Polkadot 異構多鏈解析 跨鏈橋如何跨過安全的門檻_ETH

Polkadot是一種異構多鏈的跨鏈技術，主要由中繼鏈、平行鏈、轉接橋構成。其中，平行鏈負責具體的業務場景實現，其允許并行處理交易，且每條平行鏈都有一個獨特的狀態轉換函數。中繼鏈則負責整個網絡的共識驗證，只要一條鏈的邏輯代碼可以編譯為Wasm并遵守RelayChainAPI，那么其就可以作為平行鏈被接入到Polkadot網絡生態中。而轉接橋負責連接polkadot生態和外部的獨立區塊鏈。具體的系統架構如下圖所示：

混合共識

Polkadot整個網絡的共識出塊過程主要為：

平行鏈階段：

收集人會收集平行鏈上的交易打包生成候選區塊，將其發送給該平行鏈的驗證者。其中，候選塊可能是無效的，它必須經過有效性檢查才能被包含到中繼鏈中。

中繼鏈提交階段：

驗證者將通過平行鏈注冊代碼公開的驗證函數對候選區塊進行驗證。如果驗證成功，則該驗證者將其傳遞給網絡中的其他驗證者繼續進行驗證。否則，將該候選塊判定為無效塊。當該候選塊被超過一半的驗證者驗證通過時，驗證者會生成一個包含：平行鏈ID、收集人ID和簽名、候選塊執行前平行鏈的狀態根、候選塊執行后平行鏈的狀態根等信息的候選收據，該收據最終會被包含在中繼鏈的狀態中。

可用性和不可用性子協議

Alchemix：alETH/ETH曲線池遭遇攻擊損失約5000枚ETH，Alchemix金庫資金安全:7月31日消息，DeFi借貸協議Alchemix發推稱，Curve Finance通知Alchemix，由于Vyper的一個漏洞，它們的alETH/ETH池可能被攻擊。Alchemix迅速通過AMO合約從曲線池中移除AMO控制的流動性。該漏洞是在Curve池合約上執行的。Alchemix智能合約沒有受到任何攻擊，資金安全。

需要進行三項交易：從Convex撤回LP代幣、從Curve池中提取alETH、從曲線池中提取ETH。第一項交易從Convex中解質押LP代幣已執行，第二筆交易執行后，從曲線池中移除8000枚ETH。曲線池中仍有AMO控制的約5000枚ETH流動性。在移除剩余流動性的過程中，alETH/ETH曲線池被一個攻擊者攻擊。目前，alETH儲備損失約5000枚ETH。

對用戶來說，Alchemix金庫中的資金是安全的，所有Alchemix合約不受影響。在alETH/ETH曲線池中提供流動性是不安全的。在其他地方為alETH提供流動性在技術上是安全的，但攻擊者可能會利用這種流動性出售alETH以換取ETH。alETH的公平價格現在還不得而知，任何持有alETH或LPalETH的用戶都面臨這種不確定性。Alchemix建議任何在去中心化交易平臺Saddle Finance的alETH池與Curve的frxETH池中提供流動性的LP盡快撤回流動性。[2023/7/31 16:08:08]

二級GRANDPA批準有效性檢查

Gnosis Chain推出500萬美元驗證者激勵計劃:金色財經報道，Gnosis Chain開發商Gnosis Builders宣布了一個500萬美元的項目，通過激勵機制增加驗證者的數量和多樣性。根據該公司4月18日的公告，這個新項目被稱為 \"Gnosis VIP\"。公告顯示，該網絡目前有超過10萬名驗證者，分布在60個國家，該計劃的目標是在年底前將國家的數量增加到180個。根據該計劃的官方網頁，對于列出的90個國家中的每一個國家，在這些國家開始運營的前10個驗證者將在6個月內獲得388個meta Gnosis（按4月12日的價格計算價值1368.18美元）。[2023/4/19 14:12:09]

調用拜占庭容錯終結性小工具來鞏固鏈條

在傳統的PoS系統中，區塊生成取決于代幣的持有量而不是算力，質押的代幣數量越多成為驗證者的概率就越大，對區塊鏈系統造成的影響也就越大。因此，必須采取一定的措施降低這種可能的中心化風險，而如果由專業的人員和設備來維護系統中驗證者候選人的數量，會增加運營成本。所以針對擁有大量驗證者的系統，則更傾向于在鏈下建立一個候選驗證者池并從候選隨機篩選出驗證者，Polkadot采用的驗證者選擇算法是NPoS。

首先介紹一下共識算法中的概率確定性和可證明的確定性，一個運行PoW的中本聰區塊鏈就只能實現概率確定性并達成最終的共識。其中，概率確定性是指在給定的區塊后，我們可以根據其后連接的區塊數量計算出其在最長鏈上的概率。

美聯儲鮑曼：如果通脹沒有降溫，仍有可能“大幅”加息:金色財經報道，美聯儲理事鮑曼（Michelle Bowman）周三表示，如果高通脹率沒有開始減弱，她將繼續支持積極的利率上升。她說：“通貨膨脹率太高了，我堅信，將通貨膨脹率拉回到我們的目標，是實現價格穩定和在可持續基礎上實現最大就業目標的一個必要條件。”

