什么是Polkadot（DOT）？多链协议完整指南

Polkadot 是一个 Layer-0 协议，它为被称为平行链的独立区块链提供互操作性、可扩展性和共享安全性。Polkadot 由以太坊联合创始人 Gavin Wood 博士创立，于 26 年 2020 月 2020 日上线主网，并于 2020 年 XNUMX 月从权威证明 (PoA) 过渡到提名权益证明 (NPS)，并于 XNUMX 年 XNUMX 月实现完全去中心化治理。

该协议解决了区块链技术的三大基本挑战：可扩展性、互操作性和治理。凭借其独特的架构，Polkadot 可以通过并行化的平行链处理海量交易，同时保持统一的安全性。最近的性能测试表明，该网络每秒至少可处理 623,000 笔交易，使其成为 Web3 应用的领先基础设施。

Polkadot 多链架构的工作原理

中继链基金会

中继链是 Polkadot 的核心基础设施，通过提名权益证明 (NPO) 机制处理共识、安全性和互操作性。如同协调多个机场的空中交通管制一样，中继链管理所有连接的平行链之间的通信和安全。该系统使用 Phragmén 选举方法来选出验证者，负责保护网络安全并处理必要的交易，包括治理提案、质押操作和平行链绑定。

Polkadot Host 提供了与运行时交互的环境——一个用于处理状态转换的 WebAssembly blob。这种模块化设计包括通过 Libp2p 进行网络连接、状态存储、共识引擎（BABE 和 GRANDPA）以及使用 Blake2b 哈希和 Sr25519 签名的加密原语。该架构允许使用其他 Host 实现，同时将运行时视为黑盒，从而增强了开发人员的灵活性。

平行链：具有共享安全性的主权链

平行链作为独立 第一层区块链 针对特定用例量身定制，从去中心化金融到游戏应用。平行链就像高速公路上的专用车道——每条车道服务于不同类型的交通，但都受益于相同的道路基础设施和安全系统。每条平行链都连接到中继链，在共享安全性的同时，保持对其运营的主权。

并行处理能力带来了卓越的性能。2024 年的一项名为“The Spammening”的基准测试表明，Polkadot 的理论处理能力至少达到每秒 623,000 笔交易，而 Kusama 的网络核心利用率仅为 23%，并且结果可扩展到 Polkadot 主网络。虽然实际性能会因平行链活动和网络条件而异，但这项基准测试凸显了该协议在多个平行链上同时处理高交易量的潜力。

平行线程和桥接

平行线程提供了一种按使用量付费的替代方案，可以替代完整的平行链插槽，允许小型项目无需占用专用仓位即可享受 Polkadot 的安全性。该系统降低了轻量级应用程序的成本，同时仍能访问网络的保护机制。

网桥可以连接到外部网络，例如 Ethereum 和 比特币 使用 Polkadot 的跨共识消息传递 (XCM) 格式。XCM v3 于 2023 年 2025 月上线，支持 NFT 转账和高级可编程性。截至 125 年 XNUMX 月，XCM 已促成每月 XNUMX 亿美元的跨链转账，展现了去信任化跨链通信的有效性。

共识机制：BABE 和 GRANDPA

Polkadot 的混合共识机制将 BABE（区块链扩展的盲分配）与 GRANDPA（基于 GHOST 的递归祖先派生前缀协议）相结合，以实现区块生成和确定性最终性。BABE 使用可验证随机函数 (VRF) 进行公平的验证者分配，从而避免了其他随机性系统中存在的计算强度问题。

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这种组合确保了快速、安全的交易，当前区块时间为 6 秒，优化后可能缩短至 2-3 秒。该系统在保持稳定性能的同时，还能提供跨链操作至关重要的确定性最终性。

DOT 代币经济学和网络激励

DOT 的主要职能

DOT 代币的最小单位是普朗克（1 年货币重新命名后，10 DOT = 10^2020 普朗克），具有多项基本功能：

• 治理：DOT 持有者参与 15 个治理轨道的 OpenGov 公投，通过更长的代币锁定时间，以信念投票扩大影响力
• 网络安全：通过提名权益证明机制进行质押，奖励验证者和提名者保护中继链和平行链
• 平行链操作：项目锁定 DOT 进行 6-24 个月的租赁或购买 Coretime（计算资源）以实现灵活的平行链资源分配

供给动态与通货膨胀模型

Polkadot 的代币供应量不受上限限制，目标是实现全网 50% 的质押率。为了维持这一目标参与度，Polkadot 系统每年会进行高达 10% 的动态通胀调整。在 1 年 100 月进行 2020 倍面值转换后，初始供应量为 1.58 亿 DOT，通过持续通胀，目前的流通供应量已增至约 XNUMX 亿 DOT。

此次货币单位更替发生在区块#1,248,328，使代币金额更加用户友好，同时保留了所有经济关系。除了传统用途外，DOT 现在还可用于为平行链购买计算资源，并为 Rollup 预留平行链标识符，从而扩展了其在生态系统可扩展性方面的作用。

