Giải mã các mảnh ghép công nghệ trong Polkadot - Tầm nhìn vĩ đại cho tương lai Blockchain

Như các bạn cũng đã biết, công nghệ blockchain hiện nay đã và đang phát triển một cách vượt bậc. Nhiều blockchain mới, nhiều Dapp mới đã ra đời nhằm hướng đến mass adoption và đưa vào ứng dụng thực tế cuộc sống. Và Polkadot là một nền tảng mới xuất hiện và nổi bật hiện nay. Polkadot được phát triển bởi Founder Gavin Wood, người đã từng là Co-Founder của Ethereum (nền tảng số 1 hiện nay).

Vậy Polkadot có công nghệ gì đặc biệt, chúng ta hãy cùng GFS Blockchain tìm hiểu qua bài viết sau đây.

Polkadot là gì?

Polkadot cho phép khả năng mở rộng bằng cách cho phép các blockchain chuyên biệt giao tiếp với nhau trong một môi trường an toàn, trust-free.

Polkadot được xây dựng để kết nối và bảo mật các chuỗi khối duy nhất, cho dù chúng là mạng công khai, mạng permission-less, private chain hay oracles và các công nghệ Web3 khác. Nó cho phép một mạng internet nơi các blockchain độc lập có thể trao đổi thông tin được đảm bảo an ninh chung.

Polkadot là một mạng lưới sống động với các trụ cột cốt lõi là quản trị và khả năng nâng cấp. Mạng có một bộ công cụ quản trị tiên tiến và sử dụng tiêu chuẩn WebAssembly làm “siêu giao thức”, có thể tự động triển khai nâng cấp mạng. Polkadot thích ứng với nhu cầu ngày càng tăng của bạn mà không gặp rủi ro về các nhánh mạng.

Bằng cách kết nối các điểm này, Polkadot đóng vai trò như một phần nền tảng của web phi tập trung, nơi người dùng kiểm soát dữ liệu của họ và không bị giới hạn bởi giới hạn tin cậy trong mạng.

*** Tìm hiểu thêm về dự án Polkadot-> Xem tại đây

Các thành phần của mạng lưới Polkadot

Nominator

Naminator đảm bảo tính an toàn cho Relay Chain bằng cách chọn lựa các validator tốt và staking DOT.

Bạn có thể có một tài khoản với DOT và muốn earn DOT. Bạn có thể làm như vậy với tư cách là validator với yêu cầu một node hoạt động 24/7. Nếu bạn không có node đó hoặc không muốn bị làm phiền, bạn vẫn có thể kiếm được DOT bằng cách đề cử một hoặc nhiều validator.

Làm như vậy, bạn trở thành Nominator cho các Validator mà bạn lựa chọn. Chọn Validator của bạn một cách cẩn thận, nếu họ không cư xử đúng, họ sẽ bị phạt và bạn cũng sẽ mất DOT. Tuy nhiên, nếu họ tuân theo các quy tắc của mạng lưới, thì bạn có thể chia sẻ phần thưởng mà họ tạo ra.

Validator

Validator đảm bảo tính an toàn cho Relay Chain bằng cách staking DOT, xác thực bằng chứng từ Collator và tham gia đồng thuận với các Validator khác.

Những người tham gia này đóng một vai trò quan trọng trong việc thêm các khối mới vào Relay Chain và mở rộng ra cho tất cả các phân đoạn. Điều này cho phép các bên hoàn thành các giao dịch xuyên chuỗi thông qua Relay Chain. Validator của Parachain tham gia vào một số hình thức đồng thuận ngoài chuỗi và gửi biên nhận đến tx pool để nhà sản xuất khối đưa vào chuỗi. Relay Chain đảm bảo rằng mỗi parachain tuân theo các quy tắc duy nhất của nó và có thể chuyển message giữa các phân đoạn trong một môi trường trust-free.

Collator

Là các node trên Parachain. Họ thu thập các giao dịch parachain và tạo ra các bằng chứng chuyển đổi trạng thái cho các validator trên Relay Chain. Họ cũng có thể gửi và nhận tin nhắn từ các parachain khác bằng XCMP.

