Ein Leitfaden zum Verständnis der Layer 0: Wie das Polkadot-Ökosystem funktioniert

Die anwendungsspezifische Entwicklung von Grund auf kann eine entmutigende Aufgabe sein. Zum Glück gibt es Lösungen, die die Entwicklung erleichtern, die für die schnelle Entwicklung von Lösungen erforderlich ist. In diesem Artikel legen wir das Design von Polkadot dar, einer Multichain-Plattform für die Netzwerkentwicklung.

Die zentralen Thesen

• Polkadot bietet ein modularisiertes SDK für den Aufbau von Blockchains.

• Polkadot ist ein Layer-Zero-System, das die Sicherheit und Interoperabilität bietet, die zum Aufbau eines anwendungsspezifischen Blockchain-Ökosystems erforderlich sind.

• Blockchains, die auf Polkadot aufbauen, verfügen über die Autonomie, ihre einzigartige Konsens- und Transaktionslogik zu implementieren, wodurch Polkadot von Natur aus agnostisch gegenüber Layer-1-Architekturen (L1) ist.

Vorteile anwendungsspezifischer Blockchains

Es gibt mehrere Gründe, warum Entwickler sich für den Aufbau eigener Blockchains für anwendungsspezifische Zwecke entscheiden.

Leistung

Dezentrale Netzwerke wie Ethereum haben einen sehr begrenzten Durchsatz, der auf Tausende von Smart Contracts aufgeteilt wird, die jede Sekunde aufgerufen werden. Wenn eine neue Version herauskommt – insbesondere wenn sie gasintensiv ist – ist die Blockchain gesättigt und die Gebühren steigen, um der Nachfrage gerecht zu werden.

Es handelt sich um einen ständigen Wettbewerb um Ressourcen, bei dem alle Wettbewerber gleichermaßen von den Schwankungen der Netzwerkpreise betroffen sind.

Avalanche verwendet eine Analogie, die die Notwendigkeit von Multichain-Systemen perfekt veranschaulicht. Stellen Sie sich die Ethereum-Blockchain als eine zweidimensionale Straße vor, die in einer horizontalen Linie verläuft, und stellen Sie sich jede Transaktion als ein Auto auf diesem Weg vor.

Während der Marktsättigung wird der Verkehr wahnsinnig hoch sein, was zu enormen Verzögerungen führt. Nehmen wir an, Sie hätten ein privates Netzwerk für Ihre Benutzer, Freunde und Familie. Sie konnten diese Straße ungestört befahren. Das klingt großartig, nicht wahr?

In einem Multichain-Ökosystem läuft jedes Netzwerk parallel zueinander. Transaktionen sind für den Endbenutzer schneller und kostengünstiger, da der Blockspeicher nicht mit konkurrierenden Anwendungen geteilt wird. Dies steigert nicht nur die Leistung, sondern gewährleistet auch die Belastbarkeit; Auch wenn es bei Ethereum zu Ausfallzeiten kommt, wird AppChains weiterhin betrieben.

Blockraum: Maximales Gas, das ein Block enthalten kann. Transaktionen stehen hier im ständigen Wettbewerb durch Grund- und Prioritätsgebühren.

Anpassung

Bei der Entwicklung einer dezentralen Anwendung müssen Sie die Einschränkungen berücksichtigen, die das zugrunde liegende Netzwerk auferlegt. Designentscheidungen müssen Netzwerkdurchsatz, Endgültigkeit, Sicherheit, Datentypbeschränkungen usw. berücksichtigen.

Für Unternehmen ist es viel einfacher, die Einhaltung von Vorschriften sicherzustellen, wenn sie bestimmen können, wer dem Netzwerk beitreten und dort Transaktionen durchführen kann, sowie die Vermögenswerte kontrollieren können, die das Netzwerk über bestimmte Brücken verlassen.

Werterfassung

Anstatt einen Community-Token zu erstellen, haben Entwickler die Möglichkeit, die native Währung einer anwendungsspezifischen Blockchain zu verwenden. Dieser Ansatz wirkt als Angebotssenke, da Gaszahlungen nativ ausgeführt werden und die Notwendigkeit der Verwendung externer Währungen wie ETH oder MATIC umgangen wird.

Warum Polkadot Layer Zero ist

Polkadot ist eine Layer-0 (L0)-Blockchain, da sie die Sicherheitsinfrastruktur für andere Blockchains bereitstellt. Es handelt sich um die niedrigste Programmierebene, die einen Standard oder Ausgangspunkt für den Aufbau von L1-Blockchains auf eine Weise festlegt, die Sicherheit und Interoperabilität optimiert. Endbenutzer interagieren nicht mit dieser Ebene.

Polkadot hostet keine Smart Contracts, stellt aber die notwendigen Tools bereit, damit L1-„ Parachains “ ihre Infrastruktur aufbauen können (Konsens, Zustandsmaschine, Smart Contracts usw.).

Parachain: Ein angesagter Begriff für Blockchains, die auf Polkadot basieren.

Ein zentrales Element von Layer 0 ist schließlich die inhärente Interoperabilität, die sie bieten. Layer 1, die auf Polkadot aufbauen, können nahtlos miteinander interagieren und ermöglichen so den vertrauenslosen Austausch von Vermögenswerten, ohne dass Brücken erforderlich sind, die oft Sicherheitsbedenken mit sich bringen.

