从架构、共识模型、智能合约等多个方面了解Polkadot和以太坊的主要区别

　　Anderson Li 1小时前 从架构、共识模型、智能合约等多个方面了解Polkadot和以太坊的主要区别

　　Research

　　作者：Vittorio Rivabella、Sidharth Kumthekar

　　来源：vitto.cc

　　现在，以太坊已经加入了权益证明俱乐部，它已经提出了实现其可扩展性、安全性和可持续性的最终愿景的初步步骤。在PoS俱乐部的另一个角落还有一个相对年轻的成员，那就是Polkadot——第一个将独立的链连接到一个单一生态系统中的Layer-0协议。

　　在这篇比较Polkadot与以太坊的文章中，我们将深入探索这两个生态系统的工作方式和区别，研究它们的架构、共识机制、智能合约语言和长期目标。

　　我们将从以太坊和Polkadot的概述开始，然后对它们不同的架构、商业逻辑和生态系统进行比较。

　　以太坊概述

　　以太坊灵活的生态系统已将区块链用例扩展到数字货币和交易之外，逐渐发展成为能够执行智能合约的去中心化网络，同时促进了新商业模型的创建，如DeFi、DAO和协议。

　　多年来，以太坊在发挥先发优势的同时与社区一起成长，在2022年9月成功进行了 “合并”，将链上共识机制从工作量证明转为权益证明后，以太坊为解决其广受批评的固有挑战奠定了基础:

• 　　可扩展性：到目前为止，以太坊每秒可以处理13-17笔交易。相比之下，中心化同行VISA的处理能力约为24000 Tps，Solana的处理能力约为4220 Tps。

• 　　Gas费：gas费的波动无疑是需要解决的最大挑战。gas费变化是由ETH的价格和网络上正在处理的交易数量导致的。交易处理速度较慢，可能会在高峰期造成网络拥堵和瓶颈，导致gas费更高。对于试图完成较小交易的用户来说，这可能是一种阻碍。

　　以太坊希望在多阶段分片升级后消除其gas费困境，这将把网络分成更小的部分，称为“分片”，并增加其吞吐量和网络容量。由于以太坊倾向于Layer-2 rollup，它希望在不牺牲去中心化验证的情况下扩大其计算吞吐量。

　　Polkadot概述

　　像以太坊这样的区块链是独立和孤立的系统，在自己的孤岛上运行，与其他链的交互很少或者没有。这样的协议限制正在成为实现区块链共存的可操作和可扩展网络的真正潜力的障碍。我们需要的是区块链能够高效、大规模安全协作的一种方式。这就是Polkadot的作用所在。

　　“我们目前拥有的是独立和孤立的互联网系统的拼凑。这就产生了一些团队，尽管他们拥有相同的愿景，但在实现愿景的方式上却存在偏差。在不应该有边界的地方创造边界”

　　——Gavin Wood博士(第一场Polkadot Meetup)，伊维萨岛-2017年

　　Polkadot由以太坊前CTO、Parity技术创始人Gavin Wood博士创立。它是一个分片的区块链Layer-0协议，将不同区块链的整个网络联合成一个去中心化的生态系统。它使区块链可扩展和可定制，并提供与其他区块链的互操作性和跨链通信。

　　Polkadot架构

　　Polkadot基于分片的点对点网络架构，在一个生态系统中连接多个链，允许它们并行处理交易，而不是像以太坊(目前)等其他传统区块链那样一次处理一笔交易。分片架构还使链之间的数据交换成为可能，同时增强安全性。

　　Polkadot联合的异构分片链网络被称为“平行链”。这些链连接到中继链并由中继链管理。平行链还可以通过桥连接到外部网络，如以太坊和比特币，或者在其他基于WebAssembly的链的情况下原生连接。

　　中继链：是Polkadot网络的中心链。它也被称为该网络的心脏，负责协调连接到它的平行链。为了保持其功能的通用性，中继链不支持智能合约。容纳智能合约的功能被传递给了平行链。中继链负责管理平行链拍卖、链上治理、投票机制和验证者。你可以称中继链为车轮的轮毂。

　　平行链：是连接到中继链的主权分片区块链。它们可以有自己的代币、共识机制，以及针对特定用例优化的功能。Polkadot对平行链的能力没有任何限制，除了它们必须能够生成能够被分配给该平行链的验证者验证的证明。可以把平链看作连接到中心轮毂的辐条。平行链的插槽限制在100个。这意味着，要连接到Polkadot网络，一个平行链必须赢得平行链插槽拍卖。

　　你可以在这篇文章中阅读更多关于Polkadot平行链拍卖的内容。

　　总结一下：

• 　　Polkadot基于异构的分片架构。

• 　　多个具有特定逻辑的区块链共存，它们被称为平行链。

• 　　平行链连接到被称为中继链的中心链并由其提供安全保障。

• 　　桥是特殊的平行链，可以连接到以太坊等其他网络并与之通信。

• 　　平行链支持智能合约。

• 　　中继链支持多达100个平行链插槽连接。

• 　　平行链可以通过参与“平行链拍卖”来租赁一个插槽。

　　在基于Substrate框架的Polkadot上构建：

　　Substrate是一个用于构建区块链的开源、模块化和可扩展框架。它可以用来创建独立的链或Polkadot平行链。

　　Substrate框架提供了通过组件构建链所需的所有基本元素，因此用户不需要拥有从头开发链的全部专业知识。

　　这些组成部分包括：

• 　　数据库层

• 　　网络层

• 　　共识

• 　　交易层

　　还有更多。它们都是完全可定制和可扩展的。你所需要做的就是编写运行时逻辑(特定于应用程序的逻辑和状态转换函数)。

　　为了帮助编写你自己的运行时逻辑，你可以使用“pallets”。pallets是可重复使用和可修改的的单个逻辑片断（模块），为你的平行链提供特定的功能。你还可以将它们称为特殊的构件，你可以混合和匹配它们以适应你的商业逻辑。