Collators duy trì parachain bằng cách thu thập các giao dịch parachain từ người dùng và tạo bằng chứng chuyển đổi trạng thái cho validator của Relay Chain. Nói cách khác, Collator duy trì các parachain bằng cách tổng hợp các giao dịch parachain thành các parachain block candidate và tạo ra các bằng chứng chuyển đổi trạng thái cho các validator dựa trên các khối đó.

Collator duy trì một node đầy đủ cho Relay Chain và một node đầy đủ cho parachain, có nghĩa là họ giữ lại tất cả thông tin cần thiết để có thể tạo ra các khối mới và thực hiện các giao dịch theo cách giống như những người khai thác làm trên các blockchain PoW hiện tại. Trong những trường hợp bình thường, họ sẽ đối chiếu và thực hiện các giao dịch để tạo ra một khối chưa được niêm phong và cung cấp nó, cùng với bằng chứng chuyển đổi trạng thái, cho một hoặc nhiều validator chịu trách nhiệm đề xuất một khối parachain.

Không giống như Validator, Collator node không bảo mật mạng lưới. Nếu khối parachain không hợp lệ, nó sẽ bị Validator từ chối. Do đó, giả định rằng có nhiều Collator là tốt hơn hoặc an toàn hơn là không đúng. Ngược lại, quá nhiều Collator có thể làm chậm mạng. Những kẻ cấu kết quyền lực bất chính có là kiểm duyệt giao dịch. Để ngăn chặn kiểm duyệt, parachain chỉ cần đảm bảo rằng tồn tại một số đối tác trung lập, nhưng không nhất thiết phải là đa số. Về mặt lý thuyết, vấn đề kiểm duyệt được giải quyết khi chỉ có một người đối chiếu trung thực.

Fisherman

Giám sát mạng lưới và báo cáo hành vi xấu cho validator. Collator và bất kỳ node Parachain nào cũng có thể thực hiện vai trò Fisherman.

Công nghệ nổi bật của Polkadot

Ý tưởng chính của Polkadot gồm một main chain (Relay Chain), giải pháp mở rộng layer 2 (Parachain) và các cầu nối các blockchain khác (Bridge).

*** Tìm hiểu thêm về toàn cảnh Polkadot – Kusama năm 2021 > Xem tại đây

Relay Chain

Relay Chain là chuỗi trung tâm của Polkadot. Tất cả các validator stake DOT và xác thực trên Relay Chain.

Relay Chain bao gồm một số lượng tương đối nhỏ các loại giao dịch bao gồm các cách tương tác với cơ chế quản trị, đấu giá parachain và tham gia NPoS. Relay Chain có chức năng tối thiểu một cách cố ý, ví dụ các hợp đồng thông minh không được hỗ trợ.

Trách nhiệm chính của Relay Chain là điều phối toàn bộ hệ thống, bao gồm cả các parachain. Các công việc cụ thể khác được giao cho các parachain, có các cách triển khai và tính năng khác nhau.

Phí giao dịch trên Relay Chain sẽ cao hơn trên Parachain.

Parachain

Một Parachain là một cấu trúc dữ liệu dành riêng cho ứng dụng, được trình xác thực của Relay Chain xác thực. Chúng lấy tên từ khái niệm chuỗi song song chạy song song với Relay Chain. Thông thường, một Parachain là 1 blockchain, nhưng không có nhu cầu nhất thiết chúng phải là blockchain.

Do tính chất song song của chúng, chúng có thể song song xử lý giao dịch và đạt được khả năng mở rộng của hệ thống Polkadot. Chúng chia sẻ tính bảo mật của toàn bộ mạng và có thể giao tiếp với các parachain khác thông qua định dạng XCM.

