ATOR:Polkadot丨平行鏈系統架構一覽

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本文作者為Jenner@?PatractLabs?。

這篇文章基于Polkadot的6be14014提交，目的是介紹Polkadot在平行鏈角度上的系統架構。

角色

架構圖

鏈

Relaychain：中繼鏈，負責平臺安全性。Parachain：平行鏈，擁有自己獨立的狀態與業務邏輯，共享中繼鏈提供的安全性。節點

validator：驗證人，負責中繼鏈的出塊，同時驗證來自收集者的證明，與其他驗證人進行共識投票。中繼鏈全節點，需要抵押DOT。collator：收集者，為驗證人收集平行鏈的交易和狀態轉移證明。平行鏈全節點，同時內嵌中繼鏈全節點服務，不一定需要抵押DOT，可以由平行鏈自行激勵。注意，平行線程的collator需要持有DOT，以便參與出塊資格的拍賣。fishermen：漁民，監控驗證人和收集者，檢查無效的候選收據。collator或者validator都可以作為fishermen，需要抵押DOT。

平行鏈節點結構

平行鏈節點主要有以下兩點變動。

四方精創：公司相關區塊鏈技術已應用于多邊數字貨幣橋等場景:金色財經報道，四方精創（300468）在回答投資者提問時表示，公司在Web3.0涉及的區塊鏈、數字貨幣、NFT等方面都擁有技術儲備。相關區塊鏈技術已應用于多邊數字貨幣橋、居民健康卡、供應鏈、健康碼等場景。后續公司會應用積累的經驗攜手客戶積極探索相關技術在金融行業的應用。[2022/11/26 20:46:32]

共識

collator在平行鏈上的角色類似于以往的獨立鏈上的validator。但是collator只提供候選區塊，然后交由中繼鏈上的validator進行共識。所以，平行鏈不再需要自己的共識機制。當然，可以保留對collator的選擇機制。

雙服務

平行鏈節點與以往單鏈節點的不同在于：需要啟動一個中繼鏈全節點服務。內嵌的中繼鏈全節點服務中，包含了overseer與子系統服務，并且將overseer_handle共享給collator，在collator_protocol上注冊為?collator_side。因此，collator能與validator通過overseer進行消息交互，例如傳遞候選區塊相關消息。另外，平行鏈全節點還需要通過內嵌的中繼鏈節點來“跟隨”中繼鏈的出塊。所謂“跟隨”，指的是平行鏈全節點的最佳區塊為中繼鏈上最佳區塊包含的相應平行鏈區塊，終結區塊亦如此。

CNBC：推特的數據工程師團隊被解雇:金色財經報道，兩名自稱推特數據工程師的人士表示已被解雇，目前兩人的身份尚未被核實。（CNBC）據此前報道，當地時間周四晚間，馬斯克已正式完成以每股54.2美元（總價約合440億美元）的價格將推特私有化的交易，并且當天解雇推特首席執行官ParagAgrawal、首席財務官NedSegal和法律政策負責人VijayaGadde。華爾街日報報道稱，馬斯克須向這三人支付逾2億美元的遣散費。[2022/10/29 11:54:59]

中繼鏈節點結構

relay_chain

中繼鏈上除了必須的基礎組件外，比較重要的就是overseer與子系統。

overseer

overseer

Overseer主要有以下功能：

啟動和關閉一系列子系統作為子系統之間的消息總線監聽外部事件，觸發子系統相應任務消息協議

overseer向子系統發送兩種類型的消息：Communication,?Signal。

Communication：子系統之間交互的消息被封裝在Communication類型中，根據被封裝的消息類型傳遞到指定的子系統。例如子系統A向子系統B發送一個消息M：1.A向overseer發送AllMessages::B{M}；2.overseer收到后，向B發送FromOverseer::Communication{M}。Signal：系統消息，例如塊導入、塊終結、關閉子系統，被封裝在Signal中。系統消息會被廣播到所有子系統。子系統

歐洲央行或不打算在12月會議上確定縮表啟動時間:10月28日消息，據知情人士透露，歐洲央行目前并不打算在12月會議上宣布縮表啟動時間。在周四的政策會議結束后，歐洲央行行長拉加德表示，管委會決定在12月“繼續”討論如何減少在常規量化寬松（QE）計劃下購買的債券，并“確定關鍵原則”。溝通縮表框架將使決策者得以在采取行動前讓金融市場做好準備并評估投資者的反應。（財聯社）[2022/10/28 11:50:33]

