Una descripción general actualizada de Polkadot

2020-09-17 in  Polkadot, Descripción, Gobernanza
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Los investigadores y desarrolladores han estado trabajando para mejorar, actualizar y refinar la plataforma blockchain descentralizada de Polkadot desde que fue concebida por primera vez en 2016 por Gavin Wood. La nueva publicación “Descripción general de Polkadot y sus consideraciones de diseño” amplía el whitepaper original, brindando una revisión completa y actualizada del protocolo.

Polkadot se mencionó por primera vez en 2016 cuando Gavin Wood publicó el whitepaper que describe la visión técnica y los fundamentos detrás de ella.

Gavin señaló que aunque la tecnología blockchain es prometedora, existen problemas que contribuyen a la falta de su implementación en el mundo real de manera significativa. Polkadot tiene como objetivo abordar estos problemas y crear una arquitectura de la cadena de bloques que sea escalable (es decir que pueda crecer con la demanda), donde diferentes cadenas de bloques con diferentes funciones puedan coexistir y comunicarse entre sí en un sólido sistema de seguridad compartido, sentando las bases para la próxima generación de Internet.

El nuevo artículo: “Descripción General de Polkadot y sus Consideraciones de Diseño” amplía el whitepaper, presentando una descripción completa y actualizada de los subprotocolos y componentes de diseño de Polkadot. Algunos de estos se describen aquí.


En pocas palabras

Polkadot es una cadena multi-chain, escalable y heterogénea. Esto significa que consiste en una red de cadena de bloques descentralizada y colaborativa llamada “cadena de relevos” (en inglés “relay chain”) que interactúa con cadenas fragmentadas que se ejecutan en paralelo, conocidas como “parachains”. Estas parachains pueden ser considerados como clientes de la cadena de relevos, cuya finalidad es coordinar y asegurar su correcto funcionamiento.

Gobernanza

Polkadot tiene un sofisticado sistema de gobierno en el que todos los titulares de DOT (token nativo de Polkadot) tienen voz. Las propuestas pueden ser sugeridas por un titular del DOT o por el Consejo. Ambos deben ser acordados mediante un referéndum ponderado.

Todos los titulares de DOTs pueden registrarse para ser considerados para el Consejo. El Consejo está formado por 23 miembros, con un mandato fijo de un mes. Su función es simplemente representar a los stakeholders ​​pasivos, presentar propuestas importantes y, en circunstancias excepcionales, cancelar propuestas indiscutiblemente peligrosas o maliciosas.

Las propuestas del Consejo tienen la ventaja de requerir un número menor de votos a favor para aprobar el referéndum en comparación con una propuesta pública. Las propuestas del Consejo deben ser apoyadas por una estricta mayoría de miembros del Consejo, sin veto. Las propuestas peligrosas o maliciosas solo se pueden cancelar con un voto unánime.

Existe un Comité Técnico (formado por equipos que implementaron o especificaron formalmente el protocolo en Polkadot) con el único propósito de detectar problemas como errores en el código y acelerar las actualizaciones de emergencia o los cambios en la cadena. Estos equipos pueden agregarse o eliminarse por mayoría de votos del Consejo.

El uso de los fondos del Tesoro es controlado en última instancia por todos los titulares de DOTs mediante un referéndum. El Tesoro recauda fondos canalizando algunas de las recompensas del validador (de acuñación) y canalizando una fracción de las comisiones de transacción y recortes (la multa pagada por un validador que actúa de manera maliciosa o incompetente). Estos fondos se utilizan para pagar el buen funcionamiento del sistema y el ecosistema en general (marketing, eventos de la comunidad y divulgación).

Proof of Stake Nominado

El Proof of Stake nominado (En inglés: Nominated proof of stake, NPoS) es una adaptación del Proof of Stake (PoS) en la que un número ilimitado de poseedores de tokens puede respaldar un número grande pero limitado de validadores (se espera que sea del orden de cientos en el comienzo). Los validadores elegidos son responsables de ejecutar la cadena de relevos.

Esto permite una gran cantidad de participación para respaldar a los validadores, mucho más alta que la participación de un solo usuario. Dado que los nominadores comparten las posibles multas y recompensas económicas con los validadores que respaldan, se les incentiva económicamente para elegir validadores con un sólido historial de desempeño y prácticas de seguridad.

Usando un sistema de representación proporcional, cada minoría en el conjunto de nominadores puede elegir una cantidad de validadores en proporción a su participación, sin que hayan minorías subrepresentadas.