Parachain được duy trì bởi một nhà bảo trì mạng với cái tên là collator. Vai trò của colator node là duy trì node đầy đủ của parachain, giữ lại tất cả thông tin cần thiết của Parachain và tạo ra các khối mới để chuyển tới validator của Relay Chain để xác thực và đưa vào trạng thái chia sẻ của Polkadot. Việc khuyến khích colator node là một chi tiết triển khai của Parachain. Họ không bắt buộc phải stake trên Relay Chain hoặc sở hữu token gốc trừ khi được quy định bởi việc triển khai parachain.

Polkadot Host (PH) yêu cầu các chuyển đổi trạng thái được thực hiện trên parachain phải được chỉ định dưới dạng tệp thực thi Wasm . Các bằng chứng về chuyển đổi trạng thái mới xảy ra trên parachain phải được xác thực dựa trên chức năng chuyển đổi trạng thái đã đăng ký (STF) được trình xác thực lưu trữ trên Relay Chain trước khi Polkadot xác nhận chuyển đổi trạng thái đã xảy ra trên Parachain. Ràng buộc quan trọng liên quan đến logic của Parachain là nó phải được xác minh bởi trình xác thực của Relay Chain. Xác minh phổ biến nhất ở dạng bằng chứng đi kèm về quá trình chuyển đổi trạng thái được gọi là khối bằng chứng xác minh (PoV), được gửi cho người xác thực từ một hoặc nhiều trình đối chiếu parachain để được kiểm tra.

Các nền kinh tế Parachain

Parachain có thể có nền kinh tế riêng với các mã token của riêng họ. Các lược đồ như Proof-of-Stake thường được sử dụng để chọn validator để xử lý xác nhận và hoàn thiện, parachain sẽ không bắt buộc phải làm một trong hai điều đó. Tuy nhiên, vì Polkadot không quá cụ thể về những gì parachain có thể triển khai, nên nó có thể là sự lựa chọn của parachain để triển khai mã toekn staking, nhưng nói chung là không cần thiết.

Colator thu được incentive bằng mã token của parachain. Có thể có những cách khác để khuyến khích các collator mà không liên quan đến việc tăng lạm phát mã token của parachain.

Phí giao dịch trong mã token của parachain cũng có thể là một lựa chọn triển khai của các parachain. Polkadot không đưa ra các quy tắc cụ thể về cách các parachain quyết định về tính hợp lệ ban đầu của các giao dịch. Ví dụ: một parachain có thể được thực hiện để các giao dịch phải trả một khoản phí tối thiểu cho collator để có hiệu lực. Relay Chain sẽ thực thi hiệu lực này. Tương tự, parachain không thể bao gồm điều đó trong quá trình triển khai của họ và Polkadot sẽ vẫn thực thi hiệu lực của nó.

Parachain không bắt buộc phải có mã token của riêng họ. Nếu họ làm vậy, tùy thuộc vào parachain để đưa ra trường hợp kinh tế cho mã token của họ, không phải Polkadot.

Parathread

Parathread là một ý tưởng để các parachain tạm thời tham gia (trên cơ sở từng khối) trong bảo mật Polkadot mà không cần có một slot parachain cố định. Điều này được thực hiện thông qua việc chia sẻ kinh tế nguồn tài nguyên khan hiếm của một vị trí parachain giữa một số tài nguyên cạnh tranh (parathread). Các chain mà không thể có được vị trí parachain đầy đủ hoặc cảm thấy làm như vậy không hợp lý về mặt kinh tế, sẽ được phép tham gia vào bảo mật được chia sẻ của Polkadot – với một khoản phí liên quan cho mỗi khối được thực thi. Nó cũng cung cấp một đường tắt duyên dáng đến các parachains không còn yêu cầu một slot parachain chuyên dụng nữa, nhưng muốn tiếp tục sử dụng Chuỗi chuyển tiếp.

Parathread vận hành thế nào?

Một phần của các vị trí Parachain được thiết kế là một phần của parathread pool. Nói cách khác, một số vị trí parachain sẽ không có parachain gắn liền với chúng và thay vào đó sẽ được sử dụng làm không gian mà người chiến thắng trong cuộc đấu giá tính phí parathread theo từng khối.

