【共识行研】详解波卡：互联网启蒙运动Web3.0的先行者

｜导读

今天的互联网似乎是残破的，硅谷创投教父、PayPal创始人Peter Thiel以“我们需要能飞的汽车，但结果却得到了140个字符”来讽刺互联网公司缺乏创新。除此之外，数据垄断与隐私泄漏的问题也长期为人诟病，中心化的互联网公司对此负有责任但却没有改变的义务，因为利益既得者们不会自发主动地去变革自己的利润。
Web2.0作为互联网过渡阶段的产物，其功能失调的局限性和畸形的利益分配方式已经不再适合社会的发展，以去中心化治理和透明公平为主旨的Web3.0变革将成为大势所趋。
目前，底层基础设施的缺乏是实现Web3.0的阻碍。波卡Polkadot的出现，为Web3.0的落地提供了新的分布式网络解决方案。2019年，共识实验室也作为早期机构参与了对Polkadot的投资。 本Polkadot波卡系列文章将从结构、生态等角度分别撰文探讨Polkadot能否成为Web3.0时代的先行者。本文将从互联网时代背景、Web3.0和Polkadot主要特征三个方面展开。 

01 

从Web1.0到Web3.0

今天的网络究竟出了什么问题? 回到 20 世纪 90 年代，互联网是一个非常不同的地方。1990年，由蒂姆·伯纳斯·李打造的世界上第一个互联网web网页诞生，首次实现HTTP代理与服务器的通讯。这次通讯的成功标志着互联网时代的开始，蒂姆·伯纳斯·李也因此获得了“万维网之父”的殊荣。

万维网的首次亮相来自蒂姆·伯纳斯·李上传的简介文章 

在早期互联网的雏形显现后，伴随着旧技术淘汰的阵痛与新技术进化的变革，互联网的形态也在30年的发展中逐渐实现了Web1.0向Web2.0的跃迁。 

Web1.0（90年代至2000年）的关键词是“连接”：此时的网络具备基本的展示与连接功能。信息是只读的，网页是静态的，只能用来搜索信息和浏览信息，用户的大部分上网行为是收发E-mail邮件、使用网景公司的导航者浏览器访问Yahoo等门户网站。 

Web2.0（2000年至2010年）的关键词是“交互”：动态可读写的网络出现，首先诞生的问答式、交互式的门户，如维基百科、博客，拓展出来的丰富信息为互联网带来了海量用户；

Web2.0+（2010年至今）交互式内容的进一步发展，信息实现了从个人到平台再到个人的传播路径，诸如Facebook、YouTube、Instagram以及微信、微博等现象级应用程序的涌现，满足用户获取信息和展示自我的需求变得简单，Web2.0+的繁荣开启了众多社交互动和在线经济的互联网巨头崛起的时代。 从Web1.0到Web2.0再到Web2.0+,互联网用户从7.3亿激增到32亿，危机在庞大的用户量和数据的指数级增长中显现：

巨头们垄断了互联网的流量和技术红利，用户的隐私和数据储存于中心化服务器上，用户隐私泄漏问题层出不穷，个人数据被视为公司财产进行标价，互联网逐渐从自身的成功中堕落，仿佛还没成长就已经衰老。越来越多的人开始意识到，脆弱和漏洞频发的中心化互联网体系难以长期维系。 

Web3.0的破局之路

现实世界不断暴露的危机使Web3.0应运而生，Web3.0可以定义为：以去中心化治理和透明公平为主旨的分布式网络，旨在用去中心化的、公开透明的共识所维护的经济体，改变互联网平台垄断的局面。
Web3.0在顶层设计上采用以个人为中心的蜂窝式结构，从出发点便改变了传统Web2.0以公司为中心的工作方式，个人作为网络参与者，贡献越大则权力越大，也由此带来了更民主的网络治理。 因为去中心化和公平透明的技术特性，区块链技术是实现Web3.0的技术支柱。尽管区块链已经发展多年，并在物联网（loT）、金融、清结算、网络与身份管理等领域有了实际进展，但由于自身设计限制阻碍了大规模应用，且生态底层还没有建立起完善的、可以支撑Web3.0的基础设施，区块链技术仍未推动Web3.0走向主流世界。
不过，Polkadot的出现，似乎使Web3.0的空中楼阁出现了转机。 

02

Polkadot详解

 什么是Polkadot

Polkadot是一个可以让多条区块链在共享安全下协同工作的互操作协议；主要功能是实现了链之间的互操作性，允许各条区块链之间无缝协同工作；技术特征包括去中心信任的跨链和共享安全性。