Como tal, NPoS no solo es mucho más eficiente que la prueba de trabajo (PoW), sino que también es considerablemente más seguro y descentralizado que los esquemas de PoS sin la delegación de la participación, donde solo unas pocas ballenas (propietarias de una gran cantidad de tokens) pueden convertirse en validadores. .

Para obtener una descripción más detallada de los NPoS en Polkadot, consulte también el artículo académico: “Validator election in nominated proof-of-stake” y el artículo: How Nominated Proof-of-Stake will work in Polkadot publicado en Medium.

Producción de bloques y Consenso

Los validadores elegidos mediante NPoS son responsables de recibir, validar y volver a publicar bloques en la cadena de retransmisión mediante un protocolo de consenso híbrido que divide el dispositivo de finalidad (GRANDPA) del mecanismo de producción de bloques (BABE).

Esta combinación permite 1) finalidad probabilística por BABE debido a su regla de selección de cadena, donde después de cierto tiempo el bloque será finalizado con una probabilidad cercana a uno y 2) finalidad comprobable y determinista por GRANDPA, donde los bloques completados permanecerán como definitivos para siempre.

La combinación de los mecanismos evita la posibilidad de seguir sin saberlo el fork incorrecto (un peligro de finalidad probabilística) y permite la finalización rápida de los bloques, ya que el mecanismo de producción más lento procesa los bloques por separado sin correr el riesgo de que el procesamiento de transacciones sea más lento o se atasque.

Validity and Availability

En resumen, los clasificadores de las parachains producen un “bloque de prueba de validez” (En inglés Proof of Validity o “PoV”) y lo envían a los validadores de parachain, quienes firman su header como válido. Luego se agrega un header con suficientes firmas al bloque de cadena de relevos.

Una vez que se crea un bloque de una parachain, el “blob” de dicha parachain (bloque de PoV y conjunto de mensajes salientes) debe estar disponible por un tiempo para asegurarse de que su validez pueda ser verificada por validadores no adversarios. Para permitir que los validadores garanticen colectivamente la disponibilidad, se utiliza un ‘sistema de codificación de borrado’. Esto distribuye el bloque de PoV a todos los validadores.

Polkadot posee tres niveles para asegurar la verificación de validez.

Primero, cuando el bloque de PoV es verificado por los validadores de la parachain, estos firman y distribuyen los códigos de borrado del ‘blob’ de parachain a cada validador.

En segundo lugar, se espera que los nodos que actúan como ‘pescadores’ (quienes podrían estar funcionando principalmente como clasificadores) notifiquen la invalidez.

En tercer lugar, algunos validadores asignados al azar verifican la validez. Si ocurre un problema importante y el bloque no está disponible para ellos, pueden reconstruir el bloque PoV con un número suficiente de piezas de código de borrado que se distribuyeron en el primer nivel.

Si los validadores ven informes de invalidez proporcionados por otros validadores, el ‘blob’ se puede reconstruir a partir de las piezas de código de borrado distribuidas. Si hay un cierto número de informes de invalidez e informes de que los validadores no tienen la pieza de código de borrado del header del bloque de la parachain en el bloque de la cadena de relevos, dicho bloque no se finalizará.

Si se encuentra algún bloque de parachain no válido en la cadena de relevos, sus validadores se cortan. El costo estimado por obtener un bloque inválido en Polkadot es mayor que el monto de colateral necesario para participar de una sola parachain, actuando como desincentivo.

Si todos los bloques de paracadena a los que hace referencia un bloque de cadena de relevos tienen suficientes informes de validez y no hay desafíos, GRANDPA puede finalizar el bloque de dicha cadena.


Transferencia de mensajes entre cadenas

El paso de mensajes entre cadenas (XCMP Por sus siglas en inglés: “Cross-Chain Message Passing”) permite que los mensajes se pasen entre diferentes parachains de forma segura, rápida, ordenada y sin necesidad de confianza. Uno de los principales objetivos de XCMP es proporcionar un historial coherente para los mensajes que han pasado entre las parachains.

Esto contiene dos partes:

• Historial consistente: los metadatos en la cola de salida de un bloque de parachain se incluyen en la cadena de retransmisión y luego se utilizan para autenticar mensajes por el parachain que recibe dichos mensajes.

• Entrega confiable: los cuerpos de los mensajes correspondientes a estos metadatos deben distribuirse de remitente a destinatario.

El orden de los mensajes se resuelve mediante un mecanismo simple de lista de espera basado en un árbol Merkle para garantizar la fidelidad.

Para obtener más información sobre XCMP, consulte también el esquema de mensajería de Polkadot.

Lee nuestro Paper

Para una presentación más detallada de estos y otros componentes de diseño y subprotocolos, descargue el documento completo aquí.

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