Polkadot是一個可用于可擴展的去中心化計算和互操作性的區塊鏈。在本文中，我們將研究該網絡的一個關鍵組成部分：平行鏈。

今天的區塊鏈通常由兩部分構成。第一部分是共識算法，提供安全性。第二部分是狀態機，提供鏈上各方面的安全性。比特幣、以太坊、Zcash等加密貨幣都使用工作量證明（PoW）及其變種它們處理的交易類型和賬戶（構成其狀態機）各不相同。假設一個開發者有一個關于新區塊鏈的好想法，可以提供有效的隱私保護、財富分配或其他令人興奮的功能。在開發這個獨特的狀態機時，開發人員還必須實現某種共識算法，并且在啟動鏈時，必須與其他鏈競爭安全資源。這給開發新的區塊鏈項目帶來了成本和不安全感。

我來介紹一下平行鏈。平行鏈是一種更簡單的區塊鏈形式，它連接到由“中繼鏈”提供的安全性上，而不是自己提供安全性。中繼鏈提供了與附加平行鏈之間安全消息傳遞的保證。平行鏈的關鍵特點是它們執行的計算是獨立的。一個完全通用的智能合約系統在決定交易之間的“沖突”時會遇到問題，這意味著并行交易會按順序執行，浪費寶貴的計算時間。明確界定平行鏈意味著我們可以一次執行所有平行鏈，而不用擔心沖突。如果有10個平行鏈，我們可以使用相同的安全資源執行10倍的工作。

高度專業化的平行鏈還有另一個目的：它們可以以最有效的方式實現針對其問題領域的數據存儲和交易操作，而不會陷入特定于區塊鏈的腳本語言或虛擬機中。比特幣腳本和以太坊虛擬機等模型考慮了互操作性，但使用這些模型的系統要為它們的所有部分支付更高的執行成本，而不僅僅是可以從同一網絡上的其他系統訪問的部分。相比之下，Polkadot平行鏈通過異步消息傳遞進行通信，只在平行鏈交叉的邊界處支付數據一致性的成本。

請注意，你仍然可以創建一個為完全通用、圖靈完備的智能合約提供框架的平行鏈。一個簡單的例子是由EVM驅動的平行鏈。基于上述原因，在該平行鏈上部署的合約既會受益于以太坊智能合約的通用性和互操作性，也會帶來一些不便。最主要的區別是，使用該平行鏈是完全可選的。我們認為Polkadot能夠集成重點解決方案的同時，還可以保留使用非常通用的框架作為其最強大特性之一——可選性。

平行鏈的一個有趣用例是作為可伸縮性的工具。可以創建具有自己平行鏈的平行鏈，以此類推。這樣就形成了一個樹狀結構，可用于執行高度分布式的計算，而不會減少根中繼鏈本身的負擔。主要問題是確保數據的可用性。平行鏈區塊意味著需要一個有效性證明，任何人都可以在一段時間內檢查。驗證人負責確保他們驗證的塊證明仍然可用。不幸的是，如果消息沒有在鏈上刪除，要證明某個消息不應該被發送將變得非常困難。我們可以通過聲譽保證來避免這個問題：當相對可信的一方指出驗證人隱瞞數據時，他們可能會受到懲罰。這也可以推廣到硬幣投票制度或多層法院。為了降低惡意虛假舉報的有效性和實用性，每一次不良行為的舉報都應該伴隨著無法退還的資金銷毀。當有足夠多的人參與計算時（如在一級平行鏈的情況下），通常可以獲得所需的數據。另一種緩解策略是設計平行鏈，當鏈出現停滯或受到攻擊時，存儲的價值可以被提取，盡管當鏈執行智能合約鎖定資金或自動管理費用時，這是困難的。

為了可伸縮性，一個更有趣的方法可能是使用零知識（ZK）證明。現代非交互式的ZK證明（如ZK-SNARKs或ZK-STARKs）允許我們驗證已知程序是否正確執行，而不泄露任何關于私密輸入的信息。這些ZK證明既可用作隱私工具，也可用于性能優化。令人驚訝的是，檢查這些ZK證明的時間與程序執行的時間基本相同，即使程序非常復雜，有些證明甚至比程序執行時間更短！不幸的是，創建ZK證明的計算和內存成本仍然高于普通用戶的可行性。在這些成本降低之前，實踐ZK證明還需要較長時間。

然而，平行鏈的偉大之處在于它們的通用性。通過允許每個平行鏈定義自己的有效性，我們可以平滑過渡到將來更輕、更高級證明。隨著分片研究的進展，可以輕松添加實施最新技術的平行鏈。這就是Polkadot的價值主張：它位于正確的抽象層，可以在現在和將來使用，而沒有任何不必要的成本。該系統的設計不僅可以適應任意發展速度，還具有可擴展性，可以輕松集成可伸縮性方面的最新進展。

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