鮑曼表示，通貨膨脹的情況將決定美聯儲的下一步計劃。如果沒有看到通脹率下降的跡象，我的觀點仍然是，聯邦基金利率目標范圍內的可觀增長應該仍在考慮之列。但她也表示，如果通貨膨脹開始降溫，放慢加息步伐是合適的。

此外，鮑曼稱，為了以持續和持久的方式使通貨膨脹率下降，聯邦基金利率將需要升至一個限制性水平，并在那里保持一段時間。（路透社）[2022/10/13 14:26:08]

最終的共識指的是，在未來的某個時刻，所有節點都會就一組數據達成一致，但這種最終的共識可能需要很長時間，并且無法確定需要多少時間。但類似GRANDPA或以太坊的CasperFFG之類的確定性工具，可以為區塊的確定性提供更強大的保證。并且在經過拜占庭協議一些過程后，可以形成不可逆的共識，稱為可證明的確定性。

Polkadot為了同時保證概率確定性和可證明的確定性，而采用了BABE和GRANDPA算法相結合的混合共識算法。其中，BABE算法負責區塊的生成，GRANDPA算法則負責區塊鏈中區塊的確定。

GRANDPA

GRANDPA與其他拜占庭容錯算法的不同之處在于，驗證人是對區塊鏈投票，而不是對區塊投票，所以該算法每輪可以確定好幾個最終區塊。但與其他拜占庭算法一樣復雜度為O(n2)，意味著如果節點增加一倍，系統中為了形成共識發送的消息將會增加四倍。Polkadot將區塊的生成和最終確定性分離，這種方式提高了整個共識系統的效率，提高了區塊生成的效率，并在一輪中可以最終確認鏈上的好幾個區塊。

億萬富翁Alan Howard今年已投資13個加密相關項目，當前支持的項目近40個:金色財經消息，2022年初至今，英國億萬富翁Alan Howard已經資助了13個與加密相關的項目，當前支持的項目近40個，包括交易所FTX和Bitpanda、Polygon、Ledn和Block one，Howard去年的一些投資包括加密貨幣交易所Bullish、金融科技公司Bottlepay、托管初創公司Komainu和隱私區塊鏈初創公司Iron Fish。

報道稱，Alan Howard的對沖基金公司Brevan Howard從去年開始交易加密貨幣，另外一位與Howard共事的加密高管透露，Howard在2018年加密崩盤期間進行了大量投資。福布斯對Howard的個人財富估值為32億美元。（金融時報）[2022/7/16 2:16:52]

GRANDPA會選擇驗證人投票數最多且可以被認為是最終區塊的最高區塊號，以Kusama節點中的日志為例：

發現上一輪中，GRANDPA最終確定了三個區塊，這三個區塊可能的情況如下：

上圖中左側深灰色方塊是之前被最終確定的區塊，右側的灰色橢圓形代表驗證人，驗證人給新一輪候選區塊投票，確定了其中三個候選區塊。可以發現，使用GRANDPA算法確定的區塊所在鏈可能包含分叉。

Meta前合作伙伴經理Tatsuya Kohrogi擔任DEA副總裁兼全球業務負責人:6月2日消息，新加坡區塊鏈游戲和娛樂創業公司Digital Entertainment Asset Pte. Ltd.（DEA）努力擴大其GameFi平臺在全球的影響力，任命Tatsuya Kohrogi為公司新任副總裁兼全球業務負責人。

據悉，在加入DEA之前，Kohrogi曾在Meta（前Facebook）擔任合作伙伴經理。（Cryptodaily）[2022/6/3 3:59:33]

具體的算法過程為：

被指定為「主節點」的節點，將廣播該輪可以被最終確定的最高候選區塊；

每個驗證人為自己認為的最高候選區塊「預投票」；

每個驗證人將根據投票集，計算出最終確定的最高區塊。如果預投票集延長了之前已經被最終確認的區塊鏈，則所有驗證人將該鏈進行「預提交」；

所有驗證人等待接收到足夠數量的「預提交」，在新確定的鏈上提交消息。

注意，GRANDPA與其他拜占庭容錯算法相比，主要區別為：在關鍵路徑上沒有視圖的變化。盡管該算法每輪都會更新最高區塊，但是視圖更改是在異步網絡下開啟新一輪，因此在部分同步網絡中，即使在未分配最高區塊的情況下，協議也會不斷更新。

BABE

BABE是一種概率確定性的區塊生成算法，該算法將時間劃分為多個epoch，每個epoch又分為多個slot，最后選擇一個或多個驗證人在每個solt間隔創建區塊。在Polkadot中，每個slot的持續時間為6秒，即Polkadot上的目標出塊時間。