Polkadot创始人、以太坊黄皮书作者Gavin Wood最初受分片机制的启发，准备为现有的区块链构建扩容的解决方案，但他发现目前关键组件的缺失和根源上存在的扩展性和兼容问题，使他不得不停止对现有区块链设施的改进计划，并从新的高度设计了Polkadot初始版本的白皮书。并与曾开发了以太坊的Parity客户端和Zcash客户端的技术团队Parity协作，搭建Polkadot日趋完善的技术架构。
Polkadot不是通过搭建一个通用的公链来克服区块链现有的局限，而是为区块链提供一个可以互相组合、协同工作的网络协议。
Polkadot的现实意义包括，“资产+信息”的跨链使各个区块链孤岛之间有了搭桥的人、公链由单机走向互联；互操作性的技术架构给出了一个如何搭建Web3.0底层的区块链解决方案；可拓展性和共享安全性分别从扩容和安全方面入手致力于完善当前区块链基础设施缺陷；Substrate开发平台通过提供灵活易用的操作系统，降低了区块链开发的技术门槛，给Web3.0提供更快捷的区块链入口。下文对Polkadot的这些特征作展开论述：

我们为什么需要跨链

随着区块链的发展，除Bitcoin外已经涌现出了功能各异、为满足不同需求而产生的区块链，如开放的智能合约平台Ethereum，如Ripple、EOS、Zcash等具备支付、扩展、隐私功能的公链或平台，以及众多的为满足企业和政府需求打造的联盟链和私有链。
多元化的区块链通过提供不同的功能组成一个完整的生态，由此可见，多链共存的未来是必然的。而只认为Bitcoin或某条区块链是唯一具有价值或唯一发展路径的原教旨主义是狭隘的。 问题是，目前的每个区块链各自的资产和数据只能在相同的网络里流转，所有的区块链网络都像孤岛一样各自孤立；同时，各种公链的功能性已经形成严重重叠，各自为政的公链生态也将区块链的行业资源割裂开来。

Polkadot和Cosmos等项目的出现正在逐步丰富跨链技术的用例。其中，Cosmos专注于构建更简洁的链间资产转移解决方案，而Polkadot希望在资产跨链基础上实现链之间任意消息的传递。关于Polkadot和Cosmos等跨链项目具体不同将在后续文章中详细阐述。 波卡跨链的本质，是为区块链的可拓展性提供解决方案，允许任何类型的区块链之间发送任何类型的数据，这将满足很多现实世界的需求场景。同时，跨链技术的实现将更加凸显区块链的去中心化特征，包括去链的中心化和去交易所的中心化。
关于去链的中心化：Polkadot可以让一条区块链上的应用和智能合约与其他的链上的数据与资产无缝交互，不管这条链是公开的还是封闭的。通过跨链将所有链汇聚到一起，避免一条链独大的局面，使公共网络里的区块链具有平等的地位，并增加了链与链之间的互联互通。 关于去交易所的中心化：在中心化的交易所中，不仅安全事故与黑天鹅事件频发，而且交易所可以修改任意数据库数据，用户资产的安全只能依靠于信任交易所的技术安全水平和交易所自身不作恶。在信任人还是信任代码的命题下，Polkdot给出的答案是允许链与链直接传输价值，而不是在交易所账户之间流通代币。通过跨链技术消除交易所的中心化权利，并确保网络中所有的区块链安全性可靠和保证交易被忠实执行，以实现“Less trust，More truth”。

用什么结构实现互操作性

很多区块链的设计初衷是一条链满足所有应用功能，将智能合约、货币、治理都囊括其中，事无巨细的情形造成了发展的瓶颈。Polkadot有意摆脱这种全包全揽的局面，设计了中继链（relay-chain）负责顶层设计、平行链（parachain）和转接桥（bridges）负责各种实用功能的结构，实现了各个链之间可以协同工作的互操作性。

中继链作为中枢系统拥有全局可依赖的数据结构，负责信息的验证和共识的确定。中继链提供共享的安全和传递信息，将设计的自主权下放给平行链。同时，因为共识、治理和消息路由都由中继链支配，所以平行链运行会更轻便和安全。 平行链的主要目的是开发具体的实用性功能，通过slot（插槽）的接口与中继链连接。因为有中继链的通用性和安全性做底层支撑，平行链便可以拥有自己的应用逻辑，并将更多精力专注于创建独特功能的状态机，开发自身的业务功能。 转接桥更像是平行链功能的一种，对于像比特币、以太坊和EOS这种独立链可以通过转接桥链接到Polkadot，外部各条链上的资产和信息便可以在各平行链中跨链交换。

“1+1 >2”的可拓展性

比特币仅支持每秒7次交易，可扩展性和吞吐量不足的问题一直是区块链在实际应用场景无法拓展的局限，尽管PoS机制带来了改观，但随着网络的壮大，局限性又将浮出水面。
波卡的第一个版本中，因为有数十条区块链可以通过一条中继链并行运行，当这些链的可拓展性能相加，消除了逐个处理交易的网络局限，开发者估计此时整体系统的可拓展性达到了PoS系统的100倍，而目前版本的中继链大约可以承载100条平行链。

