah didanai oleh beberapa pihak termasuk melalui hibah dari pemerintah Inggris. Namun makalah ini menjelaskan Polkadot di bawah konteks jaringan publik. Fungsionalitas yang kami bayangkan dalam jaringan publik adalah superset dari apa yang diperlukan dalam jaringan publik pengaturan alternatif (misalnya swasta dan/atau konsorsium). Selanjutnya dalam konteks ini, seluruh cakupan Polkadot bisa diuraikan dan didiskusikan dengan lebih jelas. Ini berarti pembaca harus menyadari bahwa mekanisme tertentu mungkin terjadi dijelaskan (misalnya interoperasi dengan jaringan publik lainnya) yang tidak relevan secara langsung dengan Polkadot ketika digunakan dalam situasi non-publik (“diizinkan”). 2.2. Pekerjaan sebelumnya. Pemisahan konsensus mendasar dari transisi negara telah diusulkan secara informal secara pribadi selama setidaknya dua tahun—Max Kaye adalah pendukung strategi semacam itu pada masa-masa awal Ethereum. Solusi terukur yang lebih kompleks dikenal sebagai Chain fibers, sejak Juni 2014 dan pertama kali diterbitkan kemudian pada tahun 1, mengajukan kasus untuk satu rantai relai dan beberapa rantai homogen yang menyediakan mekanisme eksekusi antar rantai yang transparan. Dekoherensi dibayar melalui latensi transaksi—transaksi yang memerlukan koordinasi bagian-bagian yang berbeda dari sistem akan membutuhkan waktu lebih lama untuk diproses. Polkadot mengambil sebagian besar arsitekturnya dari itu dan percakapan lanjutannya berbagai orang, meskipun desain dan ketentuannya sangat berbeda. Meskipun tidak ada sistem yang sebanding dengan Polkadot sebenarnya dalam produksi, beberapa sistem yang memiliki relevansi tertentu telah diusulkan, meskipun hanya sedikit pada tingkat substansial detail. Proposal ini bisa sajadipecah menjadi sistem yang menjatuhkan atau mengurangi gagasan koheren secara global mesin negara, mereka yang berupaya menyediakan solusi global mesin tunggal yang koheren melalui pecahan homogen dan yang hanya menargetkan heterogenitas. 2.2.1. Sistem tanpa Negara Global. Factom [21] adalah sistem yang menunjukkan kanonikalitas tanpa penyesuaian validitas, secara efektif memungkinkan pencatatan data. Karena penghindaran keadaan global dan kesulitannya dengan penskalaan yang dihasilkannya, ini dapat dianggap sebagai solusi yang terukur. Namun, seperti disebutkan sebelumnya, himpunan masalah yang dipecahkannya jauh lebih kecil dan ketat. Tangle [18] adalah pendekatan baru terhadap sistem konsensus. Daripada mengatur transaksi-transaksi ke dalam blok-blok dan membentuk konsensus mengenai daftar yang saling terkait untuk memberikan tatanan perubahan negara yang kanonik secara global, mereka lebih banyak meninggalkan gagasan tatanan yang sangat terstruktur dan sebaliknya mendorong grafik asiklik terarah dari transaksi dependen dengan item-item selanjutnya yang membantu mengkanonikalisasi item-item sebelumnya melalui referensi eksplisit. Untuk perubahan keadaan yang sewenang-wenang, grafik ketergantungan ini akan dengan cepat menjadi sulit diselesaikan, namun untuk UTXO model2 yang lebih sederhana ini menjadi cukup masuk akal. Karena sistemnya hanya koheren secara longgar dan transaksi pada umumnya independen satu sama lain Di sisi lain, sejumlah besar paralelisme global menjadi hal yang cukup serius alami. Menggunakan model UTXO memang memiliki efek membatasi Tangle pada “mata uang” transfer nilai murni sistem daripada sesuatu yang lebih umum atau diperluas. Terlebih lagi tanpa koherensi global yang sulit, interaksi dengan sistem lain—yang cenderung membutuhkan hal yang mutlak tingkat pengetahuan atas keadaan sistem—menjadi tidak praktis. 1https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Chain-Fibers-Redux 2output transaksi yang tidak terpakai, model yang digunakan Bitcoin dimana status secara efektif adalah kumpulan alamat yang terkait dengan beberapa nilai; transaksi menyusun alamat tersebut dan mengubahnya menjadi kumpulan alamat baru yang jumlah totalnya setara

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 3 2.2.2. Sistem Rantai Heterogen. Rantai samping [3] adalah a mengusulkan penambahan protokol Bitcoin yang akan memungkinkan interaksi tanpa kepercayaan antara rantai Bitcoin utama dan rantai samping tambahan. Tidak ada ketentuan untuk apapun tingkat interaksi 'kaya' antar rantai samping: interaksi akan dibatasi hanya pada rantai samping yang memungkinkan adanya penjaga aset masing-masing, yang berdampak—di tingkat lokal jargon—pasak dua arah 3. Visi akhirnya adalah kerangka kerja di mana mata uang Bitcoin dapat disediakan tambahan, jika bersifat periferal, fungsionalitas melalui mengelompokkannya ke beberapa rantai lain dengan transisi keadaan yang lebih eksotis sistem daripada yang diizinkan oleh protokol Bitcoin. Dalam pengertian ini, rantai samping membahas ekstensibilitas daripada skalabilitas. Memang benar, pada dasarnya tidak ada ketentuan mengenai validitas rantai samping; tokens dari satu rantai (misalnya Bitcoin) yang dipegang atas nama rantai samping hanya diamankan oleh kemampuan rantai samping untuk memberi insentif kepada penambang agar melakukan kanonikalisasi transisi yang valid. Keamanan jaringan Bitcoin tidak dapat dengan mudah dialihkan untuk bekerja atas nama orang lain blockchains. Selanjutnya, protokol untuk memastikan Bitcoin penambang menggabungkan-menambang (yaitu menduplikasi kekuatan kanonikalisasi mereka ke dalam rantai samping) dan, yang lebih penting, memvalidasi transisi rantai samping berada di luar ruang lingkup proposal ini. Cosmos [10] adalah sistem multi-rantai yang diusulkan di nada yang sama seperti rantai samping, menukar PoW Nakamoto metode konsensus untuk algoritma Tendermint Jae Kwon. Pada dasarnya, ini menggambarkan banyak rantai (beroperasi di zona) masing-masing menggunakan contoh Tendermint individual, bersama dengan sarana komunikasi bebas kepercayaan melalui a rantai hub utama. Komunikasi antarrantai ini terbatas pada transfer aset digital (“khususnya tentang tokens”) dan bukan informasi sewenang-wenang, namun komunikasi antarrantai tersebut memiliki jalur balik untuk data, misalnya untuk melaporkan kepada pengirim tentang status transfer. Set validator untuk rantai yang dikategorikan, dan khususnya sarana untuk memberikan insentif kepada mereka, seperti rantai samping, masih tersisa sebagai masalah yang belum terselesaikan. Asumsi umumnya adalah demikian setiap rantai yang dikategorikan akan memiliki nilai sebesar token yang inflasinya digunakan untuk membayar validators. Masih dalam tahap awal dari segi desain, saat ini proposal tersebut kurang memiliki rincian komprehensif mengenai cara ekonomi untuk mencapai skalabel kepastian validitas global. Namun, koherensi longgar yang diperlukan antara zona dan hub akan memungkinkan hal ini untuk fleksibilitas tambahan atas parameter yang dikategorikan rantai dibandingkan dengan sistem yang menegakkan lebih kuat koherensi. 2.2.3. Casper. Belum ada tinjauan komprehensif atau perbandingan berdampingan antara Casper [6] dan Polkadot telah dibuat, meskipun seseorang dapat melakukan penyisiran yang cukup besar (dan karenanya tidak akurat) karakterisasi keduanya. Casper adalah konsep ulang tentang bagaimana algoritma konsensus PoS dapat didasarkan pada peserta yang bertaruh pada garpu yang mana pada akhirnya akan menjadi kanonik. Pertimbangan substansial diberikan untuk memastikan bahwa jaringan tersebut kuat fork, meskipun diperpanjang, dan memiliki tingkat skalabilitas tambahan di atas model dasar Ethereum. Sebagai demikian, Casper hingga saat ini cenderung jauh lebih baik protokol yang kompleks dari Polkadot dan pendahulunya, dan a penyimpangan substansial dari format dasar blockchain. Itu masih belum terlihat bagaimana Casper akan mengulanginya di masa depan dan seperti apa tampilannya jika akhirnya diterapkan. Meskipun Casper dan Polkadot keduanya mewakili protokol baru yang menarik dan, dalam beberapa hal, penambahan Ethereum, ada perbedaan besar di antara keduanya tujuan akhir dan jalur menuju penerapan. Casper adalah seorang Ethereum Proyek yang berpusat pada yayasan awalnya dirancang menjadi perubahan PoS pada protokol tanpa keinginan untuk melakukannya buat blockchain yang secara fundamental dapat diskalakan. Yang terpenting, itu benar dirancang untuk menjadi hard-fork, bukan sesuatu yang lebih ekspansif dan dengan demikian semua Ethereum klien dan pengguna akan menjadi diperlukan untuk meningkatkan atau tetap berada pada jalur adopsi yang tidak pasti. Oleh karena itu, penerapannya menjadi lebih sulit karena hal ini melekat pada proyek yang terdesentralisasi koordinasi sangat diperlukan. Polkadot berbeda dalam beberapa hal; pertama dan terpenting, Polkadot dirancang agar dapat diperluas dan diperluas sepenuhnya blockchain uji pengembangan, penerapan, dan interaksi tempat tidur. Ini dibangun untuk menjadi alat pengaman yang mampu bertahan di masa depan mengasimilasi blockchain baruteknologi yang tersedia tanpa koordinasi desentralisasi yang terlalu rumit atau garpu keras. Kami sudah membayangkan beberapa kasus penggunaan seperti itu seperti rantai konsorsium terenkripsi dan rantai frekuensi tinggi dengan waktu blok yang sangat rendah sehingga tidak realistis untuk dilakukan versi masa depan apa pun dari Ethereum yang saat ini direncanakan. Terakhir, hubungan antara itu dan Ethereum sangatlah luar biasa longgar; tidak diperlukan tindakan apa pun dari Ethereum memungkinkan penerusan transaksi tanpa kepercayaan antara keduanya jaringan. Singkatnya, sementara Casper/Ethereum 2.0 dan Polkadot berbagi beberapa kesamaan sekilas yang kami yakini sebagai tujuan akhirnya sangat berbeda dan daripada bersaing, kedua protokol tersebut kemungkinan besar akan hidup berdampingan di bawah a hubungan yang saling menguntungkan di masa mendatang.

Ringkasan

Polkadot adalah multi-rantai heterogen yang dapat diskalakan. Ini artinya tidak seperti implementasi blockchain sebelumnya yang berfokus pada penyediaan satu rantai yang bervariasi tingkat keumuman atas penerapan potensial, Polkadot itu sendiri dirancang untuk tidak menyediakan fungsionalitas aplikasi bawaan sama sekali. Sebaliknya, Polkadot menyediakan batuan dasar "rantai relai" yang menjadi dasar sejumlah besar validasi, struktur data dinamis yang koheren secara global dapat dihosting berdampingan. Kami menyebut struktur data ini “paralel” rantai atau parachain, meskipun tidak ada kebutuhan khusus untuk itu mereka menjadi blockchain di alam. Dengan kata lain, Polkadot dapat dianggap setara dengan himpunan rantai independen (misalnya himpunan yang berisi Ethereum, Ethereum Klasik, Namecoin dan Bitcoin) kecuali dua poin yang sangat penting: • Keamanan gabungan; • kemampuan transaksi antar rantai yang bebas kepercayaan. Poin-poin inilah yang menjadi alasan kami menganggap Polkadot “dapat diskalakan”. Pada prinsipnya, masalah yang akan diterapkan pada Polkadot mungkin secara substansial diparalelkan—diperluas—di atas sejumlah besar parachain. Karena semua aspek masing-masing parachain dapat dilakukan secara paralel oleh segmen berbeda dari jaringan Polkadot, sistem memiliki beberapa kemampuan untuk menskalakan. Polkadot memberikan gambaran yang sederhana 3sebagai lawan dari pasak satu arah yang pada dasarnya adalah tindakan menghancurkan tokens dalam satu rantai untuk membuat tokens di rantai lain tanpa mekanisme untuk melakukan kebalikannya untuk memulihkan tokens yang asliPOLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 4 infrastruktur meninggalkan banyak kompleksitas yang harus ditangani pada tingkat middleware. Ini adalah keputusan sadar yang dimaksudkan untuk mengurangi risiko pembangunan, sehingga memungkinkan perangkat lunak yang diperlukan untuk dikembangkan dalam rentang waktu singkat dan dengan tingkat keyakinan yang baik atas keamanannya dan ketahanan. 3.1. Filosofi Polkadot. Polkadot seharusnya memberikan landasan yang kuat untuk melakukan hal tersebut membangun gelombang sistem konsensus berikutnya spektrum risiko dari desain matang yang mampu berproduksi pada ide-ide yang baru lahir. Dengan memberikan jaminan yang kuat atas keamanan, isolasi dan komunikasi, Polkadot dapat memungkinkan parachains untuk memilih dari berbagai properti itu sendiri. Memang benar, kami memperkirakan berbagai blockchain eksperimental mendorong sifat-sifat yang dianggap masuk akal hari ini. Kami melihat konservatif, rantai bernilai tinggi serupa dengan Bitcoin atau Z-cash [20] hidup berdampingan dengan nilai yang lebih rendah “rantai tema” (pemasaran seperti itu, sangat menyenangkan) dan jaringan pengujian dengan biaya nol atau mendekati nol. Kami melihat terenkripsi sepenuhnya, “gelap”, rantai konsorsium yang beroperasi berdampingan—dan bahkan menyediakan layanan ke—rantai yang sangat fungsional dan terbuka seperti yang seperti Ethereum. Kami melihat eksperimen baru Rantai berbasis VM seperti wasm bermuatan waktu subjektif rantai digunakan sebagai sarana untuk melakukan outsourcing masalah komputasi yang sulit dari rantai yang lebih matang seperti Ethereum atau rantai mirip Bitcoin yang lebih terbatas. Untuk mengelola peningkatan rantai, Polkadot akan secara inheren mendukung semacam struktur tata kelola, yang mungkin berbasis pada sistem politik stabil yang ada dan memiliki aspek bikameral yang mirip dengan Dewan Kertas Kuning [24]. Sebagai otoritas tertinggi, pemegang saham token yang mendasarinya akan memiliki kendali “referendum”. Untuk mencerminkan pengguna kebutuhan akan pembangunan namun kebutuhan pengembang akan legitimasi, kami berharap akan terbentuknya arah yang masuk akal dua kamar dari komite "pengguna" (terdiri dari terikat validators) dan komite “teknis” dibentuk pengembang klien besar dan pemain ekosistem. Itu badan pemegang token akan mempertahankan legitimasi tertinggi dan membentuk mayoritas super untuk menambah, mengubah parameter, mengganti atau membubarkan struktur ini, sesuatu yang kami jangan meragukan kebutuhan akhir akan hal ini: seperti kata Twain “Pemeran dan popok harus sering diganti, dan untuk itu alasan yang sama”. Meskipun reparameterisasi biasanya mudah dilakukan dalam mekanisme konsensus yang lebih besar, perubahan yang lebih kualitatif seperti penggantian dan augmentasi dapat dilakukan mungkin perlu berupa “keputusan lunak” yang tidak otomatis (mis. melalui kanonikalisasi nomor blok dan hash dari dokumen yang secara resmi menetapkan protokol baru) atau mengharuskan mekanisme konsensus inti untuk memuat a bahasa yang cukup kaya untuk menggambarkan aspek apa pun dari dirinya sendiri yang mungkin perlu diubah. Yang terakhir adalah tujuan akhirnya, Namun, yang pertama lebih mungkin untuk dipilih memfasilitasi jadwal pengembangan yang masuk akal. Prinsip utama Polkadot dan aturan di dalamnya kami mengevaluasi semua keputusan desain adalah: Minimal: Polkadot harus memiliki fungsionalitas sesedikit mungkin. Sederhana: tidak ada kerumitan tambahan yang harus ada dalam protokol dasar daripada yang seharusnya dimuat ke dalam middleware, ditempatkan melalui a parachain atau diperkenalkan dalam optimasi selanjutnya. Umum: tidak ada persyaratan yang tidak perlu, kendala atau pembatasan harus diterapkan pada parachain; Polkadot harus menjadi tempat uji coba untuk pengembangan sistem konsensus yang dapat dioptimalkan melalui membuat model yang sesuai dengan ekstensinya se-abstrak mungkin. Kuat: Polkadot harus memberikan dasar yang mendasar lapisan dasar yang stabil. Selain kesehatan ekonomi, hal ini juga berarti desentralisasi untuk meminimalkan vektor untuk serangan dengan imbalan tinggi.