每個solt由可由驗證隨機函數VRF生成一個主領導者，該函數將epoch隨機種子、slot編碼和創建者的私鑰作為輸入，使得每個節點可以為每個slot生成唯一的偽隨機值。如果存在低于某個指定閾值的slot，則驗證者有權在該slot中創建區塊。這種方式安全性較高，但是容易出現某些slot沒有領導者，而有些slot有多個主領導者的情況。

slot存在多個驗證人：所有驗證人都會產生一個候選區塊并將其廣播到網絡，最先被網絡中大部分節點接收到的區塊獲勝。

slot沒有驗證人：Polkadot會在后臺通過round-robin方法選擇一個驗證人，由其生成一個次級區塊。因此，solt必然存在一個區塊，主要區塊或者是次級區塊。在臨時性分叉的鏈中，既可能存在主要區塊，也有次級區塊。

分叉選擇算法

當系統中存在分叉時，BABE將在GRANDPA最終確定的鏈后繼續出塊，當最終確定的鏈上存在分叉時，BABE將選擇包含最主要區塊的鏈。

如上圖所示，黑色區塊代表已經被GRANDPA最終確認的區塊，黃色區塊代表為完全的區塊。其中，標記為「1」的塊是主要塊，標記為「2」的塊是次級塊。因此，即使最上面的鏈包含最多的區塊也不會被選擇，因為其包含的主要塊最少。但是最后那條鏈即使包含最多主要塊同樣不會被選擇，因為其沒有在GRANDPA最終確定后的鏈上繼續出塊。最終被選擇的鏈為倒數第二條，同時滿足上述兩個條件。

跨鏈消息傳遞

XCM

Polkadot擁有三種類型的跨鏈消息傳遞協議：UMP、DMP和XCMP。

其中，UMP允許平行鏈將消息發送到區塊鏈系統的中繼鏈；DMP允許中繼鏈將消息向下傳遞到其中一條平行鏈。而XCMP則允許平行鏈之間的消息傳遞。XCM是一種消息格式用于上述三種跨鏈消息的傳遞。

不使用鏈上原生消息格式是因為，鏈之間缺乏兼容性，如果用戶打算將消息發送到多個目的地系統，則需要針對每個目的系統編寫合約。而且如果目的系統的智能合約升級，區塊鏈可能會引入新功能或更改現有功能，并因此改變其交易格式。為了解決這些問題，Polkadot使用XCM作為一種通用的消息格式。XCM中包含的「消息」實際上只是在XCVM上運行的程序，該程序由一個或多個XCM指令構成。

跨鏈消息傳遞流程

下面以Moonbeam和Polkadot之間的資產傳遞為例，介紹生態中的跨鏈消息傳遞過程：

首先主要DApp以平行鏈的形式接入，此時中繼鏈上的原生代幣需要在平行鏈上注冊；

Alice通過一個XCM希望將其在Polkadot上一定數量的DOT轉移到Moonbeam上的賬戶；

Polkadot將執行XCM消息轉移相同數量的DOT到Moonbeam在Polkadot上的賬戶上；

當上述資產被成功存入后，XCM信息中的第二部分將被傳送至Moonbeam；

Moonbeam將執行XCM包含的指令，在該鏈上鑄造相同數量的xcDOT。

資產轉移

對于相互信任的鏈，可以使用Teleporting框架進行跨鏈資產轉移。基本過程為：在發送方銷毀資產，并在接收方鑄造相應數量的資產。

WithdrawAsset：只有一個參數，類型為MultiAssets，代表哪些資產必須從資產原產地登記冊的所有權中撤出，但未指定放置資產的位置。其中，撤回和未使用的資產都被臨時保存在持有登記冊中，并未永久存儲。

InitiateTeleport：代表中繼鏈在執行指令時，將創建一個全新的XCM消息，并將其發送到目標鏈。

BuyExecution：使用WithdrawAsset提取的資產換取XCM指令的計算時間。Polkadot社區中的大多數平行鏈為了避免「垃圾交易」和拒絕服務攻擊，都會要求與之交互的用戶支付一定的手續費。但是與以太坊交易模型不同，Polkadot中的手續費并未被包含在協議中，但對于一些確實需要支付手續費得到系統，XCM提供了使用資產購買執行資源的能力。主要包含以下三部分：

首先，需要提供部分資產

其次，必須協商資產交換獲取到的計算時間

最后，執行XCM操作

所以該函數包含以下兩個參數：

1、fees：應從持有登記冊中提取并用于支付費用的金額，這只是最大值，因為任何未使用的余額都會被立即返回。最終花費的金額由系統決定，該變量值只是限制它，如果解釋系統需要為其所需的執行操作支付更多的費用，那么BuyExecution指令將導致錯誤。

2、weight：指定要購買的執行時間兩，通常該值大于或等于XCM程序的總權重。

DepositAsset：將剩余的資金存入持有登記冊。實際上，扣除手續費后，我們不知道手上還剩余多少資產，可以在assets中使用通配符All.into()，將剩余資產全部存入beneficiary標識的賬戶中，此處該值為Parent.into()，代表中繼鏈的位置。

來源：金色財經

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