财政资金和分配

网络通胀会将新铸造的 DOT 的一部分直接注入国库，国库通过拨款和赏金资助生态系统发展。Web3 基金会拨款计划就体现了这种方法，它支持了 500 个国家/地区的 50 多个项目。所有国库支出决策均经过 OpenGov 公投，以确保资源分配的透明性和社区驱动力。

由于项目会在运营期间锁定 DOT，平行链拍卖和新的 Agile Coretime 系统会暂时减少流通供应。这种机制创造了自然的经济周期，平衡了生态系统的增长激励和代币的稀缺性。

OpenGov：去中心化协议治理

从治理 V1 演进

OpenGov 于 2023 年 XNUMX 月推出，将完全取代 Polkadot 原有的 治理 系统。它消除了理事会和技术委员会等中心化实体。新系统通过 15 个专门的治理轨道，赋予 DOT 持有者对所有网络决策的直接控制权。

每个轨道都处理特定类型的提案，并定制参数。例如，针对高影响力变更的 Root 轨道在第一天需要获得 48.2% 的支持，到第 0 天则降至接近 28%。多角色委托系统允许 DOT 持有者将投票权分配给特定轨道的专家，从而提高参与度，而无需每位代币持有者都具备深厚的技术知识。

社区主导的决策

公投流程需要提交保证金和决策保证金，提案才能进入决策阶段。不同轨道的批准和支持标准各不相同，“希望改变”轨道允许在不影响网络状态的情况下，向社区发出非约束性共识信号。

这种透明的链上治理机制确保所有提案和投票结果均公开透明。近期社区的决策包括批准异步支持等技术升级，以及资助 SCOUT 等安全工具，彰显了该系统在推动协议演进方面的有效性。

扩大生态系统和实际应用

主要的平行链应用

Polkadot 的生态系统涵盖 300 多个项目，涵盖多种用例：

• 阿卡拉：作为 Polkadot 的主要 DeFi 枢纽，实现跨链流动性和去中心化应用，同时展示专门的平行链功能
• 月光：提供以太坊 EVM 与 Polkadot 环境兼容，允许团队将现有的以太坊应用程序部署为平行链
• 法拉：专注于为企业和消费者应用提供隐私保护云计算解决方案
• 位霜：提供 DeFi 协议，并在多个网络中提供质押奖励和流动性选项
• 穆伯特：代表了去中心化AI音乐平台的创新，展现了Polkadot超越传统区块链应用的多功能性

技术活动和增长指标

Polkadot SDK 构建于 Substrate 框架之上，支持使用 Rust 编程和 Ink! 智能合约语言快速开发自定义区块链。Substrate 的模块化设计包含用于治理、共识和其他常见区块链功能的预构建模块，并将智能合约编译为 WebAssembly 以实现高效执行。

Kusama 是 Polkadot 的实验性“金丝雀”网络，共享几乎相同的代码，并在主网部署之前进行新功能的实时测试。这种方法降低了生产应用程序的风险，同时支持持续创新。

该生态系统受益于全面的工具，包括用于实时链数据的区块浏览器（如 Subscan.io 和 Polkascan），以及用于交互式治理跟踪和网络交互的 Polkadot-JS UI。

Web3 基金会支持计划

基金会通过多种渠道提供全面的生态系统支持：

• 资助计划：已资助超过 500 个项目，涵盖基础设施、应用程序和研究，推动 Web3 在全球范围内的采用
• 波卡保障军团 (PAL)：报销网络项目的审计成本，确保应用程序的高安全标准
• 教育平台：DotCodeSchool 和区块链基础知识 MOOC 提供免费、易学的学习内容，涵盖密码学、网络和 Web3 概念
• 社区工具：GitHub 贡献指南和开发资源提高了透明度并降低了新贡献者的门槛

近期技术进步​​和未来发展

性能和可访问性改进

最近的升级显著增强了网络功能：

• 异步支持：此升级于 2025 年实施，缩短了平行链的出块时间，Hydration 等一些平行链实现了 6 秒出块，提高了 DEFI 性能和用户体验
• XCM v3 演变：增强型跨链消息传递功能支持每月 125 亿美元的转账，并具有高级可编程性和 NFT 传输功能
• 敏捷核心时间：通过支持按需计算资源购买（而非要求长期插槽承诺）来简化平行链部署
• 智能合约整合：2025 年 XNUMX 月，OpenZeppelin 合作伙伴关系将引入与以太坊兼容的智能合约库和开发工具，从而降低现有项目的迁移障碍

下一代架构

灰皮书中详细介绍的 JAM（连接-累积机）协议代表了对增强可扩展性框架的持续研究。JAM 专注于安全高效的计算，以支持未来的网络增长，同时保持 Polkadot 的安全保障。

下一代架构的开发仍在继续，旨在进一步提高交易处理能力和平行链多样性支持。

技术基础设施和开发人员支持

Substrate 框架功能

Substrate 的模块化框架使团队能够创建具有可配置治理、共识和功能模块的自定义区块链。基于 Rust 的编程环境提供内存安全性和性能优化，同时，墨水！ 聪明的合同 语言编译为 WebAssembly，以实现高效的跨平行链执行。