Partisipasi dalam Polkadot

Ada empat peran dasar dalam pemeliharaan Polkadot jaringan: kolator, nelayan, nominator dan validator. Di satu kemungkinan penerapan Polkadot, peran terakhir sebenarnya dapat dipecah menjadi dua peran: validator dasar dan penjamin ketersediaan; ini dibahas di bagian 6.5.3. Pengumpul Nelayan Validator (grup ini) Validator (kelompok lain) menyetujui menjadi monitor laporan buruk perilaku ke menyediakan blok kandidat untuk Nominator Gambar 1. Interaksi antar empat peran Polkadot. 4.1. Validator. validator adalah tagihan tertinggi dan membantu menyegel blok baru di jaringan Polkadot. Peran validator bergantung pada ikatan yang cukup tinggi dititipkan, meskipun kami mengizinkan pihak lain yang terikat untuk itu mencalonkan satu atau lebih validator untuk bertindak mewakili mereka dan sebagai sebagian dari obligasi validator tersebut belum tentu dimiliki oleh validator itu sendiri melainkan oleh mereka nominasi. validator harus menjalankan implementasi klien rantai relai dengan ketersediaan dan bandwidth tinggi. Di setiap blok node harus siap menerima peran ratifikasi blok baru pada parachain yang dinominasikan. Proses ini melibatkan penerimaan, validasi, dan penerbitan ulang kandidat blok. Pencalonannya bersifat deterministik namun hampir tidak dapat diprediksi sebelumnya. Karena validator tidak bisa cukup diharapkan untuk mempertahankan sinkronisasi penuh database semua parachain, diharapkan validator akan menominasikan tugas merancang usulan baru blok parachain ke pihak ketiga, yang dikenal sebagai collator. Setelah semua blok parachain baru telah diratifikasi dengan benar oleh subkelompok validator yang ditunjuk, validators kemudian harus meratifikasi blok rantai relai itu sendiri. Ini melibatkan memperbarui keadaan antrian transaksi (pada dasarnya memindahkan data dari antrean keluaran parachain ke antrean keluaran lainnya antrian input parachain), memproses transaksi rangkaian transaksi rantai relai yang diratifikasi dan meratifikasinya blok terakhir, termasuk perubahan parachain terakhir.POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 5 validator tidak memenuhi tugas mereka untuk menemukan konsensus berdasarkan aturan algoritma konsensus yang kami pilih akan dihukum. Untuk kegagalan awal yang tidak disengaja, ini sudah selesai menahan hadiah validator. Kegagalan yang berulang mengakibatkan berkurangnya jaminan keamanan mereka (melalui pembakaran). Tindakan yang terbukti berbahaya seperti penandatanganan ganda atau bersekongkol untuk memberikan blok yang tidak valid mengakibatkan hilangnya seluruh obligasi (yang sebagian terbakar tetapi sebagian besar diberikan kepada informan dan pelaku yang jujur). Dalam beberapa hal, validator mirip dengan kumpulan penambangan dari PoW saat ini blockchains. 4.2. Nominator. Nominator adalah pihak yang memegang saham yang berkontribusi pada jaminan keamanan validator. Mereka tidak mempunyai peran tambahan kecuali menempatkan modal risiko dan sebagai seperti itu untuk menandakan bahwa mereka memercayai validator tertentu (atau kumpulannya) untuk bertindak secara bertanggung jawab dalam pemeliharaannya jaringan. Mereka menerima kenaikan atau pengurangan pro-rata dalam deposito mereka sesuai dengan pertumbuhan obligasi yang mana mereka berkontribusi. Bersama dengan kolator, selanjutnya ada nominator di beberapa mirip dengan para penambang jaringan PoW saat ini. 4.3. Kolator. Pengumpul transaksi (disingkat pengumpul) adalah pihak-pihak yang membantu validators dalam memproduksi sah blok parachain. Mereka mempertahankan “simpul penuh” untuk parachain tertentu; artinya mereka menyimpan semua yang diperlukan informasi untuk dapat menulis blok baru dan mengeksekusi transaksi dengan cara yang hampir sama seperti yang dilakukan penambang pada PoW blockchains saat ini. Dalam keadaan normal, mereka akan menyusun dan mengeksekusi transaksi untuk membuat yang tidak tersegel memblokir, dan menyediakannya, bersama dengan pengetahuan nol buktinya, kepada satu atau lebih validator yang saat ini menjadi tanggung jawabnya mengusulkan blok parachain. Sifat sebenarnya dari hubungan antara kolator, nominator, dan validator kemungkinan akan berubah seiring berjalannya waktu. waktu. Awalnya, kami mengharapkan kolator bekerja sangat erat dengan validators, karena hanya akan ada sedikit (mungkin hanya satu) parachain dengan volume transaksi kecil. Itu implementasi klien awal akan mencakup RPC untuk memungkinkan a node pengumpul parachain untuk memasok node (relaychain) validator tanpa syarat dengan parachain yang terbukti valid blok. Sebagai biaya pemeliharaan versi yang disinkronkan semua parachain tersebut meningkat, kami memperkirakan akan ada peningkatan tambahan infrastruktur yang ada yang akan membantu memisahkan kewajiban kepada pihak-pihak yang independen dan bermotivasi ekonomi. Pada akhirnya, kami berharap untuk melihat kumpulan kolator yang bersaing mengumpulkan biaya transaksi terbanyak. Kolektor tersebut dapat dikontrak untuk melayani validator tertentu selama jangka waktu tertentu untuk mendapatkan bagian berkelanjutan dari hasil hadiah. Alternatifnya, kolator “freelance” mungkin saja membuat a pasar menawarkan blok parachain yang valid dengan imbalan bagian kompetitif dari hadiah yang dibayarkan segera. Demikian pula, kumpulan nominator yang terdesentralisasi akan memungkinkan banyak nominasi peserta terikat untuk berkoordinasi dan berbagi tugas a validator. Kemampuan untuk menyatukan ini memastikan partisipasi terbuka mengarah pada sistem yang lebih terdesentralisasi. 4.4. Nelayan. Berbeda dengan dua partai aktif lainnya, nelayan tidak mempunyai hubungan langsung dengan pembuat blok proses. Sebaliknya mereka adalah “pemburu hadiah” yang mandiri. termotivasi oleh imbalan satu kali yang besar. Justru karena keberadaan nelayan, kami perkirakan kejadian-kejadian buruk jarang terjadi, dan bila hal itu terjadi hanya karena pihak yang terikat ceroboh dengan pengamanan kunci rahasia, bukan melalui niat jahat. Nama itu datang mulai dari frekuensi imbalan yang diharapkan, persyaratan minimal untuk ikut serta, dan besaran imbalan pada akhirnya. Nelayan mendapatkan imbalannya melalui bukti yang tepat waktu setidaknya satu pihak yang terikat bertindak secara ilegal. Tindakan ilegal termasuk menandatangani dua blok masing-masing dengan induk yang sama yang telah diratifikasi atau, dalam kasus parachains, membantu meratifikasi perjanjian yang tidak sah blok. Untuk mencegah pemberian imbalan yang berlebihan atau kompromi dan penggunaan kunci rahasia suatu sesi secara tidak sah, yang merupakan imbalan dasar memberikan satu pesan validator yang ditandatangani secara ilegal adalah minimal. Hadiah ini meningkat secara asimtotik seiring bertambahnya jumlah menguatkan tanda tangan ilegal dari validator lainnya asalkan menyiratkan serangan asli. Asimtotnya sudah diatur setidaknya sebesar 66% mengikuti pernyataan keamanan dasar kami dua pertiga dari validator bertindak baik hati. Nelayan agak mirip dengan “simpul penuh” di sistem blockchain saat ini yang membutuhkan sumber daya relatif kecil dan komitmen uptime yang stabil dan bandwidth tidak diperlukan. Nelayan berbeda dalam hal ini sebanyak mereka harus mengirimkan obligasi kecil.Ikatan ini mencegah serangan sybil karena membuang-buang waktu dan komputasi validators sumber daya. Ini dapat segera ditarik, mungkin tidak lebih dari setara dengan beberapa dolar dan dapat menyebabkan untuk menuai imbalan besar karena menemukan perilaku buruk validator.