　　例如，余额pallet为你提供加密货币逻辑。因此，如果你想要你的链有原生代币，你可以使用余额pallet，而不需要编写你的代币实现。

　　以下是substrate的架构：

　　点击这里了解更多。

　　现在让我们深入了解并区分这两个生态系统。

　　Polkadot vs 以太坊：共识模型

　　Polkadot和以太坊都使用基于PoS的混合共识模型，由两个主要协议组成，用于确定区块生产和最终确认性的共识。

　　对于最终确认性，以太坊使用CasperFFG协议，而Polkadot使用GRANDPA作为最终确认性工具。对于区块生产，这两个链都使用基于插槽的协议，随机将验证者分配到插槽——以太坊的RandDAO/LMD和Polkadot的BABE。

　　以太坊根据一个被称为“epoch”的测量时间来最终确定区块。并在一轮最终确定多批次的区块。另一方面，GRANDPA基于可用性和有效性检查来最终确认区块批次。

　　以太坊需要每个分片有大量的验证者来提供强大的有效性保证，而Polkadot提供更多的保证，每个分片的验证者更少。

　　Polkadot vs 以太坊：升级

　　在以太坊等以社区为中心的传统区块链中，如果没有就任何正在开发的功能或升级达成一致，就有社区分裂的风险，导致链分叉。因此，以太坊的升级将遵循硬分叉程序。

　　另一方面，Polkadot可以在Wasm元协议(状态转换函数存在于区块链本身)的帮助下实施升级和提案，而不需要创建分叉。

　　Polkadot vs 以太坊：治理

　　以太坊仍然实行软治理(链下治理)程序。大多数权力掌握在以太坊核心开发者手中。

　　Polkadot使用了一个独特的链上治理概念，所有DOT持有者都可以提议对协议进行更改，或者对现有的提案进行投票。可以通过多种途径提出动议，如链上委员会和技术委员会。这些提议最终成为公投，其结果可以由大多数代币控制。

　　Polkadot vs 以太坊：跨链通信

　　随着具有特定用例的链的数量的增加，对跨链通信和互操作性的需求也在上升。

　　Polkadot是第一个帮助以太坊、比特币等Layer-1区块链及其自己的平行链彼此通信的Layer-0协议。为了实现L1链内任意数据的互操作性和跨链通信，Polkadot使用交叉共识消息传递格式(XCM)互相发送任意消息。

　　以太坊目前的状态(没有分片)不支持跨链通信。随着即将到来的分片升级，以太坊的分片可能可以通过它们的交联和状态证明来访问对方的状态。

　　Polkadot vs 以太坊：智能合约

　　由以太坊引入的智能合约可以被视为开放的API。任何人都可以与它们交互，并将它们整合到Dapp中。为了增加功能，它们有一个关联的ETH余额，可以作为交易的目标。要编写以太坊智能合约，你可以使用Solidity和Vyper。olidity 是一种受C++影响的面向对象的高级语言。Vyper是一种基于pythonic的编程语言，专门为使合约更安全、更容易审计而构建。

　　在Polkadot上，由于Substrate框架及其pallet：合约Pallet和EVM Pallet，平行链也能够支持智能合约功能。

　　1、合约Pallet将允许你使用Ink—一种源自rust的领域特定语言，它将使你能够编写稳定和安全的智能合约。在Polkadot上，智能合约可以在同一个平行链内执行同步调用，也可以在其他平行链之间执行异步调用。

　　2、EVM Pallet提供以太坊虚拟机(EVM)执行环境，允许solidity代码在任何基于substrate的区块链上“原生地”运行。

　　Polkadot：Kusama

　　Kusma是Polkadot的金丝雀网络。它是一个独立的区块链，模仿了它的兄弟Polkadot的大部分设计。Kusama拥有独立的链上治理和与其原生代币KSM相关的真实经济价值。

　　该网络是一个试验性的开发环境，供开发者在计划将链部署到Polkadot之前，对它们进行战斗测试并试验更新的功能。

　　相反，以太坊没有任何用于快速创新和测试的金丝雀网络。相反，它有多个测试网络，承载着测试ETH，没有实际经济价值。

　　以太坊和Polkadot能合作吗？

　　Polkadot使用Wasm (Web Assembly)作为其运行时逻辑的编译目标。以太坊也在努力从EVM(以太坊虚拟机)向E-wasm过渡，E-wasm是一种以太坊风格的WebAssembly。这为未来两者之间的跨链通信和互操作性创造了可能性。

　　Polkadot比以太坊好吗？

　　现在我们已经了解了这两个生态系统是如何有自己的精神，具有某些共同的目标，以及以太坊和Polkadot之间的区别。值得注意的是，就他们提供的产品而言，几乎没有直接竞争。

　　Polkadot专注于成为一个元协议，在这里你可以开发特定于用例的区块链和使用Substrate连接不同区块链的能力。与以太坊相比，它是一个更低级别的抽象，它更关注更好的智能合约执行和交易优化。任何人都可以快速开发和部署基于智能合约的应用程序。

　　但是，我们可以在一件事上达成共识：Polkadot在可扩展性、与其他区块链的互操作性以及更快和无分叉升级的能力方面远远领先于以太坊。这使得Polkadot在吸引潜在项目以构建互操作的协作生态系统方面比以太坊更有优势。