Die Polkadot-Architektur

Lassen Sie uns in die Architektur des Protokolls eintauchen. Die wichtigsten Elemente, die Sie kennenlernen müssen, sind Parachains, Collators und Validatoren.

Komponenten des Ökosystems

Relaiskette

Im Zentrum des Polkadot-Universums liegt die Relay Chain. Parachains haben möglicherweise ihren eigenen Konsens, ihre eigene Zustandsmaschinenlogik und ihre eigenen Signaturmechanismen, aber das ist für die Relay Chain irrelevant.

Wie bereits erwähnt, gibt es in dieser Schicht keine Smart Contracts. Blockchains können an diese Kette angeschlossen werden und die einzige Voraussetzung dafür ist die Implementierung der Polkadot-API-Schnittstelle, da diese für die Kommunikation zwischen den Ketten von entscheidender Bedeutung ist.

Die Hauptaufgabe der Relay Chain besteht darin, das Netzwerk zu sichern und auch Interoperabilität bereitzustellen. Anwendungsspezifische Logik wird an die Parachains delegiert, die über unterschiedliche Konsens-, Funktions- und Blockfinalisierungslogiken verfügen.

Validatoren

Die Rolle eines Validators besteht darin, Transaktionen zu sammeln, um einen neuen Block zu erstellen, der dem Netzwerk vorgeschlagen wird. Validatoren jeder Blockchain setzen DOT (native Währung) ein und validieren Transaktionen für die Relay Chain.

Parachains

Die Relay Chain bietet Platz für eine begrenzte Anzahl von Ausführungsslots. In der Polkadot-Dokumentation werden diese Steckplätze mit den parallelen Kernen einer CPU verglichen, was eine hilfreiche Analogie darstellt. Blockchains, die eine Verbindung zur Relay Chain herstellen möchten, müssen die Polkadot-API implementieren.

Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Slots müssen sie außerdem an einer Auktion oder einem Crowdloan- Mechanismus teilnehmen, um sich Platz in der Relay Chain zu sichern.

Crowdloan: Ein Crowdfunding-Mechanismus, um einen Platz in der Relay Chain zu erhalten. In diesem Prozess leistet die Community aktiv einen Beitrag zur Unterstützung Ihrer Projekte und ermöglicht so die Teilnahme an den begrenzten Plätzen der Relay Chain.

Parathreads

Der Betrieb einer Parachain kann teuer sein, vor allem aufgrund der Rechenleistung, die für den Betrieb von Validatoren erforderlich ist, und, was noch wichtiger ist, der Anzahl der Token, die erforderlich sind, um eine Auktion in der Relay Chain zu gewinnen. Polkadot geht diese Herausforderung an, indem es das Konzept der Parathreads einführt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains, die rund um die Uhr in Betrieb sind, müssen Entwickler, die Parathreads verwenden, Knoten nicht kontinuierlich hosten, wodurch unnötiger Energieverbrauch für Lösungen vermieden wird, die möglicherweise keine ständige Verarbeitung von Blöcken erfordern.

Wie Polkadot Interoperabilität gewährleistet

Es gibt über tausend Blockchains und jede von ihnen verfügt über unterschiedliche Konsensmechanismen. Damit Parachains kommunizieren können, muss es ein Nachrichtenformat geben, um die verschiedenen Formen zu verallgemeinern, in denen Transaktionen in einem Netzwerk stattfinden können, sodass Betriebsunterschiede keine Rolle spielen.

Um dieses Problem zu lösen, hat das Polkadot-Team das Cross-Consensus Message (XCM)-Format entwickelt, das die möglichen Nachrichtenabsichten über Blockchains hinweg abstrahiert.

Mithilfe dieses Standards kann ein Parachain-Benutzer sein nicht fungibles Objekt an die Brücke einer anderen Parachain senden und das Asset beispielsweise im Ethereum-Netzwerk empfangen.

Wie Parachains entwickelt werden

Der einfachste Ansatz zum Erstellen Ihrer Blockchain innerhalb des Polkadot-Ökosystems besteht darin, die vom Substrate SDK bereitgestellten Vorlagen zu verwenden. Mit diesen Vorlagen können Sie Ihre Blockchain gestalten, indem Sie verschiedene optionale Module zusammenstellen.

Sie können sich beispielsweise dafür entscheiden, das Assets-Modul zu integrieren und so eine native fungible Asset-Logik einzuführen, um das Netzwerk zu verbessern.

Darüber hinaus bieten Module wie Identity den Komfort integrierter Namensdienste, ähnlich dem Ethereum Name Service (ENS).

Sollten Sie einen individuelleren Ansatz für Ihre Blockchain-Logik wünschen – sei es ein einzigartiger Konsensmechanismus oder ein spezielles Treueprogrammmodul, um Benutzer für bestimmte Transaktionen zu motivieren – haben Sie die Flexibilität, ein neues FRAME-Modul zu erstellen, das diese Funktionen nahtlos integriert.

In den kommenden Artikeln werden wir uns mit den Details des Aufbaus und der Anpassung Ihrer eigenen Blockchain befassen und die vielfältigen Möglichkeiten innerhalb des Polkadot-Ökosystems erkunden.

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