原文標題：《Polkadot 最新進展：技術、治理與應用》
撰文：崔晨
本文對 Polkadot 主網上線以來的進展進行了總結與分析。在技術上，Substrate 更新到了 2.0 版本，Polkadot 平行鏈功能也即將上線。在治理上，Polkadot 的鏈上治理已經開啟，但是大戶權力大和公眾投票率低的問題仍然存在。在生態應用上，已經有近百個基于 Substrate 開發的項目 ，其中最多的在 DeFi 領域。平行鏈的卡槽拍賣是 Polkadot 近期最值得期待的活動，但是平行鏈模式的可持續性還有待觀察。
2020 年 5 月底 Polkadot 上線了首個候選鏈，開始了主網啟動的第一步，之后按照流程迅速推進，6 月份 Polkadot 網路轉為了 NPoS，意味著 DOT 持有者可以進行 staking。7 月份取消了 Web3 基金會 Sudo 權限并開啟了鏈上治理功能，將 Polkadot 的治理權交給社區。8 月份通過提案開啟了 DOT 轉賬功能，未來也將通過提案開啟其他核心功能，例如平行鏈拍賣和 XCMP 等，
在 Polkadot 逐步走向正軌的過程中，很多應用加入了 Polkadot 生態。據 PolkaProject 網站統計，截至 11 月 20 日，與 Polkadot 相關項目的數量為 296 個，目前 Web3 基金會資助了超過 100 個項目，它們絕大多數都與 Polkadot 或 Substrate 相關。本文重點關注 Polkadot 近期尤其是上線之后的進展，共分為技術進展、治理狀況、生態應用和卡槽拍賣四個部分，最后對 Polkadot 的進展進行總結與分析，
技術進展
Substrate 2.0
Polkadot 是一種異構的多鏈架構，采用中繼鏈加平行鏈的形式進行跨鏈，讓鏈與鏈之間進行交互并提高可擴展性，這其中 Substrate 框架扮演了很重要的角色，Substrate 可以理解為通用的集合各種功能的模板，開發者可以選擇調用不同的模塊（pallet）以節約開發時間。Substrate 擁有多層架構，讓開發者有足夠的自由來選擇，除了可插拔的功能選擇外，無分叉的 runtime 升級也是 Substrate 的優勢，一旦 runtime 升級獲得通過，runtime 所處的 WASM Blob 就會更新，網路中的節點將自動同步并遵守新規則，不會出現比特幣或以太坊網路中的硬分叉情況，Polkadot 和生態中的大部分應用都是基于 Substrate 搭建的，使用 Substrate 構建的區塊鏈可以很容易地與 Polkadot 進行跨鏈，否則需要通過轉接橋，
2020 年 9 月，Substrate 上線了 2.0 版本，增加了 70 多個 pallet 和鏈下工作機功能，pallet 的增加意味著可供開發者選擇的功能變多，包括 pallet-contracts、pallet-democracy、pallet-evm、pallet-treasury 等，它們分別在智能合約、鏈上投票、虛擬機遷移和國庫等方面為開發者提供便利，
鏈下工作機（OCW，off-chain workers）可以將鏈外數據安全高效地集成到鏈上，通常這是預言機的工作，但傳統預言機會存在安全、可擴展性和結構效率方面的缺陷。鏈下預言機允許長時間或者不確定結果的任務運行，例如 web 請求、對數據的加密解密和簽名、隨機數生成等，這些任務的執行時間可能比區塊時間要長。出于安全考慮，鏈下工作機在沙盒環境中運行，它們會通過一組 API 與外部通信，
圖 1：鏈下工作機的原理，圖片來源：substrate.dev
Kusama 測試網
在 Polkadot 最初的路線圖中，主網原計劃在 2019 年第四季度上線，但因為種種原因一再推遲，取而代之的是 Polkadot 的測試網 Kusama 在 2019 年 8 月就已推出，并在同年 10 月就上線了 Staking 和鏈上治理等功能，
與其他區塊鏈主網不同的是，Kusama 測試網在 Polkadot 主網上線之后仍然存在，充當先行網路的角色， Kusama 的代幣 KSM 也保留了下來，功能和 DOT 類似，具有風險的功能在上線主網之前，會在 Kusama 網路上運行反饋，例如即將上線的平行鏈卡槽拍賣，會先上線 Kusama 進行實際測試之后才會在 Polkadot 上啟動。在治理設置上 Kusama 要快于 Polkadot， Kusama 上提案通過后 7 天就可以進行部署，由于上線較早而且治理時間短，目前 Kusama 上的提案和驗證節點的數量都多于 Polkadot 主網，