Ikhtisar Desain

Bagian ini dimaksudkan untuk memberikan gambaran singkat tentang sistem secara keseluruhan. Eksplorasi yang lebih menyeluruh terhadap sistem diberikan pada bagian berikutnya. 5.1. Konsensus. Pada rantai relai, Polkadot tercapai konsensus tingkat rendah atas seperangkat valid yang disepakati bersama blok melalui algoritma toleransi kesalahan Bizantium asinkron (BFT) modern. Algoritmanya akan terinspirasi dengan Tendermint sederhana [11] dan masih banyak lagi melibatkan HoneyBadgerBFT [14]. Yang terakhir menyediakan konsensus yang efisien dan toleran terhadap kesalahan atas keputusan yang sewenang-wenang infrastruktur jaringan yang rusak, mengingat sebagian besar otoritas yang baik atau validators. Untuk jaringan bergaya proof-of-authority (PoA), ini saja akan mencukupi, namun Polkadot dibayangkan juga dapat digunakan sebagai jaringan secara terbuka dan publik situasi tanpa organisasi tertentu atau terpercaya wewenang yang diperlukan untuk memeliharanya. Oleh karena itu kita memerlukan a cara untuk menentukan serangkaian validator dan pemberian insentif mereka jujur. Untuk ini kami menggunakan seleksi berbasis PoS kriteria. 5.2. Membuktikan Taruhannya. Kami berasumsi bahwa jaringan akan memiliki beberapa cara untuk mengukur berapa banyak “taruhan” dimiliki oleh akun tertentu. Untuk kemudahan perbandingan dengan sistem yang sudah ada sebelumnya, kita sebut satuan pengukuran “tokens”. Sayangnya istilah tersebut kurang ideal untuk a sejumlah alasan, paling tidak karena hanya skalar nilai yang terkait dengan akun, tidak ada gagasan tentangnya individualitas. Kami membayangkan validators terpilih, jarang sekali (paling banyak sekali per hari tetapi mungkin jarang sekali per kuartal), melalui skema Nominated Proof-of-Stake (NPoS). Insentivisasi dapat terjadi melalui alokasi pro-rataPOLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 6 Relai rantai Kawanan validator (masing-masing diwarnai menurut warnanya parachain yang ditunjuk) Transaksi (dikirim oleh aktor eksternal) Parachain jembatan Parachain virtual (misalnya Ethereum) Parachain Parachain antrian dan I/O Transaksi yang disebarkan Blokir pengajuan kandidat pesanan ke-2 Rantai relai Komunitas parachain Akun Transaksi masuk Transaksi keluar Transaksi antar rantai (dikelola oleh validators) Pengumpul Blok yang disebarkan Nelayan Gambar 2. Skema ringkasan sistem Polkadot. Hal ini menunjukkan kolektor mengumpulkan dan menyebarkan transaksi pengguna, serta menyebarkan kandidat blok ke nelayan dan validators. Itu juga menunjukkan bagaimana sebuah akun dapat memposting transaksi yang dilakukan dari parachainnya, melalui rantai relai dan masuk ke parachain lain yang bisa diartikan sebagai transaksi ke akun disana. dana yang berasal dari perluasan basis token (hingga 100% per tahun, meskipun kemungkinan besar sekitar 10%) bersama dengan biaya transaksi apa pun yang dikumpulkan. Meskipun ekspansi basis moneter biasanya menyebabkan inflasi, karena semua pemilik token akan memiliki kesempatan yang adil untuk berpartisipasi, tidak ada pemegang token yang perlu mengalami pengurangan nilai kepemilikan dari waktu ke waktu asalkan mereka senang untuk mengambil a peran dalam mekanisme konsensus. Proporsi tertentu dari tokens akan ditargetkan untuk proses staking; itu perluasan basis token yang efektif akan disesuaikan mekanisme berbasis pasar untuk mencapai target ini. Validator sangat terikat dengan taruhannya; keluar Obligasi validators tetap berlaku lama setelah tugas validators dihentikan (mungkin sekitar 3 bulan). Selama ini periode likuidasi obligasi memungkinkan terjadinya perilaku buruk di masa depan dihukum sampai pos pemeriksaan berkala rantai. Perilaku buruk menghasilkan hukuman, seperti pengurangan imbalan atau, dalam kasus yang dengan sengaja membahayakan integritas jaringan, validator kehilangan sebagian atau seluruhnya kepentingan kepada validator lain, informan atau pemangku kepentingan secara keseluruhan (melalui pembakaran). Misalnya, validator yang mencoba untuk meratifikasi kedua cabang percabangan (terkadang dikenal sebagai serangan “jarak pendek”) dapat diidentifikasi dan dihukum dengan cara yang terakhir. Serangan jangka panjang “tidak ada yang dipertaruhkan”4 dapat dielakkan melalui kaitan “pos pemeriksaan” sederhana yang mencegah terjadinya reorganisasi berantai yang berbahaya selama lebih dari satu tahun. kedalaman rantai tertentu. Untuk memastikan klien yang baru disinkronkan tidak bisa tertipu ke rantai yang salah, biasa “hard fork” akan terjadi (paling lama pada periode yang sama). validators (likuidasi obligasi) yang memblok pos pemeriksaan terbaru dengan kode keras hashes ke klien. Hal ini cocok dengan ukuran “panjang rantai terbatas” yang dapat mengurangi jejak lebih lanjut pengaturan ulang blok genesis secara berkala. 5.3. Parachain dan Collator. Setiap parachain mendapat perlengkapan keamanan serupa dengan rantai relai: itu header parachain disegel di dalam blok rantai relai memastikan tidak ada reorganisasi, atau “pembelanjaan ganda”, yang mungkin terjadi setelah konfirmasi. Ini adalah jaminan keamanan serupa dengan yang ditawarkan oleh rantai samping dan penggabungan Bitcoin. Namun, Polkadot juga memberikan jaminan kuat bahwa transisi status parachain adalah valid. Ini terjadi melalui himpunan validator yang disegmentasikan secara kriptografis secara acak menjadi himpunan bagian; satu subset per parachain, subset berpotensi berbeda per blok. Ini pengaturan umumnya menyiratkan bahwa waktu blok parachain akan demikian setidaknya sepanjang rantai relai. Yang spesifik cara menentukan partisi berada di luar cakupan 4Serangan seperti itu adalah saat musuh membentuk rantai sejarah yang benar-benar baru mulai dari blok genesis dan seterusnya. Melalui pengendalian a dengan porsi saham yang relatif kecil pada saat offset, mereka dapat secara bertahap meningkatkan porsi saham mereka dibandingkan dengan semua saham lainnya. pemangku kepentingan karena mereka adalah satu-satunya peserta aktif dalam sejarah alternatif mereka. Karena tidak ada batasan fisik yang hakiki dalam penciptaan blok (tidak seperti PoW di mana energi komputasi yang cukup nyata harus dikeluarkan), mereka mampu membuat rantai yang lebih panjang dari rantai sebenarnya dalam waktu singkat. rentang waktu yang relatif singkat dan berpotensi menjadikannya yang terlama dan terbaik, mengambil alih status kanonik jaringan.POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 7 dokumen ini tetapi kemungkinan besar akan didasarkan pada hal tersebut kerangka komit-pengungkapan yang mirip dengan RanDAO [19] atau menggunakan data yang digabungkan dari blok sebelumnya dari setiap parachain di bawah hash yang aman secara kriptografis. Subkumpulan validators tersebut diperlukan untuk menyediakan a kandidat blok parachain yang dijamin valid (on rasa sakit karena penyitaan obligasi). Validitas berkisar pada dua poin penting; pertama bahwa hal itu secara intrinsik valid—itu semua transisi negara dilaksanakan dengan setia dan itu saja data eksternal yang direferensikan (yaitu transaksi) valid untuk dimasukkan. Kedua, data apa pun yang bersifat ekstrinsik kandidat, seperti transaksi eksternal tersebut, memiliki ketersediaan yang cukup tinggi sehingga peserta dapat melakukannya unduh dan jalankan blok secara manual.5 Validator mungkin hanya menyediakan blok “null” yang tidak berisi data “transaksi” eksternal, namun berisiko mendapatkan pengurangan reward jika mereka memberikannya. Mereka bekerja berdampingan protokol gosip parachain dengan kolator—individu yang menyusun transaksi ke dalam blok dan memberikan bukti non-interaktif dan tanpa pengetahuan bahwa blok tersebut merupakan anak sah dari induknya (dan melakukan transaksi apa pun biaya untuk masalah mereka). Terserah pada protokol parachain untuk menentukan protokolnya sendiri sarana pencegahan spam: tidak ada gagasan mendasar tentang “pengukuran sumber daya komputasi” atau “biaya transaksi” dikenakan oleh rantai relay. Juga tidak ada penegakan langsung terhadap hal ini melalui protokol rantai relai (meskipun demikian kecil kemungkinannya para pemangku kepentingan akan memilih untuk mengadopsinya parachain yang tidak menyediakan mekanisme yang layak). Ini adalah anggukan eksplisit terhadap kemungkinan rantai yang tidak sama Ethereum, mis. rantai mirip Bitcoin yang memiliki model biaya yang lebih sederhana atau model pencegahan spam lainnya yang belum diusulkan. Rantai relai Polkadot itu sendiri mungkin akan ada sebagai Akun dan rantai negara yang mirip Ethereum, kemungkinan merupakan turunan EVM. Karena node rantai relai akan diperlukan melakukan pemrosesan substansial lainnya, throughput transaksi akan diminimalkan sebagian melalui biaya transaksi yang besar dan, jika model penelitian kami memerlukannya, batas ukuran blok. 5.4. Komunikasi Antar Rantai. Bahan terakhir yang penting dari Polkadot adalah komunikasi antar rantai. Sejak parachain dapat memiliki semacam saluran informasi di antara mereka, kami membiarkan diri kami mempertimbangkan Polkadot a multi-rantai yang dapat diskalakan. Dalam kasus Polkadot, komunikasinya sesederhana mungkin: transaksi dijalankan dalam a parachain (menurut logika rantai itu) mampu mempengaruhi pengiriman transaksi ke parachain kedua atau, mungkin, rantai relai. Seperti transaksi eksternal pada produksi blockchains, keduanya sepenuhnya asinkron dan tidak ada kemampuan intrinsik bagi mereka untuk mengembalikannya jenis informasi kembali ke asalnya. Tujuan: mendapat data dari sebelumnya validators blok. Akun menerima kiriman: entri dihapus dari masuknya Merkle tree Akun mengirimkan kiriman: entri ditempatkan di jalan keluar Merkle tree untuk tujuan parachain jalan keluar Sumber: saham data dengan blok berikutnya validatordtk bukti kiriman disimpan di parachain jalan keluar Merkle pohon referensi yang diarahkan ditempatkan di parachain tujuan masuknya Merkle tree masuknya Gambar 3. Tampilan skema dasar bagian utama perutean untuk diposting transaksi (“postingan”). Untuk memastikan kompleksitas implementasi minimal, minimal risiko dan minimal jaket lurus dari masa depan arsitektur parachain, transaksi antar rantai ini secara efektif tidak dapat dibedakan dari transaksi standar yang ditandatangani secara eksternal. Transaksi memiliki segmen asal, memberikan kemampuan untuk mengidentifikasi parachain, dan alamat yang ukurannya mungkin berubah-ubah. Tidak seperti sistem umum saat ini seperti Bitcoin dan Ethereum, transaksi antar rantai tidak disertai dengan “pembayaran” biaya apa pun; pembayaran semacam itu harus dikelola melalui logika negosiasi pada parachain sumber dan tujuan. Sebuah sistem seperti yang diusulkan Rilisan Serenity Ethereum [7] akan menjadi cara yang sederhana Namun, cara mengelola pembayaran sumber daya lintas rantai tersebut kami berasumsi orang lain mungkin akan muncul pada waktunya. Transaksi antar rantai diselesaikan dengan menggunakan cara sederhana mekanisme antrian berdasarkan Merkle tree untuk memastikan kesetiaan. Ini adalah tugas pengelola rantai relai untuk melakukannya memindahkan transaksi pada antrian keluaran satu parachain ke dalam antrian input parachain tujuan. Itu transaksi yang diteruskan direferensikan pada rantai relai, namun tidak reltransaksi ay-chain itu sendiri. Untuk mencegah parachain mengirim spam ke parachain lain transaksi, agar suatu transaksi dapat dikirim, diperlukan agar antrian masukan tujuan tidak terlalu besar waktu akhir blok sebelumnya. Jika masukan antrian terlalu besar setelah pemrosesan blok, maka dianggap “jenuh” dan tidak ada transaksi yang dapat dialihkan itu dalam blok berikutnya sampai dikurangi kembali di bawah batas. Antrian ini dikelola pada rantai relai memungkinkan parachain untuk menentukan saturasi satu sama lain status; dengan cara ini upaya yang gagal untuk memposting transaksi ke tujuan yang terhenti dapat dilaporkan secara serempak. (Meskipun karena tidak ada jalur pengembalian, jika transaksi sekunder gagal karena alasan tersebut, transaksi tersebut tidak dapat dilaporkan kembali ke penelepon asli dan beberapa cara pemulihan lainnya harus terjadi.) 5.5. Polkadot dan Ethereum. Karena kelengkapan Turing Ethereum, kami berharap ada banyak peluang bagi Polkadot dan Ethereum untuk dapat dioperasikan dengan satu sama lain, setidaknya dalam batasan keamanan yang mudah dideduksi. Singkatnya, kami membayangkan transaksi dari Polkadot dapat ditandatangani oleh validators dan kemudian dimasukkan ke dalam 5Tugas seperti itu mungkin dibagi antara validators atau bisa menjadi tugas khusus dari sekumpulan validators yang dikenal sebagai penjamin ketersediaan.

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 8 Ethereum dimana hal tersebut dapat ditafsirkan dan diberlakukan oleh kontrak penerusan transaksi. Di arah lain, kami memperkirakan penggunaan log (peristiwa) yang diformat khusus berasal dari “kontrak terobosan” untuk memungkinkan verifikasi cepat bahwa pesan tertentu harus diteruskan. 5.5.1. Polkadot hingga Ethereum. Melalui pilihan a BFT mekanisme konsensus dengan validators terbentuk dari a sekelompok pemangku kepentingan yang ditentukan melalui pemungutan suara persetujuan mekanisme, kita bisa mendapatkan konsensus yang aman dengan jarang berubah dan jumlah validators sedikit. Dalam sistem dengan total 144 validators, waktu blok adalah 4 detik dan finalitas 900 blok (memungkinkan tindakan jahat perilaku seperti suara ganda untuk dilaporkan, dihukum dan diperbaiki), validitas suatu blok dapat dibenarkan dianggap terbukti melalui sedikitnya 97 tanda tangan (dua pertiga dari 144 ditambah satu) dan periode verifikasi 60 menit berikutnya dimana tidak ada keberatan yang diajukan. Ethereum dapat menjadi tuan rumah “kontrak pembobolan” yang dapat mempertahankan 144 penandatangan dan dikendalikan oleh mereka. Karena pemulihan tanda tangan digital kurva elips (ECDSA) hanya membutuhkan 3.000 gas di bawah EVM, dan sejak itu kami mungkin hanya ingin validasi terjadi pada a mayoritas super validators (bukan suara bulat penuh), biaya dasar Ethereum yang mengonfirmasi bahwa sebuah instruksi divalidasi dengan benar karena berasal dari jaringan Polkadot tidak lebih dari 300.000 gas—hanya 6% dari batas total blok gas pada 5,5M. Meningkatkan jumlah validator (sebagaimana diperlukan untuk menangani lusinan rantai) pasti akan meningkatkan biaya ini bandwidth transaksi Ethereum diperkirakan akan bertambah seiring waktu seiring dengan semakin matangnya teknologi dan infrastruktur membaik. Bersama dengan fakta bahwa tidak semua validator perlu dilibatkan (misalnya hanya yang tertinggi validators yang dipertaruhkan dapat dipanggil untuk tugas seperti itu) tersebut batasan mekanisme ini meluas dengan cukup baik. Dengan asumsi rotasi harian sebesar validators (yaitu cukup konservatif—mingguan atau bahkan bulanan mungkin dapat diterima), sehingga menimbulkan biaya pemeliharaan jaringan jembatan penerusan Ethereum ini akan berjumlah sekitar 540.000 gas per hari atau, pada harga gas saat ini, $45 per tahun. Transaksi dasar yang diteruskan sendiri melalui jembatan akan dikenakan biaya sekitar $0,11; perhitungan kontrak tambahan akan memakan biaya tentu saja lebih banyak lagi. Dengan buffering dan bundling transaksi bersama-sama, biaya otorisasi pembobolan dapat dengan mudah dikurangkan dibagikan, mengurangi biaya per transaksi secara signifikan; jika 20 transaksi diperlukan sebelum meneruskan, maka biaya untuk meneruskan transaksi dasar akan turun menjadi sekitar $0,01. Salah satu alternatif yang menarik dan lebih murah terhadap model kontrak multitanda tangan ini adalah dengan menggunakan tanda tangan ambang batas untuk mencapai semantik kepemilikan multilateral. Sedangkan skema tanda tangan ambang batas untuk ECDSA mahal secara komputasi, dibandingkan skema lainnya seperti tanda tangan Schnorr sangat masuk akal. Ethereum berencana untuk memperkenalkan primitif yang akan membuat seperti itu skema murah untuk digunakan di hardfork Metropolis yang akan datang. Jika cara seperti itu dapat dimanfaatkan, biaya gasnya akan mahal untuk meneruskan transaksi Polkadot ke Ethereum jaringan akan berkurang drastis hingga mendekati nol overhead melebihi biaya dasar untuk memvalidasi menandatangani dan melaksanakan transaksi yang mendasarinya. Dalam model ini, node validator Polkadot akan memiliki untuk melakukan apa pun selain menandatangani pesan. Agar transaksi benar-benar dirutekan ke jaringan Ethereum, kami asumsikan validator itu sendiri juga akan berada jaringan Ethereum atau, lebih mungkin, hadiah kecil itu ditawarkan kepada aktor pertama yang meneruskan pesan tersebut ke jaringan (hadiahnya bisa dengan mudah dibayarkan ke pencetus transaksi). 5.5.2. Ethereum hingga Polkadot. Menjadikan transaksi menjadi diteruskan dari Ethereum ke Polkadot menggunakan pengertian sederhana tentang log. Ketika kontrak Ethereum ingin mengirimkan transaksi ke parachain tertentu Polkadot, mereka hanya perlu mengadakan “kontrak break-out” khusus. Kontrak break-out akan menerima pembayaran berapa pun diperlukan dan mengeluarkan instruksi logging sehingga keberadaannya dapat dibuktikan melalui bukti Merkle dan pernyataan bahwa header blok terkait adalah valid dan kanonik. Dari dua syarat terakhir, validitas mungkin adalah yang utama paling mudah untuk dibuktikan. Pada prinsipnya, satu-satunya persyaratan adalahuntuk setiap node Polkadot yang memerlukan bukti (yaitu menunjuk validator node) untuk menjalankan instance node Ethereum standar yang sepenuhnya tersinkronisasi. Sayangnya, hal ini sendiri merupakan ketergantungan yang cukup berat. Lebih lanjut metode ringannya adalah dengan menggunakan bukti sederhana bahwa header dievaluasi dengan benar melalui penyediaan hanya bagian dari percobaan status Ethereum perlu dijalankan dengan benar transaksi di blok dan periksa apakah log (yang terdapat dalam tanda terima blok) valid. Seperti “SPV”6 pembuktian mungkin masih memerlukan sejumlah besar informasi; nyamannya, mereka biasanya tidak diperlukan semua: sistem ikatan di dalam Polkadot akan memungkinkan ikatan pihak ketiga untuk mengirimkan header dengan risiko kehilangannya jaminan jika pihak ketiga lainnya (seperti “nelayan”, lihat 6.2.3) memberikan bukti bahwa header tersebut tidak valid (khususnya akar negara atau akar penerimaan adalah penipu). Pada jaringan PoW yang belum terselesaikan seperti Ethereum, kanonikalitas tidak mungkin dibuktikan secara meyakinkan. Untuk mengatasi hal ini, aplikasi-aplikasi yang mencoba mengandalkan apapun jenisnya sebab-akibat yang bergantung pada rantai menunggu sejumlah “konfirmasi”, atau hingga transaksi dependen mencapai titik tertentu. kedalaman tertentu dalam rantai. Pada Ethereum, ini kedalamannya bervariasi dari 1 blok untuk transaksi yang paling tidak berharga tanpa masalah jaringan yang diketahui hingga 1200 blok seperti sebelumnya kasus ini selama rilis awal Frontier untuk pertukaran. Pada jaringan “Homestead” yang stabil, angka ini berada pada 120 blok untuk sebagian besar bursa, dan kemungkinan besar kami akan mengambilnya parameter serupa. Jadi kita bisa bayangkan milik kita Polkadot-sisi Ethereumantarmuka memiliki beberapa fungsi sederhana: untuk dapat menerima header baru dari jaringan Ethereum dan memvalidasi PoW, untuk dapat menerima beberapa bukti bahwa a log tertentu dikeluarkan oleh kontrak breakout sisi Ethereum untuk header dengan kedalaman yang cukup (dan meneruskan pesan terkait dalam Polkadot) dan terakhir untuk dapat menerima bukti-bukti yang sebelumnya diterima tetapi header yang belum diberlakukan berisi akar tanda terima yang tidak valid. Untuk benar-benar mendapatkan data header Ethereum itu sendiri (dan bukti SPV atau sanggahan validitas/kanonikalitas) ke dalam jaringan Polkadot, sebuah insentif untuk penerusan 6SPV mengacu pada Verifikasi Pembayaran yang Disederhanakan di Bitcoin dan menjelaskan metode bagi klien untuk memverifikasi transaksi sambil hanya menyimpan salinan semua header blok dari rantai PoW terpanjang.POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 9 data diperlukan. Ini bisa sesederhana pembayaran (didanai dari biaya yang dikumpulkan di sisi Ethereum) dibayarkan kepada siapa pun yang dapat meneruskan blok berguna yang headernya sah. Validator akan diminta untuk menyimpan informasi terkait beberapa ribu blok terakhir dapat mengelola fork, baik melalui beberapa cara protokol intrinsik atau melalui kontrak yang dipertahankan di rantai relai. 5.6. Polkadot dan Bitcoin. Bitcoin interoperasi menghadirkan tantangan menarik untuk Polkadot: yang disebut “pasak dua arah” akan menjadi infrastruktur yang berguna untuk dimiliki di sisi kedua jaringan. Namun karena batasan Bitcoin, menyediakan pasak seperti itu dengan aman adalah sebuah usaha yang tidak sepele. Mengirimkan transaksi dari Bitcoin hingga Polkadot pada prinsipnya dapat dilakukan dengan proses serupa dengan Ethereum; sebuah “alamat pelarian” dikendalikan dalam beberapa cara oleh Polkadot validators bisa menerima tokens yang ditransfer (dan data dikirim bersamanya). Bukti SPV dapat diberikan dengan oracles yang diberi insentif dan, bersama dengan periode konfirmasi, hadiah yang diberikan mengidentifikasi blok non-kanonik yang menyiratkan transaksi telah “dibelanjakan ganda”. Setiap token yang kemudian dimiliki di “alamat pelarian” pada prinsipnya akan dikontrol oleh validator yang sama untuk penyebaran selanjutnya. Namun masalahnya adalah bagaimana deposit dapat dikontrol dengan aman dari set validator yang berputar. Berbeda dengan Ethereum yang mampu mengambil keputusan sewenang-wenang berdasarkan berdasarkan kombinasi tanda tangan, Bitcoin secara substansial lebih terbatas, sebagian besar klien hanya menerima transaksi multisignature dengan maksimal 3 pihak. Memperluasnya menjadi 36, atau bahkan ribuan seperti yang diinginkan, tidak mungkin dilakukan berdasarkan protokol saat ini. Salah satu opsinya adalah mengubah protokol Bitcoin menjadi aktif fungsionalitas seperti itu, namun apa yang disebut “hard fork” di dalamnya Bitcoin dunia sulit untuk diatur penilaiannya berdasarkan upaya baru-baru ini. Salah satu kemungkinannya adalah penggunaan tanda tangan ambang batas, skema kriptografi untuk memungkinkan publik yang dapat diidentifikasi secara tunggal kunci untuk dikontrol secara efektif oleh banyak “bagian” rahasia, sebagian atau seluruhnya harus dimanfaatkan untuk membuat tanda tangan yang sah. Sayangnya, tanda tangan ambang batas kompatibel dengan ECDSA Bitcoin secara komputasi mahal buat dan kompleksitas polinomial. Skema lain seperti itu Namun, tanda tangan Schnorr memberikan biaya yang jauh lebih rendah garis waktu di mana mereka dapat diperkenalkan ke Bitcoin protokol tidak pasti. Karena keamanan tertinggi dari simpanan ada pada sejumlah validator yang terikat, salah satu opsi lainnya adalah melakukannya mengurangi pemegang kunci multi-tanda tangan menjadi hanya banyak subset terikat dari total validators sedemikian rupa sehingga ambang batas tersebut tanda tangan menjadi layak (atau, paling buruk, tanda tangan asli Bitcoin multi-tanda tangan dimungkinkan). Hal ini tentu saja mengurangi jumlah total obligasi yang dapat dikurangi sebagai ganti rugi jika validator berperilaku ilegal, namun hal ini adalah degradasi yang baik, hanya dengan menetapkan batas atas jumlah dana yang dapat berjalan dengan aman di antara dua jaringan (atau bahkan, pada % kerugian jika terjadi serangan dari validators berhasil). Oleh karena itu, kami yakin tidak realistis untuk menempatkan “parachain virtual” interoperabilitas Bitcoin yang cukup aman antara kedua jaringan, meskipun tetap merupakan upaya besar dengan jangka waktu yang tidak pasti dan sangat mungkin terjadi memerlukan kerja sama dari para pemangku kepentingan di dalamnya jaringan.

