Robert, cofundador de Polkadot: La cadena paralela es una forma más simple de cadena de bloques

Polkadot es una cadena de bloques para computación descentralizada escalable e interoperabilidad. En este artículo, examinaremos una parte importante de esta red: parachains.

Las cadenas de bloques de hoy vienen en una forma bastante estándar, que consta de dos partes. La primera parte es el algoritmo de consenso, que proporciona seguridad. La segunda parte es la máquina de estado, que proporciona aspectos de la cadena en los que vale la pena la seguridad. Ethereum, Bitcoin, Zcash y otras criptomonedas están todas protegidas por el consenso de Prueba de trabajo (PoW) y sus variantes, pero procesan diferentes tipos de transacciones y cuentas (las cosas que componen su máquina de estado única). Imagine a un desarrollador con una gran idea para una nueva cadena de bloques que podría proporcionar una protección efectiva de la privacidad, la distribución de la riqueza o alguna otra característica interesante. A medida que los desarrolladores trabajan en la implementación de esta máquina de estado única, también deben implementar algún tipo de algoritmo de consenso y, cuando lanzan una cadena, deben competir con otras cadenas por los recursos de seguridad. Esto trae costos e inseguridad para desarrollar nuevos proyectos de blockchain.

Permítanme presentarles la paracaídas. Las parachains (cadenas paralelizables) son una forma más simple de blockchain que se conectan a la seguridad proporcionada por una "cadena de retransmisión" en lugar de proporcionar seguridad en sí. Se llama cadena de retransmisión porque no solo brinda seguridad a las paracadenas adjuntas, sino que también garantiza la entrega segura de mensajes entre ellas. Una propiedad clave de las paracadenas es que los cálculos que realizan son inherentemente independientes. Un sistema completamente generalizado de contratos inteligentes completos de Turing tendría problemas para determinar qué transacciones "colisionarían" entre sí, lo que significa que las transacciones que podrían paralelizarse se ejecutarían secuencialmente, desperdiciando un valioso tiempo de cálculo. Dibujar límites entre parachains significa que podemos ejecutarlos todos a la vez sin preocuparnos por las "colisiones": si tenemos 10 parachains, podemos realizar 10 veces más trabajo con la misma fuente de seguridad.

Las paracadenas altamente especializadas tienen otro propósito: pueden implementar operaciones de transacción y almacenamiento de datos de la manera más eficiente para el dominio de su problema, sin empantanarse en lenguajes de secuencias de comandos específicos de blockchain o máquinas virtuales. En esencia, los modelos como Bitcoin Script y EVM están diseñados con el objetivo de la interoperabilidad en mente, sin embargo, los sistemas que usan estos modelos pagan costos de ejecución más altos para todas las partes de su implementación, no solo para aquellas partes a las que se puede acceder desde otros sistemas. funcionando en la misma red. Por el contrario, las paracadenas de Polkadot se comunican entre sí a través del paso de mensajes asincrónicos, por lo que el costo de la consistencia de los datos solo se paga en los límites donde se cruzan las paracadenas.

Tenga en cuenta que aún puede crear una parachain que proporcione el marco para contratos inteligentes completamente generalizados y completos de Turing. Un ejemplo simple es una parachain impulsada por EVM. Con base en las razones anteriores, los contratos implementados en esta parachain se beneficiarán de la generalidad y la interoperabilidad de los contratos inteligentes de Ethereum, y también traerán inconvenientes debido a ellos. La principal diferencia es que es completamente opt-in. Creemos que Polkadot puede integrar soluciones enfocadas mientras conserva una de sus características más fuertes, la opcionalidad, utilizando un marco muy general.

Uno de los casos de uso más interesantes de las paracadenas es como herramienta de escalabilidad. Las paracadenas se pueden crear con sus propias paracadenas, etc. Esto crea una estructura de árbol que se puede usar para realizar cálculos altamente distribuidos sin reducir la carga general en la propia cadena de retransmisión raíz. El problema principal es garantizar la disponibilidad de los datos: los bloques de parachain están destinados a tener una prueba de validez que cualquiera pueda verificar durante al menos un período de tiempo. Los validadores son responsables de garantizar que las pruebas de bloque que validaron todavía estén disponibles. Desafortunadamente, sin eliminar el mensaje en la cadena, es imposible (o al menos muy difícil) probar que un mensaje que debería haberse enviado no se envió. Podemos evitar en gran medida este problema con garantías de reputación: cuando una parte relativamente confiable señala que los validadores están ocultando datos, pueden ser castigados. Esto también se puede generalizar a sistemas de votación con monedas o tribunales de niveles múltiples. Para reducir la efectividad y utilidad de los informes falsos maliciosos, cada informe de mal comportamiento debe ir acompañado de una destrucción de fondos no reembolsable. Cuando suficientes personas están computando, como en el caso de las paracadenas de nivel 1, generalmente se obtienen los datos necesarios. Otra estrategia de mitigación es diseñar parachains para que se pueda extraer el valor almacenado cuando la cadena se detiene o es atacada, aunque esto es difícil cuando la cadena ejecuta contratos inteligentes para bloquear fondos o administrar automáticamente sus propias tarifas.

Para la escalabilidad, un enfoque más interesante podría ser usar pruebas de conocimiento cero (ZK). Las modernas pruebas ZK no interactivas, como ZK-snarks o ZK-starks, nos permiten verificar pruebas de que un programa conocido con algunas entradas conocidas y algunas entradas desconocidas se ejecuta correctamente sin revelar ninguna información sobre entradas privadas. el programa es. Más comúnmente, las pruebas ZK como estas se conocen como herramientas de privacidad, pero también se pueden usar para el rendimiento. Sorprendentemente, independientemente de la complejidad del programa en sí, el tiempo para verificar tales pruebas de conocimiento cero es más o menos constante, ¡con algunas pruebas que se prueban en menos tiempo que el que tarda en ejecutarse el programa correspondiente! Esto significa que incluso las transacciones extremadamente complejas que pueden tardar horas en procesarse pueden ser verificadas por los validadores de la cadena en una fracción del tiempo. Desafortunadamente, los costos computacionales y de memoria para crear pruebas ZK aún son más altos de lo factible para el usuario promedio. Hasta que estos costos bajen, las pruebas ZK prácticas seguirán siendo una cosa del futuro.

Pero lo mejor de las paracadenas es que son muy versátiles. Al permitir que cada parachain defina su propio concepto de validez, podemos pasar sin problemas de pruebas voluminosas hoy a pruebas más ligeras y avanzadas en el futuro. A medida que se desarrolla la investigación de fragmentación, se pueden agregar fácilmente parachains que implementen la última tecnología. En última instancia, esa es la propuesta de valor de Polkadot: está en la capa correcta de abstracción y se puede usar ahora y en el futuro sin ningún costo innecesario. El sistema ha sido diseñado no solo para adaptarse a horarios arbitrarios, sino también para ser escalable, lo que permite integrar sin esfuerzo los últimos avances en escalabilidad.

Enlace original: https://medium.com/polkadot-network/polkadot-the-parachain-3808040a769a

Traducción: Polka Primera comunidad china PolkaWorld

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