据发展路线图，波卡在第二个版本的计划中可能会从根中继链上继续连接多个中继链，如果这一级别的中继链可以实现，整体扩展性能与PoS相比将扩大1000倍以上。Polkadot成为会成长的区块链，拓展性的飞跃将为区块链网络的快速发展打造空间。

 “链条效应”与共享安全性

链条效应表明，安全性最薄弱的链条定义了整个系统的安全性。在可能与中继链相连接的100条链中，每条链都有各自不同的交换价值和安全级别。如何提升每一条链的安全性，Polkadot的设计思路是每条链通过出让一部分安全性给中继链以此获得系统整体的安全共享，让所有的平行链都具备同样的安全保证。

共享安全性的意义在于，每条区块链的安全不仅得到了系统的保障，开发者也可以更加专注于开发自身的业务，不必花费时间和成本寻找和维护验证人节点。
不过，共享安全性需要平行链出让部分主权的做法也将造成一些弊端，这点我们将在下文提到。

Substrate平台：用30分钟造条链

“不重复造轮子”是Substrate开发平台的出发点。Parity团队在构建波卡时，发现了大量重复的比特币、以太坊客户端开发工作，为了更高效构建区块链，他们将构建区块链所需的所有功能模块化，放入Substrate开发平台中。

Gavin Wood在Web3.0峰会现场演示Substrate，用台全新的Macbook在30分钟内发布一条功能齐全的区块链，这是以往开发人员可能要花几个月才能实现的工作

Substrate提供了一种尽可能简单轻松且技术自由的区块链开发方式，开发者运用模块化的功能就像插入一个库容易，减少了技术障碍和重复劳动。用波卡联合创始人Robert Habermeier的话说，“Substrate 是一组用于处理编写区块链时的所有烦人事情的库”。 

03

Web3.0启蒙运动与先行者

Web3.0与Polkadot
Polkadot和Web3.0的关系就像最初的地基之于城市，一座城市是由地基开始建造的，没有电力和道路这样的基础设施，便无法在密集的空间中建造建筑、保障千万人的健康、安全与生产力：
Polkadot的技术架构为这座城市提供了底层的基础设施支持，Substrate开发平台这座塔吊使链的搭建更加快捷方便，跨链技术如电网和道路连接各个链的楼宇，共享安全性和可拓展性则为城市的高频运转和快速发展提供了安全和效率的保障。

局限性 

不过这座地基目前来看并非完美无缺。其一，虽然共享安全性保障了整体系统的安全，但出让的部分主权让平行链失去了对自身的完全控制。由于中继链的验证者对平行链状态变化有最终决定权，虽然钓鱼者（fishman）的设定可以减少验证者的恶意活动，但对于需要更多控制权的应用来说，它并不能在Polkadot里完全控制自己的链。
其二，由于平行链插槽的数量限制，Polkadot网络将通过拍卖机制对其进行分配，由最高出价者锁定DOT以此来获得平行链的使用权，对大量DOT代币的需求以及锁定的限制造成了进入Polkadot系统的门槛。

而这也构成了其三，由于大多数DOT代币都会抵押在Polkadot系统中，同时Polkadot团队并不鼓励DOT代币的交易，较低的流通性和可能支付的较高手续费将使得DOT 的货币属性非常差。 

互联网启蒙运动

纵观Web1.0到Web2.0的发展，互联网已逐渐远离了它原本的样子，被社会形态所扭曲，并复制了制度结构中不好的部分，正如卢梭在《论人类不平等的起源与基础中》提到的：“他们之所以同意戴上镣铐，为的是有朝一日能将镣铐戴到他人身上”。 创建万维网的蒂姆·伯纳斯·李对当今互联网的现状极为失望，他认为互联网要秉承着自由开放的原则不受制于任何的公司或个人。用户可以形成自由开放的社群在互联网中尽情施展自己的想法，“这是一个真正去中心化的世界”，他的思想与Web3.0的理念不谋而合，或者说他的思想正是Web3.0的理念，互联网亟需Web3.0来开启一场启蒙运动。 Web3.0的目标是“制定一套包容性的协议，为应用程序制造商提供构建模块”，取代HTTP、AJAX和MySQL等传统的网络技术，打破平台垄断并构建新的数字经济时代，而衡量这条路径实现的时间线将以年为单位。Polkadot的出现为Web3.0愿景的落地提供了更多的可能性。 

综上所述，如果说诞生于2008年金融危机的比特币，以防止政府任意增发货币而导致通货膨胀的设计使命，如文艺复兴般地开启了去中心化的区块链时代，Web3.0的出现更像是开启了这场“后斯诺登时代”互联网的启蒙运动。

Polkadot之于Web3.0的意义，是它诞生于Web3.0的愿景，并已经以先行者的姿态，在这条道阻且长的路上开始了探索。

本文完，波卡系列后续文章将在共识实验室公众号陆续推出。 

参考资料：

[1] PolkadotPaper

[2] PolkadotWorld 

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