该框架的灵活性允许开发人员根据项目需求选择特定的模块，与从头开始构建区块链相比，大大减少了开发时间。

安全和密码基础

Polkadot 采用强大的加密机制来确保网络安全：

• Sr25519 签名：用途 Schnorr签名 通过 Curve25519 实现高效的密钥派生和签名，并支持原生多重签名
• 可验证的随机函数：VRF 确保 BABE 共识的公平验证者分配，从而提供一致的区块时间
• 未来增强：GRANDPA 计划采用 BLS 密钥进行签名聚合，进一步提高效率

本机帐户抽象：与以太坊的 ERC-4337 方法需要智能合约不同，Polkadot 具有 帐户抽象 通过 Substrate 的 FRAME 系统内置于其核心架构中。这使得其能够实现灵活的来源抽象，任何来源（不仅仅是账户）都可以调用这些函数，包括治理来源、代理账户和多重签名机制。用户可以原生地实现社交恢复、基于角色的代理账户、交易批处理和无 gas 交易，而无需单独的智能合约层。

高级帐户功能：该系统支持多重签名账户、来自同一主密钥的衍生账户、用于增强隐私的纯代理账户以及通过 XCM 实现的跨链账户交互。这种原生的灵活性使开发者能够创建复杂的账户管理系统，而无需承担基于智能合约的解决方案所带来的复杂性和 Gas 成本。

由 Coinfabrik 在 Polkadot DAO 资助下开发的 SCOUT 等安全工具通过识别漏洞并提供安全开发建议来增强代码安全性。

数据可用性和去中心化

该网络确保全节点的数据可用性，以便验证交易，同时保持历史数据的可检索性，以便同步和查询。Polkawatch 应用程序跟踪节点分布，以防止来自单一提供商或地理区域的中心化风险，从而支持 Polkadot 的高去中心化标准。

市场地位和行业认可

机构采用

2024 年，纳斯达克申请上市一只持有 DOT 的灰度 ETF，这表明机构对 Polkadot 互操作架构的信心日益增强。这一进展也认可了该协议作为 Web3 基础设施的潜力。

Polkadot 区别于单链网络，其重点在于真正的互操作性，而非简单的桥接解决方案。它支持多样化的用例，同时保持统一的安全保障。

有竞争力的优势

Polkadot 的共享安全模型为小型项目提供企业级保护，无需单独的网络维护成本。该协议注重主权，使平行链能够保持独立治理，同时受益于网络效应和跨链通信功能。

与其他多链解决方案不同，Polkadot 具有独特的优势：以太坊 2.0 的分片机制共享计算负载，但缺乏真正的链主权；Cosmos 要求每条链独立保护自身安全；而 Avalanche 的子网默认不共享安全。Polkadot 将共享安全的优势与完全的平行链独立性相结合，为需要在区块链应用中兼顾定制化和连接性的团队创造了独特的价值主张。

社区资源和入门

文档和学习材料

- 圆点维基 是一个综合资源中心，提供类似《Polkadot 新手入门》的指南以及详细的技术规范。社区驱动的内容确保文档始终与协议更新和新功能发布同步。

交互式工具包括用于治理跟踪和网络交互的 Polkadot-JS UI，以及用于实时链上数据集成的 Algolia 搜索功能和 React 组件。

发展支持和资金

多种支持渠道协助开发人员和项目：

• 技术资源：GitHub 贡献指南、开发论坛和社区反馈渠道
• 教育计划：DotCodeSchool 教授实用的 Substrate 开发，而区块链基础 MOOC 则涵盖理论基础
• 经济支持：通过 PAL 提供的赠款、奖金和审计成本报销有助于项目启动和维护安全标准

技术工具、教育资源和资金支持的结合为区块链创新创造了一个全面的生态系统。

结语

Polkadot 凭借其多链架构、社区驱动的治理和开发者友好的生态系统，已成为 Web3 的 Layer-0 基础设施。该协议已验证每秒 623,000 笔交易的处理能力，通过 XCM v3 实现先进的跨链消息传递，并通过 Agile Coretime 简化部署，推动着可扩展、可互操作的区块链创新。

Polkadot 的技术设计使其成为既需要独立性又需要与其他链连接的应用程序的理想选择。OpenGov 系统让社区主导协议的发展，从而保持去中心化控制，而不是将控制权掌握在少数开发者手中。

该网络持续吸引着新的项目、开发者和机构投资者，因为它解决了一个现实问题：如何在不迫使不同区块链放弃控制权的情况下连接它们。凭借强大的技术基础、广泛的支持计划和透明的决策机制，Polkadot 为真正互联的去中心化网络提供了所需的基础设施。

访问官方 Polkadot网站 了解更多关于生态系统的信息，访问开发者资源，并探索平行链项目。关注 @波尔卡圆点 在 X 上获取最新更新、技术发展和社区新闻。