Protokol secara Detail

Protokol secara kasar dapat dipecah menjadi tiga bagian: mekanisme konsensus, antarmuka parachain dan perutean transaksi antar rantai. 6.1. Rantai relai Operasi. Itu rantai relai akan kemungkinan besar merupakan rantai yang mirip dengan Ethereum di dalamnya berbasis negara bagian dengan alamat pemetaan negara bagian ke akun informasi, terutama saldo dan (untuk mencegah terulangnya kembali) a loket transaksi. Menempatkan akun di sini memenuhi satu tujuan: untuk menyediakan akuntansi yang dimiliki oleh identitas berapa jumlah taruhan dalam sistem tersebut.7 Namun, akan ada perbedaan yang mencolok: • Kontrak tidak dapat disebarkan melalui transaksi; karena keinginan untuk menghindari fungsionalitas aplikasi pada rantai relai, hal itu tidak akan terjadi mendukung penerapan kontrak secara publik. • Menghitung penggunaan sumber daya (“gas”) tidak diperhitungkan; karena satu-satunya fungsi yang tersedia untuk penggunaan umum akan diperbaiki, alasan di balik penghitungan gas tidak lagi berlaku. Oleh karena itu, biaya tetap akan berlaku semua kasus, memungkinkan kinerja lebih dari apa pun eksekusi kode dinamis yang mungkin perlu dilakukan dan format transaksi yang lebih sederhana. • Fungsi khusus didukung untuk kontrak terdaftar yang memungkinkan eksekusi otomatis dan keluaran pesan jaringan. Jika rantai relai memiliki VM dan itu adalah berdasarkan EVM, ia akan memiliki sejumlah modifikasi untuk memastikan kesederhanaan maksimal. Kemungkinan besar akan terjadi memiliki sejumlah kontrak bawaan (mirip dengan yang ada di alamat 1-4 di Ethereum) untuk memungkinkan spesifik platform tugas yang harus dikelola termasuk kontrak konsensus, a Kontrak validator dan kontrak parachain. Jika bukan EVM, maka backend WebAssembly [2] (wasm) adalah alternatif yang paling mungkin; dalam hal ini keseluruhan strukturnya akan serupa, tetapi tidak diperlukan untuk kontrak bawaan dengan Wasm menjadi target yang layak untuk bahasa tujuan umum daripada yang belum matang dan bahasa terbatas untuk EVM. Kemungkinan penyimpangan lain dari protokol Ethereum saat ini sangat mungkin terjadi, misalnya penyederhanaan format tanda terima transaksi yang memungkinkan eksekusi paralel transaksi yang tidak bertentangan dalam blok yang sama, seperti yang diusulkan untuk rangkaian perubahan Serenity. Ada kemungkinan, meskipun tidak mungkin, bahwa hal itu mirip dengan Serenity rantai "murni" digunakan sebagai rantai relai, memungkinkan a kontrak khusus untuk mengelola hal-hal seperti staking token keseimbangan daripada menjadikannya sebagai bagian mendasar protokol rantai. Saat ini, kami merasa hal tersebut tidak mungkin terjadi akan menawarkan penyederhanaan protokol yang cukup bagus sepadan dengan kompleksitas dan ketidakpastian tambahan yang terlibat dalam mengembangkannya. 7Sebagai sarana untuk mewakili jumlah tanggung jawab pemegang tertentu atas keamanan sistem secara keseluruhan, akun pasak ini akan mewakilinya pasti menyandikan beberapa nilai ekonomi. Namun perlu dipahami karena tidak ada niat untuk menggunakan nilai-nilai tersebut dengan cara apa pun untuk tujuan pertukaran barang dan jasa di dunia nyata, perlu dicatat bahwa token tidak bisa disamakan dengan mata uang dan dengan demikian rantai relai mempertahankan filosofi nihilistiknya mengenai penerapannya.POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 10 Ada sejumlah fungsi kecil yang diperlukan untuk mengatur mekanisme konsensus, set validator, mekanisme validasi, dan parachain. Ini dapat diimplementasikan bersama-sama di bawah protokol monolitik. Namun, untuk alasan menambah modularitas, kami menggambarkannya sebagai “kontrak” rantai relai. Ini seharusnya diartikan bahwa mereka adalah objek (dalam arti pemrograman berorientasi objek) yang dikelola oleh mekanisme konsensus rantai relai, namun belum tentu demikian mereka didefinisikan sebagai program dalam opcode mirip EVM, juga tidak bahkan mereka dapat ditangani secara individual melalui sistem akun. 6.2. Kontrak Taruhan. Kontrak ini mempertahankan set validator. Ia mengelola: • akun mana yang saat ini validators; • yang tersedia untuk menjadi validators singkatnya pemberitahuan; • akun mana yang telah menempatkan nominasi saham sebuah validator; • properti masing-masing termasuk volume staking, tingkat pembayaran dan alamat yang dapat diterima, serta identitas (sesi) jangka pendek. Memungkinkan akun untuk mendaftarkan keinginan menjadi a terikat validator (bersama dengan persyaratannya), untuk mencalonkan beberapa identitas, dan untuk validator terikat yang sudah ada sebelumnya untuk mendaftarkan keinginannya untuk keluar dari status ini. Itu juga mencakup mekanisme itu sendiri untuk mekanisme validasi dan kanonikalisasi. 6.2.1. Taruhan-token Likuiditas. Umumnya diinginkan untuk melakukan hal tersebut memiliki sebanyak mungkin total staking tokens dipertaruhkan dalam operasi pemeliharaan jaringan sejak itu ini secara langsung menghubungkan keamanan jaringan dengan “kapitalisasi pasar” keseluruhan dari staking token. Ini bisa dengan mudah mendapatkan insentif melalui penggelembungan mata uang dan membagikan hasilnya kepada mereka yang berpartisipasi sebagai validators. Namun, melakukan hal ini menimbulkan masalah: jika token terkunci dalam Kontrak Staking di bawah hukuman pengurangan, bagaimana sebagian besar bisa tetap mencukupi likuid untuk memungkinkan penemuan harga? Salah satu jawabannya adalah dengan mengizinkan kontrak derivatif langsung, mengamankan token yang sepadan pada token yang dipertaruhkan. Hal ini sulit diatur dengan cara yang bebas kepercayaan. Selain itu, token derivatif ini tidak dapat diperlakukan sama karena alasan yang sama bahwa obligasi pemerintah Zona Euro yang berbeda tidak dapat dipertukarkan: ada adalah kemungkinan aset yang mendasarinya gagal dan menjadi rusak tidak berharga. Dengan pemerintahan zona Euro, mungkin ada a bawaan. Dengan validator yang dipertaruhkan tokens, validator mungkin bertindak jahat dan dihukum. Sesuai dengan prinsip kami, kami memilih solusi paling sederhana: tidak semua token dipertaruhkan. Ini berarti demikian sebagian (mungkin 20%) dari tokens akan tetap cair secara paksa. Meskipun hal ini tidak sempurna dari sudut pandang keamanan, hal ini sepertinya tidak akan membuat perbedaan mendasar keamanan jaringan; 80% dari kemungkinan reparasi akibat penyitaan obligasi masih dapat dilakukan dibandingkan dengan “kasus sempurna” 100% staking. Rasio antara token yang dipertaruhkan dan likuid dapat ditargetkan dengan cukup sederhana melalui mekanisme lelang terbalik. Pada dasarnya, pemegang token tertarik menjadi validator masing-masing akan mengirimkan penawaran ke kontrak staking yang menyatakan tingkat pembayaran minimum yang harus mereka ambil bagian. Di awal setiap sesi (sesi akan terjadi secara teratur, mungkin sesering satu kali per jam) tersebut validator slot akan diisi sesuai dengan calon masing-masing Tingkat taruhan dan pembayaran validator. Salah satu algoritma yang mungkin karena ini berarti mengambil orang-orang dengan penawaran terendah mewakili taruhan yang tidak lebih tinggi dari total taruhan yang ditargetkan dibagi dengan jumlah slot dan tidak lebih rendah dari batas bawah setengah jumlah tersebut. Jika slot tidak dapat diisi, batas bawah dapat dikurangi berulang kali oleh beberapa faktor untuk memenuhi. 6.2.2. Mencalonkan. Dimungkinkan untuk mencalonkan diri tanpa rasa percaya yang staking tokens ke validator aktif, memberi mereka tanggung jawab tugas validators. Menominasikan karya melalui sistem pemungutan suara persetujuan. Setiap calon nominator dapat mengirimkan instruksi ke kontrak staking mengekspresikan satu atau lebih validator identitas di bawah siapa tanggung jawab mereka siap untuk mempercayakan obligasi mereka. Setiap sesi, obligasi nominator disebarkan diwakili oleh satu atau lebih validators. Algoritme penyebaran mengoptimalkan kumpulan validators dengan total setara obligasi. Obligasi nominator menjadi tanggung jawab efektif validator adan mendapatkan minat atau menderita a pengurangan hukuman yang sesuai. 6.2.3. Penyitaan/Pembakaran Obligasi. Perilaku validator tertentu mengakibatkan pengurangan ikatan mereka sebagai hukuman. Jika obligasi tersebut dikurangi di bawah batas minimum yang diijinkan, yaitu sesi diakhiri sebelum waktunya dan sesi lainnya dimulai. Daftar lengkap validator perilaku buruk yang dapat dihukum meliputi: • Menjadi bagian dari kelompok parachain yang tidak mampu menyediakan kebutuhan konsensus mengenai validitas blok parachain; • aktif menandatangani keabsahan yang tidak valid blok parachain; • ketidakmampuan untuk memasok muatan keluar sebelumnya memilih jika tersedia; • ketidakaktifan selama proses konsensus; • memvalidasi blok rantai relai pada fork pesaing. Beberapa kasus perilaku buruk mengancam integritas jaringan (seperti menandatangani blok parachain yang tidak valid dan memvalidasi beberapa sisi dari sebuah fork) dan dengan demikian mengakibatkan pengasingan yang efektif melalui pengurangan total obligasi. Di kasus lain yang tidak terlalu serius (misalnya ketidakaktifan dalam konsensus proses) atau kasus-kasus di mana kesalahan tidak dapat dilimpahkan secara tepat (karena menjadi bagian dari kelompok yang tidak efektif), sebagian kecil obligasi tersebut malah dapat didenda. Dalam kasus terakhir, ini bekerja dengan baik dengan churn sub-grup untuk memastikan bahwa itu berbahaya node menderita kerugian yang jauh lebih besar dibandingkan node baik hati yang terkena dampak kerusakan. Dalam beberapa kasus (misalnya validasi multi-fork dan tidak valid penandatanganan sub-blok) validators tidak dapat dengan mudah mendeteksi perilaku buruk satu sama lain sejak verifikasi terus-menerus setiap blok parachain akan menjadi tugas yang terlalu sulit. Di sini perlu adanya dukungan dari pihak eksternal proses validasi untuk memverifikasi dan melaporkan perilaku buruk tersebut. Para pihak mendapat imbalan karena melaporkan kegiatan tersebut; istilah mereka, “nelayan” berasal dari ketidaksukaan dari imbalan seperti itu. Karena kasus-kasus ini biasanya sangat serius, kami membayangkan imbalan apa pun dapat dengan mudah dibayarkan dari obligasi yang disita. Secara umum kami lebih memilih untuk menyeimbangkan pembakaran (yaitu pengurangan menjadi tidak ada) dengan realokasi, bukan mencoba realokasi grosir. Hal ini mempunyai dampak

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 11 meningkatkan nilai keseluruhan token, mengkompensasi jaringan secara umum sampai tingkat tertentu, bukan secara spesifik pihak yang terlibat dalam penemuan. Hal ini terutama sebagai pengaman mekanismenya: jumlah besar yang terlibat dapat menyebabkan insentif perilaku yang ekstrem dan akut diberikan pada satu sasaran. Secara umum, imbalan yang diberikan harus cukup besar agar verifikasi bermanfaat bagi jaringan, namun tidak terlalu besar untuk mengimbangi biaya menghadapi tantangan. kriminal “tingkat industri” yang didanai dengan baik dan diatur dengan baik serangan peretasan pada validator yang tidak beruntung untuk memaksakan perilaku buruk. Dengan cara ini, jumlah yang diklaim umumnya tidak lebih besar dari jaminan langsung pihak yang bersalah validator, jangan sampai a timbul insentif buruk karena berperilaku buruk dan melaporkan diri sendiri atas karunia tersebut. Hal ini dapat diatasi secara eksplisit melalui persyaratan obligasi langsung minimum untuk menjadi a validator atau secara implisit dengan mengedukasi nominator bahwa validator yang memiliki sedikit obligasi yang disetorkan tidak memiliki insentif yang besar untuk berperilaku baik. 6.3. Registri Parachain. Setiap parachain didefinisikan dalam registri ini. Ini adalah konstruksi seperti database yang relatif sederhana dan menyimpan informasi statis dan dinamis setiap rantai. Informasi statis mencakup indeks rantai (sederhana integer), beserta identitas protokol validasi, a cara untuk membedakan kelas-kelas yang berbeda parachain sehingga algoritma validasi yang benar dapat diperoleh dijalankan oleh validators yang ditugaskan untuk mengajukan calon yang sah. Pembuktian konsep awal akan fokus pada penempatan algoritma validasi baru ke dalam klien itu sendiri, yang secara efektif memerlukan hard fork protokol setiap kali kelas rantai tambahan ditambahkan. Namun pada akhirnya, dimungkinkan untuk menentukan algoritma validasi di cara yang cukup ketat dan efisien seperti yang dilakukan klien mampu bekerja secara efektif dengan parachain baru tanpa a garpu keras. Salah satu jalan yang mungkin untuk melakukan hal ini adalah dengan menentukan algoritma validasi parachain dengan cara yang mapan dan bahasa yang dikompilasi secara asli dan netral platform seperti WebAssembly. Penelitian tambahan diperlukan untuk menentukan apakah hal ini benar-benar layak dilakukan, namun jika demikian, hal ini dapat membawa hasil dengan itu keuntungan luar biasa dari membuang hard-fork untuk selamanya. Informasi dinamis mencakup aspek sistem perutean transaksi yang harus memiliki kesepakatan global tersebut sebagai antrian masuknya parachain (dijelaskan di bagian 6.6). Registri hanya dapat menambahkan parachain melalui pemungutan suara referendum penuh; ini bisa dikelola secara internal tetapi lebih mungkin ditempatkan di eksternal kontrak referendum untuk memfasilitasi penggunaan kembali di bawah komponen tata kelola yang lebih umum. Parameter ke persyaratan pemungutan suara (misalnya kuorum yang diperlukan, mayoritas diperlukan) untuk pendaftaran rantai tambahan dan lainnya, peningkatan sistem yang kurang formal akan ditetapkan dalam “master konstitusi” namun cenderung mengikuti konstitusi yang cukup tradisional jalan, setidaknya pada awalnya. Formulasi tepatnya sudah keluar ruang lingkup untuk pekerjaan ini, tetapi mis. dua pertiga supermayoritas lolos dengan lebih dari sepertiga total sistem pemungutan suara secara positif mungkin merupakan titik awal yang masuk akal. Operasi tambahan termasuk penangguhan dan pelepasan parachain. Mudah-mudahan penangguhan tidak akan pernah terjadi terjadi, namun hal ini dirancang untuk menjadi tindakan pengamanan ada beberapa masalah yang sulit diselesaikan dalam sistem validasi parachain. Contoh paling jelas yang mungkin terjadi yang diperlukan adalah perbedaan penting antara implementasi yang menyebabkan validators tidak dapat menyepakati validitas atau blok. Validator akan didorong untuk menggunakan beberapa implementasi klien agar mereka mampu untuk menemukan masalah seperti itu sebelum penyitaan obligasi. Karena penangguhan adalah tindakan darurat, maka hal itu akan terjadi di bawah naungan pemungutan suara validator yang dinamis daripada referendum. Pengaktifan kembali keduanya dapat dilakukan dari validators atau referendum. Penghapusan parachain sama sekali hanya akan terjadi setelah referendum dan yang diperlukan a masa tenggang yang substansial untuk memungkinkan transisi yang tertib ke baik rantai yang berdiri sendiri atau menjadi bagian dari rantai lainnya sistem konsensus. Masa tenggang kemungkinan besar akan berlangsung selama urutan bulan dan kemungkinan besar akan ditetapkan berdasarkan perchain di registri parachain agar berbeda parachain dapat menikmati masa tenggang yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan mereka. 6.4. Blok Relai Penyegelan. Penyegelan pada dasarnya mengacu pada pada proses kanonikalisasi; yaitu data dasar mengubah yang manamemetakan yang asli menjadi sesuatu yang pada dasarnya tunggal dan bermakna. Di bawah rantai PoW, penyegelan secara efektif merupakan sinonim dari penambangan. Dalam kasus kami, ini melibatkan pengumpulan pernyataan yang ditandatangani dari validators mengenai validitas, ketersediaan, dan kanonikalitas suatu blok rantai relai tertentu dan blok parachain itu itu mewakili. Mekanisme algoritma konsensus BFT yang mendasarinya berada di luar cakupan penelitian ini. Kami akan melakukannya alih-alih mendeskripsikannya menggunakan primitif yang mengasumsikan a mesin negara yang menciptakan konsensus. Pada akhirnya kami berharap terinspirasi oleh sejumlah konsensus BFT yang menjanjikan algoritma pada intinya; Tangaora [9] (varian BFT dari Rakit [16]), Tendermint [11] dan HoneyBadgerBFT [14]. Algoritmenya harus mencapai kesepakatan mengenai beberapa parachain secara paralel, sehingga berbeda dari biasanya blockchain mekanisme konsensus. Kami berasumsi bahwa sekali konsensus tercapai, kita dapat mencatat konsensus tersebut dalam bukti yang tak terbantahkan yang dapat diberikan oleh siapa pun para peserta di dalamnya. Kami juga berasumsi bahwa perilaku buruk itu dalam protokol umumnya dapat dikurangi menjadi kecil kelompok yang berisi peserta nakal untuk diminimalkan kerusakan tambahan ketika memberikan hukuman.8 Buktinya, yang berupa pernyataan yang kami tandatangani, ditempatkan di header blok rantai relai bersama-sama dengan bidang-bidang tertentu lainnya, tidak terkecuali akar keadaan rantai relai dan akar percobaan transaksi. Itu penyegelan proses dibutuhkan tempat di bawah sebuah lajang menghasilkan konsensus mekanisme menangani keduanya itu blok rantai relai dan blok parachain yang membuatnya bagian dari konten relai: parachain tidak “dikomit” secara terpisah oleh sub-grupnya dan kemudian disusun nanti. Hal ini menghasilkan proses yang lebih kompleks pada rantai relai, namun memungkinkan kami menyelesaikan konsensus seluruh sistem dalam satu tahap, meminimalkan latensi dan memungkinkan untuk persyaratan ketersediaan data yang cukup kompleks berguna untuk proses perutean di bawah ini. 8Skema konsensus BFT berbasis PoS yang ada seperti Tendermint BFT dan Slasher asli memenuhi pernyataan ini.

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 12 Keadaan mesin konsensus masing-masing peserta mungkin berbeda dimodelkan sebagai tabel sederhana (2 dimensi). Setiap peserta (validator) memiliki sekumpulan informasi berupa pernyataan yang ditandatangani (“suara”) dari peserta lain, mengenai setiap kandidat blok parachain serta kandidat blok relaychain. Kumpulan informasinya ada dua bagian data: Ketersediaan: tidak ini validator punya jalan keluar informasi transaksi-posting dari blok ini jadi mereka dapat memvalidasi kandidat parachain dengan benar di blok berikut? Mereka mungkin memilih baik 1 (diketahui) atau 0 (belum diketahui). Sekali mereka memilih 1, mereka berkomitmen untuk memberikan suara yang sama sisa proses ini. Nanti suara yang tidak hormat ini adalah dasar untuk hukuman. Validitas: apakah blok parachain valid dan semuanya data yang direferensikan secara eksternal (mis. transaksi) tersedia? Ini hanya relevan untuk validator yang ditugaskan pada parachain tempat mereka memberikan suara. Mereka dapat memilih 1 (sah), -1 (tidak sah) atau 0 (belum diketahui). Begitu mereka memilih bukan nol, mereka berkomitmen untuk memberikan suara dengan cara ini selama sisa pemilu prosesnya. Nanti ada suara yang tidak menghormati hal ini merupakan dasar untuk hukuman. Semua validator harus menyerahkan suara; suara dapat diserahkan kembali, memenuhi syarat berdasarkan peraturan di atas. Kemajuan dari konsensus dapat dimodelkan sebagai beberapa algoritma konsensus BFT standar pada setiap parachain yang terjadi secara paralel. Karena hal ini berpotensi digagalkan oleh relatif sebagian kecil aktor jahat terkonsentrasi di dalamnya satu kelompok parachain, konsensus keseluruhan ada untuk itu membangun penghalang, membatasi skenario terburuk kebuntuan hanya pada satu atau lebih blok parachain kosong (dan putaran hukuman bagi mereka yang bertanggung jawab). Aturan dasar untuk validitas masing-masing blok (yang memungkinkan total kumpulan validator secara keseluruhan diperoleh konsensus untuk menjadi kandidat parachain yang unik untuk direferensikan dari relai kanonik): • harus memiliki setidaknya dua pertiga dari validator yang memberikan suara positif dan tidak ada yang memberikan suara negatif; • harus memiliki lebih dari sepertiga validator yang memberikan suara positif terhadap ketersediaan informasi antrian keluar. Jika terdapat setidaknya satu suara positif dan setidaknya satu suara negatif mengenai validitas, kondisi luar biasa akan tercipta dan seluruh validator harus memberikan suara untuk menentukan jika ada pihak jahat atau jika ada yang tidak disengaja garpu. Selain sah dan tidak sah, ada pula jenis suara yang ketiga diperbolehkan, setara dengan memilih keduanya, artinya simpul tersebut memiliki pendapat yang bertentangan. Hal ini mungkin disebabkan oleh pemilik node menjalankan beberapa implementasi yang dapat melakukannya tidak setuju, menunjukkan kemungkinan ambiguitas dalam protokol. Setelah semua suara dihitung dari set validator penuh, jika opini yang kalah memiliki setidaknya sebagian kecil (untuk diparameterisasi; paling banyak setengahnya, mungkin jauh lebih sedikit) dari suara pendapat yang menang, maka diasumsikan demikian menjadi parachain fork yang tidak disengaja dan parachain secara otomatis ditangguhkan dari proses konsensus. Jika tidak, kami menganggapnya sebagai tindakan jahat dan akan menghukumnya kelompok minoritas yang memberikan suara dissenting opinion. Kesimpulannya adalah demonstrasi serangkaian tanda tangan kanonikalitas. Blok rantai relai kemudian dapat disegel dan proses penyegelan blok berikutnya dimulai. 6.5. Perbaikan pada Blok Relai Penyegelan. Sementara metode penyegelan ini memberikan jaminan yang kuat atas pengoperasian sistem, namun skalanya tidak terlalu baik karena informasi penting setiap parachain pasti ada ketersediaan dijamin oleh lebih dari sepertiga dari seluruh validators. Artinya, setiap jejak tanggung jawab validator tumbuh seiring bertambahnya rantai. Sedangkan ketersediaan data dalam jaringan konsensus terbuka pada dasarnya adalah masalah yang belum terpecahkan, ada cara untuk mengurangi overhead yang ditempatkan pada validator node. Satu yang sederhana solusinya adalah dengan menyadari bahwa sementara validators harus memikulnya tanggung jawab atas ketersediaan data, mereka tidak perlu menyimpan, mengomunikasikan, atau mereplikasi data itu sendiri. Silo data sekunder, mungkin terkait dengan (atau bahkan sangat terkait). sama) kolektor yang mengumpulkan data ini, dapat mengelola tugas menjamin ketersediaan dengan validators memberikan sebagian dari bunga/pendapatan mereka sebagai pembayaran. Namun, meskipun hal ini mungkin memerlukan skalabilitas menengah, hal ini tetap tidak membantu masalah mendasar; sejak itu menambahkan lebih banyak rantai secara umum akan memerlukan validator tambahan, konsumsi sumber daya jaringan yang berkelanjutan (khususnya dalam hal bandwidth) tumbuh seiring dengan bertambahnya kuadrat iturantai, properti yang tidak dapat dipertahankan dalam jangka panjang. Pada akhirnya, kita cenderung terus-terusan memukul kepala terhadap batasan mendasar yang menyatakan bahwa untuk jaringan konsensus dianggap tersedia aman, itu kebutuhan bandwidth yang sedang berlangsung berada pada urutan total validators kali total informasi masukan. Hal ini disebabkan oleh ketidakmampuan jaringan yang tidak tepercaya untuk mendistribusikan tugas penyimpanan data dengan benar ke banyak node yang berada terlepas dari tugas pemrosesan yang sangat dapat didistribusikan. 6.5.1. Memperkenalkan Latensi. Salah satu cara untuk melunakkannya aturannya adalah melonggarkan gagasan kesegeraan. Dengan mewajibkan 33%+1 validators memberikan suara untuk ketersediaan pada akhirnya, dan tidak segera, kita dapat memanfaatkan propagasi data eksponensial dengan lebih baik dan membantu meratakan puncak dalam pertukaran data. Kesetaraan yang wajar (meskipun tidak terbukti) mungkin: (1) latensi = peserta × rantai Di bawah model saat ini, ukuran sistem berskala dengan jumlah rantai untuk memastikan bahwa pemrosesan dilakukan didistribusikan; karena setiap rantai akan memerlukan setidaknya satu validator dan kami menetapkan pengesahan ketersediaan menjadi konstan proporsi validators, maka peserta juga bertambah dengan jumlah rantai. Kami berakhir dengan: (2) latensi = ukuran2 Artinya seiring pertumbuhan sistem, bandwidth yang dibutuhkan dan latensi hingga ketersediaan diketahui di seluruh sistem jaringan, yang mungkin juga dicirikan sebagai angka blok sebelum finalitas, bertambah seiring dengan kuadratnya. Ini adalah merupakan faktor pertumbuhan yang substansial dan mungkin menjadi penghalang utama serta memaksa kita menerapkan paradigma yang “tidak datar” seperti menyusun beberapa “Polkadotes” ke dalam hierarki untuk perutean postingan multi-level melalui pohon rantai relai.