Collator sẽ đưa ra một giá thầu được chỉ định trong DOT để bao gồm một ứng cử viên khối parathread. Relay Chain có thể chọn từ các giá thầu này. Động cơ rõ ràng là để họ chấp nhận ứng cử viên khối có giá thầu cao nhất, điều này sẽ mang lại cho họ nhiều lợi nhuận nhất. Các mã token từ các giá thầu parathread có thể sẽ được chia 80-20, có nghĩa là 80% được chuyển vào kho bạc Polkadot và 20% được chuyển đến tác giả khối. Đây là mức phân chia tương tự cũng áp dụng cho phí giao dịch và giống như nhiều thông số khác trong Polkadot, có thể được thay đổi thông qua cơ chế governance.

Bridge

Cầu nối blockchain là một kết nối cho phép dữ liệu tùy ý truyền từ mạng này sang mạng khác. Các chuỗi này có thể tương tác thông qua cầu nối nhưng có thể tồn tại dưới dạng các chuỗi độc lập với các giao thức, quy tắc và mô hình quản trị khác nhau. Trong Polkadot, cầu kết nối với Relay Chain và được đảm bảo thông qua cơ chế đồng thuận Polkadot, được duy trì bởi collator.

Polkadot sử dụng các cầu nối để làm cầu nối cho tương lai của Web 3.0 vì các cầu nối là nền tảng cho kiến trúc tương thích của Polkadot bằng cách hoạt động như một kênh giao tiếp an toàn và mạnh mẽ cho các chuỗi riêng biệt.

Babe, Granpa là gì

BABE (Block Production)

BABE (Blind Assignment for Blockchain Extension) là cơ chế sản xuất khối chạy giữa các node validator và xác định tác giả của các khối mới. BABE có thể so sánh như một thuật toán với Ouroboros Praos, với một số điểm khác biệt chính trong quy tắc lựa chọn chuỗi và điều chỉnh thời gian vị trí. BABE chỉ định các vị trí sản xuất khối cho người xác thực theo số tiền đặt cọc và sử dụng chu kỳ ngẫu nhiên Polkadot .

Validator của Polkadot sẽ tham gia xổ số ở mọi vị trí sẽ cho họ biết liệu họ có phải là ứng cử viên sản xuất khối cho vị trí đó hay không. Slot là đơn vị thời gian rời rạc, có độ dài trên danh nghĩa là 6 giây. Do cơ chế ngẫu nhiên này, nhiều trình xác thực có thể là ứng cử viên cho cùng một vị trí. Những lần khác, một vị trí có thể trống, dẫn đến thời gian khối không nhất quán.

Granpa (Finality Gadget)

GRANDPA (GHOST-based Recursive ANcestor Deriving Prefix Agreement) là tiện ích cuối cùng được triển khai cho Polkadot Relay Chain.

Nó hoạt động trong mô hình mạng đồng bộ một phần miễn là 2/3 số node là trung thực và có thể đối phó với 1/5 node Byzantine trong cài đặt không đồng bộ.

Một điểm khác biệt đáng chú ý là GRANDPA đạt được các thỏa thuận trên chuỗi chứ không phải theo khối, giúp tăng tốc đáng kể quá trình hoàn thiện, ngay cả sau khi phân vùng mạng trong thời gian dài hoặc các lỗi mạng khác.

Nói cách khác, ngay sau khi hơn 2/3 validator chứng thực chuỗi chứa một khối nhất định, tất cả các khối dẫn đến khối đó sẽ được hoàn thiện cùng một lúc.

Kết Luận

Như vậy chúng ta cũng đã hiểu công nghệ đặc trưng của Polkadot và hình dung được mức độ chất xám khi Gavin Wood sáng tạo ra nền tảng này. Với tầm nhìn và sứ mệnh của ông, khả năng Polkadot còn có những bước phát triển xa trong tương lai.

Hàng tuần, GFS Blockchain sẽ cập nhật các thông tin mới nhất về thị trường Crypto, mọi người hãy thường xuyên theo dõi tại website và đừng quên tham gia vào nhóm cộng đồng của GFS để thảo luận với các thành viên khác nhé: