ADO:技術解讀：波卡如何在平行鏈之間進行有效的分片？

原文：https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-availability

翻譯：PolkaWorld

Polkadot的可用性和有效性協議使整個網絡能在平行鏈之間有效地分片，同時有著強大的安全性保證。

AnV協議的階段

可用性和有效性協議分為六個階段。

平行鏈階段

中繼鏈提交階段

可用性和不可用性子協議

二級GRANDPA批準有效性檢查

釣魚人反對程序

調用拜占庭式容錯最終性小工具來鞏固鏈

平行鏈階段

AnV協議的平行鏈階段是平行鏈的收集人向當前分配給平行鏈的驗證人提議候選塊的時候。

國內首家社區型食物銀行利用區塊鏈技術解決“余量月餅”問題:金色財經報道，上海長寧區組織了一場“余量月餅大改造”，旨在利用食物銀行解決余量月餅問題。國內首家社區型食物銀行上海綠洲公益發展中心利用區塊鏈技術，建立起了龐大的食物信息數據庫，確保每一份進入循環利用網絡的食物都是安全可靠的，既避免了浪費，也惠及了困難戶。（北京青年報）[2021/9/21 23:39:54]

候選塊是來自平行鏈收集人的新塊，它可能是有效的也可能不是有效的，并且必須經過有效性檢查才能包含在中繼鏈中。

中繼鏈提交階段

驗證人接下來會對照該平行鏈的注冊代碼所提供的驗證功能來檢查候選塊。如果驗證成功，則驗證人會將候選塊傳遞給八卦網絡中的其他驗證人。但是，如果驗證失敗，則驗證人立即將候選塊視為無效。

遼寧省稅務局將引入區塊鏈技術解決繳費電子憑證網上辦理等問題:遼寧省稅務局將繼續加強與相關機構、部門合作，在全省推廣多元化、多渠道繳費方式。從著力提升繳費人滿意度出發，按照“征收險種全覆蓋、征收方式全覆蓋、繳費群體全覆蓋”原則，引入區塊鏈技術，解決繳費電子憑證網上辦理等繳費人普遍關心的問題，并在推廣試點經驗的基礎上，逐步完成城鄉居民基本醫療保險費繳納全省聯網覆蓋，真正實現百姓醫保繳費不出戶，線上辦理享輕松。（遼寧日報）[2020/4/8]

當超過一半的平行鏈驗證人同意特定的平行鏈候選區塊是有效的狀態轉換時，他們會準備候選者收據。候選收據將最終包含在中繼鏈狀態中。這包括：

平行鏈ID

收集人的ID和簽名

父區塊的候選收據的哈希值

塊的擦除編碼片段的Merkle根

動態 | 福建計劃利用區塊鏈技術解決轉口貿易等問題:據福建省人民政府網消息，今日，福建省人民政府發布進一步推進中國（福建）自由貿易試驗區改革創新三十五條措施。其中一條措施為：積極爭取國家外匯管理局支持，利用區塊鏈技術解決轉口貿易和中小外貿企業外匯管理及融資問題。積極推動更多符合條件的臺資保險機構在自貿試驗區內設立保險營業機構。[2018/12/11]

任何發出信息的Merkle根

塊的哈希

區塊執行之前，平行鏈的狀態根

區塊執行后，平行鏈的狀態根

以上信息都是恒定的，但平行鏈的實際PoV塊是可變長度的，對于任何獲得完整PoV塊的人來說，這都是足夠的信息，可以驗證其中包含的狀態轉換。

可用性和不可用性子協議

河南利用區塊鏈技術解決基層公共衛生難題:據人民網消息，從有關方面獲悉，河南通過互聯網區塊鏈技術打造健康服務智慧云平臺，用于解決中國基層公共衛生服務面臨的主要難點。目前，該平臺已在河南周口、平頂山應用于實踐，取得良好效果。據了解，通過上述平臺，醫療衛生部門可以便捷、真實、有效地完成公共衛生居民健康體檢工作。居民則可隨時通過電腦或智能手機查看及打印個人檔案，并可在線向專家醫生咨詢病情或在線預約掛號。[2018/7/16]

在可用性和不可用性子協議階段，驗證人會在網絡中流傳擦除編碼片段。至少1/3+1個驗證人必須報告他們擁有自己的代碼字段。一旦達到驗證人的閾值，網絡便可以考慮使用平行鏈的PoV塊。

擦除編碼

擦除編碼將消息轉換為更長的代碼，從而可以從代碼的子集中恢復原始消息，而無需代碼的某些部分。代碼是原始消息，上面填充了一些額外的數據，從而可以在擦除的情況下重建代碼。

Polkadot的可用性方案使用的擦除代碼類型為Reed-Solomon代碼，該代碼已在區塊鏈行業以外的技術中經受了久經考驗的應用。在光盤行業中可以找到一個例子。CD使用Reed-Solomon代碼來糾正由于磁盤表面不一致而導致的任何丟失的數據。

在Polkadot中，擦除代碼用于保持系統可用的平行鏈狀態，而無需所有驗證人在所有平行鏈上保留制表符。取而代之的是，驗證人共享較小的數據，并可以在1/3+1的驗證人可以提供其各自的數據的假設下，稍后重建整個數據。

注意：為了構造完整的平行鏈狀態數據而必須響應的驗證人的1/3+1閾值對應于Polkadot關于拜占庭節點的安全性假設。

釣魚人

釣魚人是平行鏈的完整節點，與收集人相似，但在與Polkadot網絡的關系中扮演不同的角色。釣魚人將觀察整個過程并確保不包括無效的狀態轉換，而不必像收集人那樣打包狀態轉換并產生下一個平行鏈區塊。釣魚人需要適度質押一部分代幣在中繼鏈上，這與不要求在中繼鏈上必須要有籌碼的收集人不同。如果發現平行鏈生產過程中發生了不當行為，釣魚人將提交無效報告。如果對舉報的不當行為被證明是正確的，他們將得到豐厚的回報，但如果被證明是錯誤的，則可能會失去質押部分權益。因此，釣魚人類似于賞金獵人，他們在完成一項工作時會獲得豐厚的報酬，否則就沒有穩定的報酬。

如何運行一個釣魚人節點

預計與驗證人節點的質押要求相比，運行釣魚人節點的要求會相對適中。在中繼鏈上注冊“釣魚”狀態將需要一定數量的代幣。如果釣魚人提交了不正確的無效報告，則協議可能會大幅Slash這些代幣。Slash風險的存在是為了防止釣魚人向網絡發送垃圾郵件，因為重新建立平行鏈狀態對于中繼鏈來說是昂貴的處理過程。

在需求的硬件方面，功能適中的機器理論上就能夠運行一個或多個平行鏈的完整節點。最大的需求可能是存儲每個被釣魚的平行鏈的數據。但是，諸如prunning之類的改進意味著，維持一個平行鏈的完整節點所需的最終存儲大小將穩定在一個非常高的水平。對RAM和CPU的需求可能會隨著所釣魚的平行鏈的數量而擴展，那么對于釣魚一條平行鏈并且之后會隨之增加釣魚數量，需要一個最低起步配置。每月10或20個cloudinstance就足以開始使用。

注意：Kusama或Polkadot網絡中現在尚無釣魚人！一旦有可能，本文內容將通過設置指南進行更新。

更多資源

LifeofaParachainBlock：由Parity分析師JoePetrowski撰寫的文章，詳細說明了平行鏈區塊必須通過以進行平行鏈驗證的有效性檢查。https://polkadot.network/the-path-of-a-parachain-block/

AvailabilityandValidity：W3F研究團隊的論文，詳細說明了可用性和有效性協議。https://github.com/w3f/research/tree/85cd4adfccb7d435f21cd9fd249cd1b7f5167537/docs/papers/AnV

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