目前設計上共有18個子系統，其中3個未完全實現。

Collator相關

collation_generation_subsystem：collator在塊更新時生成collationcollator_protocol_subsystem：collation的請求與回應，根據validator/collator的角色執行對應的任務候選區塊共識

candidate_selection_subsystem：觸發對collation的請求，收到collation后請求投票candidate_backing_subsystem：對collation投票，簽署statementstatement_distribution_subsystem：廣播statementpov_distribution_subsystem：廣播PoVapporoval_subsystems(TODO)：在finalize前對候選區塊的再次檢查可用性相關

美聯儲理事沃勒：需要規則以確保對加密貨幣的信心:6月4日消息，美聯儲理事沃勒：需要規則以確保對加密貨幣的信心。（金十）[2022/6/4 4:01:32]

availability_distribution_subsystembitfield_signing_subsystembitfield_distribution_subsystemavailability_recovery(TODO)工具類子系統

candidate_validation_subsystem：驗證候選區塊provisioner_subsystem：提供平行鏈相關的出塊打包數據runtime_api_subsystem：調用runtimeapiavailability_store_subsystem：存儲可用性數據network_bridge_subsystem：與collation相關數據在節點間傳遞的網橋協議chain_api_subsystemmisbehavior_arbitration(TODO)Collator

以平行鏈上的Collator為例，介紹節點如何與子系統協作。

啟動

平行鏈啟動時，build_polkadot_full_node啟動一個中繼鏈全節點，包含overseer和子系統，并且在collator_protocol_subsystem注冊為collator_side。如果要以collator的身份啟動節點，啟動時需要設定--collator，類似于以往獨立鏈設定--validator啟動驗證人節點。follow_polkadot：根據中繼鏈的出塊來更新平行鏈初始化collation_generation_subsystem，在此時注冊collator.produce_candidate，用來生成collation。在collator_protocol_subsystem上注冊Collator所在的para_id。start_collator：polkadot_full_node.client.execute_with(StartCollator}，collator和polkadot_full_node共享一個overseer_handler。準備候選區塊

CurrencyWorks旗下MusicFX平臺發布首款NFT音樂播放器:5月31日消息，區塊鏈平臺提供商、加拿大上市公司Currency WorksInc.宣布旗下Music FX平臺推出首款NFT音樂播放器，該款播放器可以讓那些與Music FX合作的藝術家通過NFT發布新歌，所有音樂歌曲都不會被非法復制或下載，繼而解決了盜版問題。

此外，音樂人可以自行決定NFT發行量，NFT也可以提供給粉絲用于購買歌曲并獲得額外福利。[2022/6/1 3:54:01]

collation_generation_subsystem?啟動后會循環handle_incoming。接受到ActiveLeavesUpdate后handle_new_activations。propose一個候選區塊build_collation：構建候選區塊的Collation開啟wait_to_announce任務，注冊成為StatementListener。當收到validator發來的Statement::Seconded就廣播當前候選區塊request_full_validation_data_ctx?在中繼鏈上獲取輔助驗證的數據ValidationData。task_config.collator?->?produce_candidatecollator_signature_payload簽名生成CandidateReceipt，發送CollatorProtocolMessage::DistributeCollation給collator_protocol_subsystem。通知validator

collator_protocol_subsystem監聽Communication(CollatorProtocolMessage)，process_msg處理消息。收到DistributeCollation后，檢查para_id，然后distribute_collation向validator廣播。determine_core：計算當前平行鏈分配到的coredetermine_our_validators：計算分配到該平行鏈的validator集合，包括當前集合和下一次分配的集合connect_to_validators：同時連接當前validator集合和下一組validatordistribute_collation：檢查collation在active-leaves上，collation沒有在該relayparent上出現連接上新的validator后，在collatorprotocol子系統中handle_validator_connected發送一個CollatorProtocolMessage::Declare給validator，注冊collator如果validator是屬于該平行鏈的驗證人集合，那么advertise_collation，向validator發送CollatorProtocolMessage::AdvertiseCollation?，通知validator準備發送collation了。回應請求

收到validator消息CollatorProtocolMessage::RequestCollationsend_collation：回應validtor。回應的message中包含CandidateReceipt和PoV，發送CollatorProtocolMessage::Collation(request_id,receipt,pov)給validator。由于這是節點間通信，overseer的中繼只能作用于節點內的子系統之間，所以這個消息是被封裝在NetworkBridgeMessage::SendCollationMessage中的，通過network_bridge_subsystem向validator轉發消息。出塊

當中繼鏈上statement被checked后，collator在平行鏈上announce_block，此時為暫時同步。最佳區塊和終結區塊跟隨中繼鏈的出塊。

More

實際上，以上所描述的Collator與子系統的交互也可以說是以Collator角度的平行鏈出塊流程。關于以Validator角度的平行鏈出塊流程將在《平行鏈節點的出塊流程》中介紹。

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