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 13 6.5.2. Partisipasi Masyarakat. Satu lagi kemungkinan arah adalah untuk menarik partisipasi masyarakat dalam proses tersebut melalui a sistem pengaduan mikro. Mirip dengan nelayan, di sana bisa jadi pihak eksternal yang mengawasi validator yang mengklaim ketersediaan. Tugas mereka adalah menemukan orang yang tampaknya tidak mampu menunjukkan ketersediaan tersebut. Dengan melakukan hal itu mereka dapat mengajukan keluhan mikro ke validator lainnya. PoW atau obligasi yang dipertaruhkan dapat digunakan untuk mengurangi serangan sybil yang akan membuat sebagian besar sistem tidak berguna. 6.5.3. Penjamin Ketersediaan. Rute terakhirnya adalah ke menominasikan set kedua validator terikat sebagai “ketersediaan penjamin”. Ini akan terikat seperti dengan validators normal, dan bahkan dapat diambil dari set yang sama (walaupun jika demikian, mereka akan dipilih dalam jangka waktu yang panjang, setidaknya per sesi). Tidak seperti validator biasa, mereka tidak akan beralih antar parachain melainkan akan melakukannya membentuk satu kelompok untuk membuktikan ketersediaan semua data antar rantai yang penting. Hal ini mempunyai keuntungan dalam melonggarkan kesetaraan antara peserta dan rantai. Pada dasarnya, rantai bisa tumbuh (bersama dengan set rantai asli validator), sedangkan para peserta, dan khususnya mereka yang mengambil bagian dalam perjanjian ketersediaan data, setidaknya dapat tetap berada pada kondisi sub-linear dan sangat mungkin konstan. 6.5.4. Preferensi Pengumpul. Salah satu aspek penting dari hal ini sistem adalah untuk memastikan bahwa ada pilihan yang sehat kolator membuat blok di parachain mana pun. Jika sebuah kolator tunggal mendominasi parachain kemudian beberapa serangan menjadi lebih layak karena kemungkinan kurangnya ketersediaan data eksternal akan menjadi kurang jelas. Salah satu opsinya adalah dengan memberi bobot buatan pada blok parachain mekanisme pseudo-acak untuk mendukung berbagai macam kolator. Dalam contoh pertama, kita memerlukannya sebagai bagian dari mekanisme konsensus yang menguntungkan validator kandidat blok parachain bertekad untuk menjadi “lebih berat”. Demikian pula, kita harus memberi insentif kepada validators untuk mencoba melakukan hal tersebut menyarankan hambatan terberat yang bisa mereka temukan—bisa jadi ini adalah halangan dilakukan dengan membuat sebagian imbalannya sebanding dengan bobot kandidatnya. Untuk memastikan bahwa kolektor diberikan keadilan yang wajar peluang calonnya terpilih sebagai pemenang kandidat secara konsensus, kami membuat bobot spesifik a kandidat blok parachain ditentukan pada fungsi acak yang terhubung dengan setiap kolator. Misalnya saja mengambil ukuran jarak XOR antara alamat kolektor dan beberapa nomor pseudorandom yang aman secara kriptografis ditentukan dekat dengan titik blok yang dibuat (sebuah “tiket kemenangan”). Ini secara efektif memberi masing-masing pengumpul (atau, lebih khusus lagi, alamat masing-masing pengumpul) a peluang acak dari blok kandidat mereka untuk “menang”. semua yang lain. Untuk mengurangi serangan sybil dari seorang kolator tunggal yang “menambang” alamat yang dekat dengan tiket pemenang dan dengan demikian keberadaannya menjadi favorit di setiap blok, kami akan menambahkan beberapa inersia ke alamat collator. Ini mungkin sesederhana mengharuskan mereka untuk memiliki jumlah dana dasar di alamat tersebut. Lebih lanjut pendekatan yang elegan adalah dengan mempertimbangkan kedekatannya dengan tiket pemenang dengan jumlah dana yang diparkir di alamat yang dimaksud. Meskipun pemodelan belum dilakukan, sangat mungkin mekanisme ini bahkan sangat memungkinkan pemangku kepentingan kecil untuk berkontribusi sebagai kolator. 6.5.5. Blok Kelebihan Berat Badan. Jika kumpulan validator dikompromikan, mereka dapat membuat dan mengusulkan blok yang mana valid, membutuhkan banyak waktu untuk mengeksekusi dan memvalidasi. Ini merupakan masalah karena grup validator dapat melakukannya wajar saja membentuk sebuah blok yang membutuhkan waktu yang sangat lama untuk melakukannya mengeksekusi kecuali beberapa informasi tertentu sudah diketahui sehingga memungkinkan jalan pintas, misalnya memfaktorkan yang besar prima. Jika seorang kolator mengetahui informasi itu, maka mereka akan memiliki keuntungan yang jelas jika mendapatkan milik mereka sendiri calon diterima asalkan yang lain sibuk mengolah blok lama. Kami menyebut blok ini kelebihan berat badan. Perlindungan terhadap validator yang mengirimkan dan memvalidasi blok ini sebagian besar berada di bawah kedok yang sama seperti untuk blok tidak valid, meskipun dengan peringatan tambahan: Sejak waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi sebuah blok (dan dengan demikian statusnya sebagai kelebihan berat badan) bersifat subyektif, hasil akhir dari pemungutan suara perilaku buruk pada dasarnya akan terbagi dalam tiga kubu. Satu kemungkinannya adalah blok tersebut pastinya tidak kelebihan berat badan— dalam hal ini lebih dari dua pertiga menyatakan mampu mengeksekusi blok dalam batas tertentu (misalnya 50% dari total waktu yang diperbolehkan antar blok). Hal lainnya adalah bahwa blok adalah dbenar-benar kelebihan berat badan—ini akan terjadi jika lebih dari dua pertiga menyatakan bahwa mereka tidak dapat mengeksekusi blok tersebut dalam batas tersebut. Satu kemungkinan terakhir adalah sama perpecahan pendapat antara validators. Dalam hal ini, kita mungkin memilih untuk melakukan hukuman yang proporsional. Untuk memastikan validators dapat memprediksi kapan hal tersebut mungkin terjadi mengusulkan blok yang kelebihan berat badan, mungkin masuk akal untuk meminta mereka mempublikasikan informasi tentang kinerja mereka sendiri untuk setiap blok. Dalam jangka waktu yang cukup, ini akan memungkinkan mereka untuk memprofilkan kecepatan pemrosesan mereka relatif terhadap rekan-rekan yang akan menghakimi mereka. 6.5.6. Asuransi Pengumpul. Satu masalah tersisa untuk validators: tidak seperti jaringan PoW, untuk memeriksa collator blok untuk validitas, mereka harus benar-benar mengeksekusi transaksi di dalamnya. Kolator jahat dapat memberi makan blok yang tidak valid atau kelebihan berat badan ke validator yang menyebabkan mereka sedih (terbuang sia-sia) sumber daya mereka) dan menuntut potensi biaya peluang yang besar. Untuk mengurangi hal ini, kami mengusulkan strategi sederhana di bagian dari validators. Pertama, kandidat blok parachain dikirim hingga validators harus ditandatangani dari akun rantai relai dengan dana; jika tidak, maka validator akan hilang segera. Kedua, kandidat tersebut harus diurutkan berdasarkan prioritas dengan kombinasi (misalnya perkalian). jumlah dana di rekening sampai batas tertentu, yaitu jumlah blok sebelumnya yang berhasil diusulkan oleh kolator di masa lalu (belum lagi blok sebelumnya hukuman), dan faktor kedekatan dengan pemenang tiket seperti yang dibahas sebelumnya. Tutupnya harus sama sebagai hukuman ganti rugi yang dibayarkan kepada validator dalam kasus tersebut di antaranya mengirimkan blok yang tidak valid. Untuk mendisinsentifkan kolator agar tidak mengirimkan kandidat blok yang tidak valid atau kelebihan berat badan ke validators, validator mana pun dapat tempatkan di blok berikutnya sebuah transaksi termasuk blok yang menyinggung dugaan perilaku buruk yang berdampak pada transfer sebagian atau seluruh dana ke dalam rekening kolator yang berperilaku buruk. akun kepada validator yang dirugikan. Jenis transaksi ini dijalankan terlebih dahulu oleh orang lain untuk memastikan kolator tidak dapat melakukannya mengeluarkan dana sebelum hukuman. Jumlah dana yang ditransfer sebagai ganti rugi masih merupakan parameter yang dinamis

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 14 untuk dimodelkan tetapi kemungkinan besar akan menjadi proporsi dari hadiah blok validator untuk mencerminkan tingkat kesedihan yang ditimbulkan. Untuk mencegah validator jahat secara sewenang-wenang menyita dana kolektor, kolator dapat mengajukan banding atas keputusan validator dengan juri yang terdiri dari validator yang dipilih secara acak sebagai imbalannya untuk menempatkan deposit kecil. Jika mereka menguntungkan validator, deposit tersebut akan dikonsumsi oleh mereka. Jika tidak, itu deposit dikembalikan dan validator didenda (sejak validator berada dalam posisi yang jauh lebih berkubah, dendanya akan lebih besar mungkin agak besar dan kuat). 6.6. Antar rantai Transaksi Perutean. Antar rantai perutean transaksi adalah salah satu pemeliharaan penting tugas rantai relai dan validatorsnya. Ini adalah logika yang mengatur bagaimana transaksi yang diposting (sering disingkat menjadi “posting”) mendapatkan output yang diinginkan dari satu parachain sumber menjadi masukan yang tidak dapat dinegosiasikan dari parachain tujuan lain tanpa kepercayaan apa pun persyaratan. Kami memilih kata-kata di atas dengan hati-hati; terutama kita tidak mengharuskan adanya transaksi di sumbernya parachain telah secara eksplisit menyetujui postingan ini. Satu-satunya Kendala yang kami tempatkan pada model kami adalah parachain harus disediakan, dikemas sebagai bagian dari keseluruhan bloknya output pemrosesan, postingan yang merupakan hasil dari eksekusi blok. Pos-pos ini disusun sebagai beberapa antrian FIFO; itu jumlah daftar dikenal sebagai basis perutean dan mungkin sekitar 16. Khususnya, angka ini mewakili kuantitas parachain yang dapat kami dukung tanpa harus menggunakan bantuan apa pun perutean multi-fase. Awalnya, Polkadot akan mendukung hal ini jenis perutean langsung, namun kami akan menguraikan satu kemungkinan proses routing multi-fase (“hyper-routing”) sebagai sarana untuk memperluas jangkauannya melewati rangkaian parachain awal. Kami berasumsi itu semua peserta tahu itu subkelompok untuk dua blok berikutnya n, n + 1. Singkatnya, the sistem routing mengikuti tahapan berikut: • CollatorS: Hubungi anggota Validator[n][S] • Kolator: UNTUK SETIAP subgrup: pastikan pada setidaknya 1 anggota Validator[n][s] dalam kontak • Pengumpul: UNTUK SETIAP subgrup s: berasumsi egress[n −1][s][S] tersedia (semua postingan masuk data ke 'S' dari blok terakhir) • Pengumpul: Tulis kandidat blok b untuk S: (b.header, b.ext, b.proof, b.receipt, b.egress) • Pengumpul: Kirim bukti informasi bukti[S] = (b.header, b.ext, b.proof, b.receipt) ke V alidator[n][S] • CollatorS: Pastikan data transaksi eksternal b.ext tersedia untuk kolator lain dan validators • Pengumpul: UNTUK SETIAP subgrup s: Kirim jalan keluar informasi jalan keluar[n][S][s] = (b.header, b.kwitansi, b.egress[s]) untuk itu menerima subkelompok anggota dari berikutnya blok V alidator[n + 1][s] • ValidatorV : Pra-sambungkan semua anggota set yang sama untuk blok selanjutnya: misalkan N = Chain[n + 1][V ]; menghubungkan semua validators v sedemikian rupa sehingga Chain[n + 1][v] = N • V alidatorV : Susun semua data yang masuk untuk ini blok: UNTUK SETIAP subgrup s: Ambil egress[n −1][s][Chain[n][V ]], dapatkan dari validators v lain sedemikian rupa sehingga Chain[n][v] = Chain[n][V ]. Mungkin melalui validator lain yang dipilih secara acak sebagai bukti percobaan. • V alidatorV : Terima bukti kandidat untuk ini bukti blok[Rantai[n][V ]]. Validitas blok suara • V alidatorV : Terima data jalan keluar kandidat untuk blok berikutnya: UNTUK SETIAP subgrup, terima jalan keluar[n][s][N]. Ketersediaan jalan keluar blok suara; publikasikan ulang di antara validators v yang tertarik sedemikian rupa Rantai[n + 1][v] = Rantai[n + 1][V ]. • ValidatorV : SAMPAI KONSENSUS Dimana: egress[n][from][to] adalah antrian egress saat ini informasi untuk postingan mulai dari parachain 'dari', ke parachain 'ke' di blok nomor 'n'. CollatorS adalah collator untuk parachain S. V alidators[n][s] adalah himpunan validators untuk parachain s di blok nomor n. Sebaliknya, Chain[n][v] adalah parachain yang validator v ditugaskan pada blok nomor n. block.egress[to] adalah jalan keluar antrian posting dari beberapa blok parachain yang parachain tujuan adalah untuk. Karena kolektor memungut biaya (transaksi) berdasarkan blok mereka menjadi kanonik dan mereka diberi insentif memastikan bahwa untuk setiap tujuan blok berikutnya, subgrupnya anggota diberitahu tentang antrian keluar dari sekarang blok. Validator diberi insentif hanya untuk membentuk konsensus pada blok (parachain), sehingga mereka tidak terlalu peduli blok kolator mana yang pada akhirnya menjadi kanonik. Di prinsipnya, seorang validator dapat membentuk kesetiaan dengan seorang kolator dan bersekongkol untuk mengurangi kemungkinan kolator lain blok menjadi kanonik, namun hal ini sulit untuk mengatur karena pemilihan acaktindakan validators untuk parachain dan dapat dilindungi dengan pengurangan biaya yang harus dibayar untuk blok parachain yang bertahan proses konsensus. 6.6.1. Ketersediaan Data Eksternal. Memastikan parachain data eksternal sebenarnya tersedia adalah masalah abadi sistem terdesentralisasi yang bertujuan untuk mendistribusikan beban kerja jaringan. Inti permasalahannya adalah ketersediaan masalah yang menyatakan bahwa karena itu tidak mungkin buatlah bukti ketersediaan non-interaktif atau jenis apa pun bukti ketidaktersediaan, agar sistem BFT berfungsi dengan baik memvalidasi setiap transisi yang kebenarannya bergantung pada ketersediaan beberapa data eksternal, jumlah maksimum dari node Bizantium yang dapat diterima, ditambah satu, dari sistem harus membuktikan data yang tersedia. Agar sistem dapat melakukan penskalaan dengan benar, seperti Polkadot, ini mengundang masalah: jika proporsi konstan validators harus membuktikan ketersediaan data, dan berasumsi bahwa validators ingin benar-benar menyimpan data sebelum menyatakannya tersedia, lalu bagaimana kita menghindarinya masalah kebutuhan bandwidth/penyimpanan yang meningkat seiring dengan ukuran sistem (dan karenanya jumlah validators)? Salah satu jawaban yang mungkin adalah dengan memiliki set terpisah dari validators (penjamin ketersediaan), yang pesanannya bertambah secara sublinear dengan ukuran Polkadot secara keseluruhan. Ini adalah dijelaskan dalam 6.5.3. Kami juga memiliki trik sekunder. Sebagai sebuah kelompok, pengumpul memiliki insentif intrinsik untuk memastikan bahwa semua data ada tersedia untuk parachain pilihan mereka karena tanpa itu mereka tidak dapat membuat blok lebih jauh dari yang mereka bisa mengumpulkan biaya transaksi. Kolator juga membentuk suatu kelompok, yang keanggotaannya bervariasi (karena sifat acaknya parachain validator grup) tidak sepele untuk dimasuki dan mudah

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 15 untuk membuktikan. Oleh karena itu, kolator baru-baru ini (mungkin dari beberapa ribu blok terakhir) diperbolehkan untuk mengajukan gugatan ketersediaan data eksternal untuk parachain tertentu blok ke validators untuk obligasi kecil. Validator harus menghubungi orang-orang dari subkelompok validator yang tampaknya melakukan pelanggaran yang memberikan kesaksian dan memperoleh serta mengembalikan data ke pengumpul atau mengeskalasi masalah dengan memberikan kesaksian tentang kurangnya ketersediaan (penolakan langsung untuk memberikan data dianggap sebagai pelanggaran penyitaan obligasi, oleh karena itu validator yang berperilaku buruk kemungkinan besar hanya akan putuskan sambungan) dan hubungi validator tambahan untuk menjalankan tes yang sama. Dalam kasus terakhir, obligasi kolator dikembalikan. Setelah kuorum validator yang dapat membuat kesaksian ketidaktersediaan tersebut tercapai, mereka dibebaskan, subkelompok yang berperilaku buruk akan dihukum, dan pemblokiran dikembalikan. 6.6.2. Perutean Postingan. Setiap header parachain menyertakan jalan keluar-trie-root; ini adalah akar dari percobaan yang mengandung bin berbasis perutean, setiap bin menjadi daftar gabungan dari pos-pos jalan keluar. Bukti merekle dapat diberikan di seluruh parachain validators untuk membuktikan bahwa parachain tertentu blok memiliki antrian keluar tertentu untuk parachain tujuan tertentu. Pada awal pemrosesan blok parachain, masing-masing antrian keluar parachain lain yang menuju blok tersebut adalah digabungkan ke dalam antrian masuknya blok kami. Kami berasumsi kuat, mungkin CSPR9, sub-blok yang memerintahkan untuk mencapai operasi deterministik yang tidak menawarkan pilih kasih di antara siapa pun pasangan blok parachain. Collator menghitung antrian baru dan menguras antrian jalan keluar sesuai dengan parachain logika. Isi antrian ingress ditulis secara eksplisit ke dalam blok parachain. Ini memiliki dua tujuan utama: pertama, ini berarti bahwa parachain dapat disinkronkan secara terpisah dari parachain lainnya. Kedua, ini menyederhanakan logistik data jika seluruh masuknya antrian tidak dapat diproses dalam satu blok; validators dan collator dapat memproses blok berikut tanpa harus mengambil data antrian secara khusus. Jika antrian masuknya parachain berada di atas ambang batas jumlah di akhir pemrosesan blok, kemudian ditandai jenuh pada rantai relai dan mungkin tidak ada pesan lebih lanjut dikirim ke sana sampai dibersihkan. Bukti Merkle adalah digunakan untuk menunjukkan kesetiaan operasi collator di bukti blok parachain. 6.6.3. Kritik. Satu kelemahan kecil yang berkaitan dengan dasar ini mekanismenya adalah serangan pasca bom. Di sinilah semuanya parachain mengirim postingan sebanyak mungkin ke parachain tertentu. Sementara ini mengikat targetnya antrian masuk sekaligus, tidak ada kerusakan yang terjadi berulang-ulang serangan DoS transaksi standar. Beroperasi secara normal, dengan serangkaian tersinkronisasi dengan baik dan collators tidak berbahaya dan validators, untuk N parachain, N × M total validators dan L kolator per parachain, kami dapat memecah total jalur data per blok menjadi: Validator: M −1+L+L: M −1 untuk validators lainnya di set parachain, L untuk setiap kolator menyediakan calon blok parachain dan L kedua untuk setiap kolator dari blok berikutnya yang memerlukan muatan keluar dari blok sebelumnya. (Yang terakhir ini sebenarnya lebih mirip kasus terburuk operasi karena kemungkinan besar kolator akan berbagi hal tersebut data.) Collator: M +kN: M untuk koneksi ke setiap relevan blok parachain validator, kN untuk menyemai muatan keluar ke beberapa subset dari setiap grup parachain validator untuk blok berikutnya (dan mungkin beberapa kolator favorit). Dengan demikian, jalur jalur data per node tumbuh secara linier dengan kompleksitas sistem secara keseluruhan. Sementara ini masuk akal, karena sistem berskala menjadi ratusan atau ribuan parachain, mungkin ada beberapa latensi komunikasi diserap dengan imbalan tingkat pertumbuhan kompleksitas yang lebih rendah. Dalam hal ini, algoritma perutean multi-fase dapat digunakan untuk mengurangi jumlah jalur sesaat dengan biaya memperkenalkan buffer penyimpanan dan latensi. 6.6.4. Perutean hiper-kubus. Perutean hyper-cube adalah mekanisme yang sebagian besar dapat dibangun sebagai perpanjangan dari mekanisme perutean dasar yang dijelaskan di atas. Intinya, daripada mengembangkan konektivitas node dengan jumlah parachain dan node sub-grup, kami hanya mengembangkannya logaritma parachain. Postingan mungkin transit di antara keduanya antrian beberapa penerjun payung dalam perjalanan menuju pengiriman akhir. Perutean itu sendiri bersifat deterministik dan sederhana. Kita mulai dengan membatasi jumlah sampah pada antrian masuk/keluar; bukannya jumlah total parachain, mereka adalahbasis perutean (b) . Ini akan ditetapkan sebagai nomornya perubahan parachain, dengan eksponen perutean (e) malah dinaikkan. Di bawah model ini, volume pesan kami tumbuh dengan O(be), dengan jalurnya tetap konstan dan latensi (atau jumlah blok yang diperlukan untuk pengiriman) dengan O(e). Model perutean kami adalah hypercube berdimensi e, dengan setiap sisi kubus memiliki b kemungkinan lokasi. Setiap blok, kami merutekan pesan sepanjang satu sumbu. Kami ganti sumbu dengan cara round-robin, sehingga menjamin waktu pengiriman blok e dalam kasus terburuk. Sebagai bagian dari pemrosesan parachain, terikat ke luar negeri pesan yang ditemukan dalam antrean masuk akan segera dirutekan ke tempat antrean keluar yang sesuai, mengingat nomor blok saat ini (dan dengan demikian dimensi perutean). Ini proses memerlukan transfer data tambahan untuk setiap hop pada jalur pengiriman, namun hal ini menjadi masalah tersendiri yang dapat dikurangi dengan menggunakan beberapa cara alternatif pengiriman muatan data dan hanya menyertakan referensi, daripada muatan penuh postingan di pasca-trie. Contoh perutean hyper-cube untuk suatu sistem dengan 4 parachain, b = 2 dan e = 2 mungkin: Fase 0, pada setiap pesan M: • sub0: jika Mdest ∈{2, 3} maka sendTo(2) lain tetap simpan • sub1: jika Mdest ∈{2, 3} maka sendTo(3) lain tetap simpan • sub2: jika Mdest ∈{0, 1} maka sendTo(0) lain tetap simpan • sub3: jika Mdest ∈{0, 1} maka sendTo(1) lain tetap simpan Fase 1, pada setiap pesan M: • sub0: jika Mdest ∈{1, 3} maka sendTo(1) lain tetap simpan • sub1: jika Mdest ∈{0, 2} maka sendTo(0) lain tetap simpan • sub2: jika Mdest ∈{1, 3} maka sendTo(3) lain tetap simpan • sub3: jika Mdest ∈{0, 2} maka sendTo(2) lain tetap simpan Dua dimensi di sini mudah dilihat sebagai yang pertama dua bit indeks tujuan; untuk blok pertama, itu bit tingkat tinggi saja yang digunakan. Penawaran blok kedua dengan bit orde rendah. Setelah keduanya terjadi (secara sewenang-wenang order) maka postingan akan dialihkan. 9pseudo-acak yang aman secara kriptografis

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 16 6.6.5. Memaksimalkan Kebetulan. Satu perubahan dasar proposal akan menghasilkan total tetap c2 −c validators, dengan c−1 validators di setiap subgrup. Setiap blok, bukan ada partisi ulang validators yang tidak terstruktur di antara parachain, sebagai gantinya untuk setiap subkelompok parachain, setiap validator akan ditugaskan ke yang unik dan berbeda sub-grup parachain di blok berikut. Ini akan terjadi mengarah ke invarian antara dua blok mana pun, untuk apa pun dua pasang parachain, ada dua validator yang telah bertukar tanggung jawab parachain. Meskipun hal ini tidak dapat digunakan untuk mendapatkan jaminan mutlak atas ketersediaan (satu validator kadang-kadang akan offline, meskipun demikian baik hati), namun tetap dapat mengoptimalkan kasus umum. Pendekatan ini bukannya tanpa komplikasi. Penambahan parachain juga memerlukan reorganisasi dari kumpulan validator. Selanjutnya jumlah validator, diikat dengan kuadrat jumlah parachain, awalnya akan sangat kecil dan akhirnya berkembang jauh terlalu cepat, menjadi tidak dapat dipertahankan setelah sekitar 50 parachain. Tidak ada satu pun dari masalah-masalah tersebut yang merupakan masalah mendasar. Dalam kasus pertama, reorganisasi set validator adalah sesuatu yang harus dilakukan tetap dilakukan secara rutin. Mengenai ukuran validator disetel, jika terlalu kecil, beberapa validator dapat ditetapkan ke parachain yang sama, menerapkan faktor bilangan bulat ke total keseluruhan validators. Mekanisme perutean multi-fase seperti Perutean Hypercube, yang dibahas di 6.6.4 akan membantu meringankan kebutuhan validator dalam jumlah besar ketika ada sejumlah besar rantai. 6.7. Validasi Parachain. Tujuan utama validator adalah untuk bersaksi, sebagai aktor yang mempunyai ikatan kuat, bahwa parachain itu blok tersebut valid, termasuk namun tidak terbatas pada transisi keadaan apa pun, termasuk transaksi eksternal apa pun, pelaksanaannya setiap pos tunggu di antrian masuk dan keadaan akhir dari antrian keluar. Prosesnya sendiri cukup sederhana. Setelah validator menyegel blok sebelumnya, mereka bebas untuk mulai bekerja menyediakan calon blok parachain kandidat untuk putaran konsensus berikutnya. Awalnya, validator menemukan kandidat blok parachain melalui kolator parachain (dijelaskan selanjutnya) atau satu dari rekannya-validators. Parachain memblokir data kandidat termasuk header blok, header blok sebelumnya, data masukan eksternal apa pun yang disertakan (untuk Ethereum dan Bitcoin, data tersebut akan disebut sebagai transaksi, namun pada prinsipnya data tersebut dapat mencakup struktur data arbitrer untuk tujuan arbitrer), data antrean keluar, dan data internal untuk membuktikan validitas transisi keadaan (untuk Ethereum ini akan menjadi berbagai node percobaan status/penyimpanan yang diperlukan untuk mengeksekusi setiap transaksi). Bukti eksperimental menunjukkan kumpulan data lengkap ini untuk blok Ethereum terbaru menjadi paling banyak beberapa ratus KiB. Secara bersamaan, jika belum dilakukan, validator akan menjadi mencoba mengambil informasi yang berkaitan dengan transisi blok sebelumnya, awalnya dari blok sebelumnya validators dan setelahnya dari semua validators yang menandatangani ketersediaan datanya. Setelah validator menerima blok kandidat tersebut, mereka kemudian memvalidasinya secara lokal. Proses validasi terdapat dalam modul validator kelas parachain, a modul perangkat lunak sensitif konsensus yang harus ditulis untuk setiap implementasi Polkadot (meskipun pada prinsipnya perpustakaan dengan C ABI dapat mengaktifkan satu perpustakaan dibagi antara implementasi dengan yang sesuai pengurangan keselamatan karena hanya memiliki satu implementasi “referensi”). Proses ini mengambil header blok sebelumnya dan memverifikasi identitasnya melalui rantai relai yang baru saja disepakati blok di mana hash-nya harus dicatat. Setelah validitas header induk dipastikan, parachain tertentu fungsi validasi kelas dapat dipanggil. Ini adalah fungsi tunggal yang menerima sejumlah bidang data (kira-kira yang diberikan sebelumnya) dan mengembalikan Boolean sederhana menyatakan keabsahan blok tersebut. Sebagian besar fungsi validasi tersebut akan memeriksa terlebih dahulu bidang header yang dapat diturunkan langsung darinya blok induk (misalnya induk hash, nomor). Mengikuti ini, mereka akan mengisi struktur data internal apa pun sebagai diperlukan dalam rangka proses transaksi dan/atau postingan. Untuk rantai mirip Ethereum, jumlah ini sama dengan mengisi a coba database dengan node yang akan diperlukan untuk eksekusi penuh transaksi. Jenis rantai lain mungkin memilikinya hal lainnyamekanisme perbaikan. Setelah selesai, postingan masuk dan transaksi eksternal (atau apa pun yang diwakili oleh data eksternal) akan ditampilkan diberlakukan, seimbang sesuai dengan spesifikasi rantai. (A default yang masuk akal mungkin mengharuskan semua postingan masuk diproses sebelum transaksi eksternal dilayani, namun hal ini harus ditentukan oleh logika parachain.) Melalui pemberlakuan ini, akan ada serangkaian posko keluar dibuat dan akan diverifikasi bahwa ini memang cocok calon kolator. Akhirnya, penduduknya cukup header akan diperiksa terhadap header kandidat. Dengan blok kandidat yang divalidasi sepenuhnya, validator kemudian dapat memilih hash dari headernya dan mengirimkan semua informasi validasi yang diperlukan ke co-validators di subgrupnya. 6.7.1. Kolator Parachain. Kolator parachain adalah operator tidak terikat yang memenuhi sebagian besar tugas penambang pada jaringan blockchain saat ini. Mereka spesifik ke parachain tertentu. Untuk beroperasi mereka harus pertahankan rantai relai dan sinkronisasi penuh parachain. Arti sebenarnya dari “disinkronkan sepenuhnya” akan bergantung pada kelas parachain, meskipun akan selalu mencakup keadaan antrean masuknya parachain saat ini. Dalam kasus Ethereum, hal ini juga melibatkan setidaknya pemeliharaan database Merkle-tree dari beberapa blok terakhir, tapi mungkin juga menyertakan berbagai struktur data lainnya termasuk Bloom filter untuk keberadaan akun, informasi keluarga, pencatatan output dan tabel pencarian terbalik untuk nomor blok. Selain menjaga kedua rantai tetap sinkron, itu juga harus “memancing” transaksi dengan menjaga antrian transaksi dan menerima transaksi yang divalidasi dengan benar dari jaringan publik. Dengan antrian dan rantai, itu benar mampu membuat kandidat blok baru untuk validator yang dipilih di setiap blok (yang identitasnya diketahui sejak rantai relai disinkronkan) dan mengirimkannya, bersama dengan berbagai informasi tambahan seperti bukti validitas, via jaringan rekan. Untuk masalahnya, ia memungut semua biaya yang berkaitan dengan transaksi yang disertakannya. Berbagai ilmu ekonomi beredar seputar hal ini pengaturan. Di pasar yang sangat kompetitif di mana ada jika kelebihan kolator, kemungkinan transaksinya biaya dibagikan dengan parachain validators untuk memberi insentif dimasukkannya blok kolator tertentu. Demikian pula,

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 17 beberapa kolator bahkan mungkin menaikkan biaya yang diperlukan harus dibayar agar blok tersebut lebih menarik validators. Dalam hal ini, pasar alami harus terbentuk dengan transaksi yang membayar biaya lebih tinggi melewati antrian dan memiliki inklusi yang lebih cepat dalam rantai. 6.8. Jaringan. Jaringan pada blockchains tradisional seperti Ethereum dan Bitcoin memiliki persyaratan yang cukup sederhana. Semua transaksi dan blokir disiarkan dalam gosip sederhana yang tidak terarah. Sinkronisasi lebih terlibat, khususnya dengan Ethereum tetapi kenyataannya logika ini terkandung di dalamnya strategi rekan daripada protokol itu sendiri yang menyelesaikan beberapa jenis pesan permintaan dan jawaban. Meskipun Ethereum membuat kemajuan pada penawaran protokol saat ini dengan protokol devp2p, yang memungkinkan banyak hal subprotokol yang akan dimultipleks melalui satu koneksi peer dan dengan demikian memiliki banyak dukungan peer overlay yang sama protokol p2p secara bersamaan, bagian Ethereum dari protokolnya masih relatif sederhana dan p2p protokol untuk sementara waktu masih belum selesai dengan hal-hal penting fungsionalitas hilang seperti dukungan QoS. Sayangnya, ada keinginan untuk membuat protokol “web 3” yang lebih umum gagal, dengan satu-satunya proyek yang menggunakannya secara eksplisit didanai dari penjualan massal Ethereum. Persyaratan untuk Polkadot lebih substansial. Daripada jaringan yang sepenuhnya seragam, Polkadot memiliki beberapa jenis peserta yang masing-masing memiliki persyaratan berbeda mengenai susunan rekannya dan beberapa jaringan “jalan” yang cenderung dibicarakan oleh peserta data tertentu. Ini berarti hamparan jaringan yang jauh lebih terstruktur—dan protokol yang mendukungnya— kemungkinan besar akan diperlukan. Selain itu, perluasan untuk memfasilitasi penambahan di masa depan seperti “rantai” jenis baru mungkin terjadi sendiri memerlukan struktur overlay baru. Sedangkan pembahasan mendalam tentang cara networking protokol mungkin terlihat berada di luar cakupan dokumen ini, beberapa analisis persyaratan masuk akal. Kita bisa secara kasar membagi peserta jaringan kami menjadi dua set (rantai relai, parachain) masing-masing dari tiga himpunan bagian. Kita bisa juga menyatakan bahwa masing-masing peserta parachain saja tertarik untuk berbicara di antara mereka sendiri dan bukannya peserta di parachain lainnya: • Peserta rantai relai: • Validator: P, dibagi menjadi himpunan bagian P[s] untuk masing-masingnya parachain • Penjamin Ketersediaan: A (ini dapat diwakili oleh Validator dalam bentuk dasar protokol) • Klien rantai relai: M (perhatikan anggota masing-masing set parachain juga akan cenderung menjadi anggota M) • Peserta Parachain: • Pengumpul Parachain: C[0], C[1], . . . • Nelayan Parachain: F[0], F[1], . . . • Klien Parachain: S[0], S[1], . . . • Klien ringan Parachain: L[0], L[1], . . . Secara umum kami menyebutkan kelas-kelas komunikasi tertentu akan cenderung terjadi di antara anggota himpunan ini: • P | SEBUAH <-> P | J: Itu penuh mengatur dari validators/penjamin harus menjadi terhubung dengan baik untuk mencapai konsensus. • P[s] <-> C[s] | P[s]: Setiap validator sebagai anggota grup parachain tertentu akan cenderung bergosip dengan anggota lainnya serta kolator parachain itu untuk menemukan dan berbagi kandidat blok. • A <-> P[s] | C | A: Setiap penjamin ketersediaan perlu mengumpulkan lintas rantai yang sensitif terhadap konsensus data dari validator yang ditugaskan padanya; kolator juga dapat mengoptimalkan peluang konsensus mengenai hal tersebut memblokir dengan mengiklankannya ke penjamin ketersediaan. Begitu mereka punya, datanya akan dicairkan ke penjamin lainnya untuk memfasilitasi konsensus. • P[s] <-> A | P[s']: Parachain validators akan perlu mengumpulkan data masukan tambahan dari kumpulan validator sebelumnya atau penjamin ketersediaan. • F[s] <-> P: Saat melaporkan, nelayan boleh menempatkan klaim dengan peserta mana pun. • M <-> M | P | J: Klien rantai relai umum menyalurkan data dari validator dan penjamin. • S[s] <-> S[s] | P[s] | A: Klien Parachain mencairkan data dari validator/penjamin. • L[s] <-> L[s] | S[s]: Klien ringan Parachain menyalurkan data dari klien penuh. Untuk memastikan mekanisme transportasi yang efisien, “flat” jaringan overlay—seperti devp2p Ethereum—di mana masing-masing node tidak (secara tidak sewenang-wenang) membedakan kebugarannya teman sebaya sepertinya tidak cocok. Cukup dapat diperluas mekanisme seleksi dan penemuan rekan mungkin diperlukan untuk dimasukkan dalam protokol serta agresif merencanakan tinjauan ke depan untuk memastikan jenis rekan yang tepat adalah conne yang “secara kebetulan”.diperiksa pada waktu yang tepat. Strategi tata rias teman yang tepat akan berbeda untuk setiap kelas peserta: untuk skala yang tepat multi-rantai, collator harus terus menerus menghubungkan kembali ke validator yang dipilih, atau wasiat memerlukan perjanjian berkelanjutan dengan subkumpulan validators untuk memastikan mereka tidak terputus selama sebagian besar waktu mereka tidak berguna untuk validator itu. Collator juga secara alami akan berusaha mempertahankannya atau koneksi yang lebih stabil menjadi penjamin ketersediaan ditetapkan untuk memastikan penyebaran cepat dari isu-isu yang sensitif terhadap konsensus data. Penjamin ketersediaan sebagian besar bertujuan untuk mempertahankan a koneksi yang stabil satu sama lain dan ke validators (untuk konsensus dan data parachain yang penting bagi konsensus mereka membuktikannya), serta beberapa kolator (untuk parachain data) dan beberapa nelayan dan klien penuh (untuk menyebar informasi). Validator akan cenderung mencari validator lain, terutama yang berada dalam subgrup yang sama dan apa pun collators yang dapat memasok mereka dengan kandidat blok parachain. Nelayan, serta rantai estafet umum dan parachain klien umumnya bertujuan untuk menjaga koneksi tetap terbuka untuk a validator atau penjamin, tetapi banyak node lain yang serupa untuk diri mereka sendiri sebaliknya. Klien ringan parachain juga bertujuan untuk terhubung ke klien penuh parachain, jika bukan hanya klien ringan parachain lainnya. 6.8.1. Masalah Peer Churn. Dalam proposal protokol dasar, masing-masing himpunan bagian ini terus-menerus berubah secara acak dengan setiap blok ketika validator ditugaskan untuk memverifikasi transisi parachain dipilih secara acak. Ini bisa menjadi masalah jika node yang berbeda (non-peer) memerlukannya meneruskan data antara satu sama lain. Kita harus mengandalkannya jaringan rekan yang terdistribusi secara adil dan terhubung dengan baik

POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 18 memastikan bahwa jarak hop (dan latensi terburuk) hanya bertambah seiring dengan logaritma ukuran jaringan (protokol seperti Kademlia [13] dapat membantu di sini), atau seseorang harus melakukannya memperkenalkan waktu blok yang lebih lama untuk memungkinkan negosiasi koneksi yang diperlukan berlangsung untuk mempertahankan kumpulan rekan itu mencerminkan kebutuhan komunikasi node saat ini. Tak satu pun dari solusi ini yang bagus: waktu blok yang lama dipaksakan pada jaringan dapat membuatnya tidak berguna aplikasi dan rantai tertentu. Bahkan sangat adil dan jaringan yang terhubung akan menghasilkan pemborosan yang besar bandwidth saat diskalakan karena adanya node yang tidak tertarik untuk meneruskan data yang tidak berguna bagi mereka. Meskipun kedua arah mungkin merupakan bagian dari solusi, pengoptimalan yang masuk akal untuk membantu meminimalkan latensi menjadi untuk membatasi volatilitas parachain ini validator set, baik menugaskan kembali keanggotaan hanya di antara rangkaian blok (misalnya dalam kelompok 15, yang dalam waktu 4 detik waktu blok berarti mengubah koneksi hanya sekali per menit) atau dengan merotasi keanggotaan secara bertahap, misalnya diubah oleh satu anggota pada satu waktu (misalnya jika ada adalah 15 validator yang ditugaskan ke setiap parachain, maka rata-rata akan memakan waktu satu menit penuh antara parachain yang benar-benar unik set). Dengan membatasi jumlah peer churn, dan memastikan bahwa koneksi peer yang menguntungkan terjalin dengan baik maju melalui prediktabilitas parsial parachain set, kami dapat membantu memastikan setiap node tetap permanen pemilihan rekan secara kebetulan. 6.8.2. Jalur menuju Protokol Jaringan yang Efektif. Kemungkinan besar upaya pembangunan yang paling efektif dan masuk akal akan fokus pada pemanfaatan protokol yang sudah ada milik kita sendiri. Ada beberapa protokol basis peer-to-peer yang ada kami dapat menggunakan atau menambah termasuk devp2p milik Ethereum [22], libp2p IPFS [1] dan GNUnet [4] GNU. Tinjauan lengkap mengenai protokol-protokol ini dan relevansinya untuk membangun a jaringan peer modular yang mendukung jaminan struktural tertentu, peer steering dinamis, dan sub-protokol yang dapat diperluas jauh di luar cakupan dokumen ini tetapi akan menjadi langkah penting dalam implementasi Polkadot. 7. Kepraktisan Protokol 7.1. Pembayaran Transaksi Antar Rantai. Meskipun bagus sejumlah besar kebebasan dan kesederhanaan diperoleh dengan menghilangkan kebutuhan akan kerangka akuntansi sumber daya komputasi holistik seperti gas Ethereum, hal ini menimbulkan pertanyaan penting: tanpa gas, bagaimana sebuah parachain bisa bekerja? menghindari parachain lain memaksanya melakukan komputasi? Sementara kita bisa mengandalkan antrian transaksi-pasca masuknya buffer untuk mencegah satu rantai mengirim spam ke rantai lainnya data transaksi, tidak ada mekanisme setara yang disediakan oleh protokol untuk mencegah spamming dalam pemrosesan transaksi. Ini adalah masalah yang diserahkan pada tingkat yang lebih tinggi. Sejak rantai bebas untuk melampirkan semantik sewenang-wenang ke yang masuk data transaksi-posting, kami dapat memastikan perhitungan itu harus dibayar sebelum memulai. Senada dengan itu model yang dianut oleh Ethereum Ketenangan, bisa kita bayangkan kontrak “pembobolan” dalam parachain yang memungkinkan a validator untuk mendapatkan jaminan pembayaran sebagai imbalan atas penyediaan sejumlah sumber daya pemrosesan tertentu. Sumber daya ini dapat diukur dalam bentuk seperti gas, namun bisa juga berupa model yang benar-benar baru seperti model waktu-untuk-eksekusi yang subyektif atau model biaya tetap seperti Bitcoin. Dengan sendirinya, hal ini tidak terlalu berguna karena kita tidak dapat langsung berasumsi bahwa penelepon off-chain telah tersedia untuk mereka mekanisme nilai apa pun yang dikenali oleh pembobolan tersebut kontrak. Namun, kita dapat membayangkan kontrak “breakout” sekunder dalam rantai sumber. Kedua kontrak tersebut bersama-sama akan membentuk jembatan, saling mengenal dan memberikan kesetaraan nilai. (Staking-tokens, tersedia untuk masing-masing, dapat digunakan untuk menyelesaikan neraca pembayaran.) Memanggil rantai lain seperti itu berarti melakukan proxy melalui jembatan ini, yang akan menyediakan sarana menegosiasikan transfer nilai antar rantai untuk membayar sumber daya komputasi yang diperlukan pada parachain tujuan. 7.2. Tambahan Rantai. Sementara itu tambahan dari sebuah parachain adalah operasi yang relatif murah, tidak gratis. Lebih banyak parachain berarti lebih sedikit validator per parachain dan, pada akhirnya, sejumlah validator yang lebih besar masing-masing dengan a obligasi rata-rata berkurang. Sementara masalah biaya paksaan yang lebih kecil untuk menyerang parachain dapat diatasi nelayan, pertumbuhan validator pada dasarnya memaksa a tingkat latensi yang lebih tinggi karena mekanisme konsensus yang mendasari sayaitu. Selanjutnya masing-masing parachain membawa serta potensi kesedihan validators dengan an algoritma validasi yang terlalu membebani. Dengan demikian, akan ada “harga” tertentu yang validators dan/atau komunitas pemangku kepentingan akan mengekstraksi untuk penambahan parachain baru. Pasar rantai ini akan melakukannya mungkin melihat penambahan: • Rantai yang kemungkinan besar tidak membayar kontribusi bersih (dalam hal mengunci atau membakar staking tokens) untuk dijadikan bagian (misalnya rantai konsorsium, Rantai Doge, rantai khusus aplikasi); • rantai yang memberikan nilai intrinsik pada jaringan melalui penambahan fungsionalitas tertentu yang sulit untuk mencapai tujuan lain (misalnya kerahasiaan, skalabilitas internal, ikatan layanan). Pada dasarnya, komunitas pemangku kepentingan perlu melakukan hal tersebut mendapatkan insentif untuk menambah rantai anak—baik secara finansial maupun melalui keinginan untuk menambahkan rantai fitur ke relai. Diharapkan bahwa penambahan rantai baru akan memberikan dampak yang sangat besar periode pemberitahuan singkat untuk penghapusan, memungkinkan rantai baru untuk melakukan penghapusan dapat dicoba tanpa risiko kompromi proposisi nilai jangka menengah atau panjang. 8. Kesimpulan Kami telah menguraikan arah yang mungkin diambil untuk penulis a protokol multi-rantai yang heterogen dan terukur dengan potensi untuk kompatibel dengan protokol tertentu yang sudah ada sebelumnya blockchain jaringan. Di bawah protokol seperti itu, para peserta bekerja demi kepentingan pribadi untuk menciptakan sistem keseluruhan yang dapat diperluas dengan cara yang sangat gratis dan tanpa biaya yang biasa bagi pengguna yang sudah ada. berasal dari desain standar blockchain. Kami telah memberi garis besar arsitektur yang diperlukan termasuk sifat peserta, insentif ekonomi mereka dan proses yang harus mereka ikuti. Kita punya mengidentifikasi desain dasar dan mendiskusikan kekuatannya dan keterbatasan; oleh karena itu kami memiliki petunjuk lebih lanjut yang mana dapat meringankan keterbatasan tersebut dan memberikan landasan lebih lanjut menuju solusi blockchain yang sepenuhnya dapat diskalakan.POLKADOT: VISI KERANGKA MULTI-RANTAI HETEROGEN DRAFT 1 19 8.1. Materi Hilang dan Pertanyaan Terbuka. Forking jaringan selalu merupakan kemungkinan dari implementasi protokol yang berbeda. Pemulihan dari hal seperti itu kondisi luar biasa tidak dibahas. Mengingat jaringan akan mempunyai periode penyelesaian yang bukan nol, pemulihan dari forking rantai relai seharusnya tidak menjadi masalah besar, namun memerlukan integrasi yang cermat protokol konsensus. Penyitaan obligasi dan sebaliknya pemberian imbalan telah terjadi belum dieksplorasi secara mendalam. Saat ini kami menerima imbalan disediakan berdasarkan prinsip pemenang mengambil semuanya: hal ini mungkin tidak berlaku memberikan model insentif terbaik bagi nelayan. Proses pengungkapan komitmen jangka pendek akan memungkinkan banyak nelayan untuk mengklaim hadiah dengan memberikan distribusi hadiah yang lebih adil, namun proses tersebut dapat menyebabkan latensi tambahan di penemuan perilaku buruk. 8.2. Ucapan Terima Kasih. Terima kasih banyak untuk semuanya pembaca bukti yang telah membantu menjelaskan hal ini secara samar-samar bentuk yang rapi. Secara khusus, Peter Czaban, Bj¨orn Wagner, Ken Kappler, Robert Habermeier, Vitalik Buterin, Reto Trinkler dan Jack Petersson. Terima kasih untuk semuanya orang-orang yang telah menyumbangkan ide atau permulaan Oleh karena itu, Marek Kotewicz dan Aeron Buchanan layak mendapat perhatian khusus. Dan terima kasih kepada semua orang atas bantuan mereka sepanjang jalan. Semua kesalahan adalah kesalahan saya sendiri. Bagian dari pekerjaan ini, termasuk penelitian awal algoritma konsensus, sebagian didanai oleh Inggris Pemerintah di bawah program Innovate UK.