一些項目也會在上線 Polkadot 之前，先上線 Kusama 部署試驗。例如一些項目會選擇先在 Kusama 上進行卡槽拍賣，由于 KSM 的價值要少于 DOT，所以在 Kusama 運行的成本要更少，Kusama 與 Polkadot 功能基本一致，未來會在應用場景上有所區別，Polkadot 創始人 Gavin 曾提到 Polkadot 未來更適用于企業級應用，Kusama 適合創新實驗或初創團隊使用，
表 1：Kusama 與 Polkadot 的對比
由于 Kusama 的卡槽拍賣會優先推出，所以 Kusama 測試網在未來一段時間內的關注度將不亞于 Polkadot 主網。
Rococo 測試網
平行鏈作為 Polkadot 最關鍵的功能之一，目前仍處于開發階段，還未正式上線，Rococo 則是專為測試平行鏈而推出的測試網。Rococo 測試網采用 PoA 授權證明，由 Parity Technologies 控制，目前 Rococo 上線了平行鏈 V1.0 版本，意味著距離主網平行鏈上線又近了一步。
治理狀況
概況
《對 Polkadot 治理機制的研究》（2020 年第 38 期）一文已經對 Polkadot 的治理機制進行了詳細討論，這里只做簡單說明。Polkadot 的治理通過鏈上完成，除了緊急提案外，必須要經過全民公投通過后才可執行，公投的內容可以由公眾提出，也可以由理事會提出，在公眾提案中，得到最多支持的提案（綁定最多 DOT）會參與公投，在理事會議案中，全員通過或多數理事會成員通過的議案可以參與公投。技術委員會可以和理事會一起提出緊急公投，只能在緊急情況下使用。普通的公投每 28 天進行一次，公眾提案和理事會議案輪流進行公投，
在投票后，投票者的 DOT 會在執行延遲期內鎖定，投票者也可以自愿增加 DOT 的鎖定時間，以增加投票權重。公投后的票數統計方法共有三種，根據提案或議案的方式進行選擇。公共提案采用正投票率偏差方式（默認不通過，絕對多數贊成后通過），全員贊成的理事會議案采用簡單多數方式，多數成員贊成的理事會議案采用負投票率偏差方式（默認通過，絕對多數反對后不通過）。為了防止鏈上投票率低引起的操縱問題，Polkadot 還引入了自適應仲裁偏差規則，也就是當投票率較低時，贊成或反對人數比例要更高，提案才能夠通過或否決。
在 Polkadot 治理模型的設計中，理事會是通過投票產生的，處于公投投票和 staking 狀態的 DOT 仍可以用來選舉理事會成員，處于 staking 狀態的 DOT 也可以用來進行公投投票，所以進行 Polkadot 鏈上治理投票不會影響 staking 收益，但是會鎖住流動性，不可進行轉賬交易。
提案內容與投票
目前 Polkadot 共進行了 13 次公投，在正式開啟鏈上投票之前，Polkadot 曾發起了一次關于 DOT 拆分的投票，最終結果是 DOT 被拆分 100 倍。0 號提案于 7 月 20 日開啟，內容為取消 sudo 模塊，隨之而來的 1 號提案是開啟轉賬功能，完善主網功能。2 號提案為公眾主導的增加驗證人數量，4 號提案由于沒有在 polkassembly 添加資訊而被取消，10 號提案是強制轉賬，其余大多是理事會主導的技術升級以及增加驗證人數量。
圖 2：Polkadot 的公投提案結果，圖片來源：polkadot.subscan.io
上圖是 Polkadot 瀏覽器對目前已經啟動的鏈上治理進行的總結。可以看出，投票要求采用絕對多數贊成方式進行的投票很難得到通過，也就是由公眾提案發起的公投要比由理事會發起的公投更難通過，這與 Polkadot 上的投票率較低有關。以第 10 號公投和第 11 號公投為例，第 10 號公投是強制轉賬，被詐騙的用戶希望追回贓款，這項公投是由公眾提案發起的，最終贊成與反對數量分別為 827 萬和 451 萬，贊成率達到了 64.7%，投票率為 1.26%，Polkadot 的正向自適應仲裁偏差規則是當投票率為 75% 時，贊成率 66% 以上才可以通過（下圖所示），很明顯第 10 號提案沒有達到要求絕對多數贊成的要求，所以最終沒有通過公投，
圖 3：Polkadot 的自適應偏差模型，圖片來源：polkadot.network
11 號提案的內容為技術升級，是由理事會全員通過提出的議案，最終贊成數量為 17 萬，反對為 0，投票率是 0.017%，贊成率是 100%，在簡單多數的規則下通過了公投，但同樣存在投票率低的問題，如果未來投票率依舊較低，那么公眾提案如果要得到公投通過，就要達到幾乎全員贊同的程度。在 Kusama 測試網上，最近的總體投票率也均在個位數，說明縮短治理時間（鎖定時間）沒有帶來投票積極性的提高。
這種自適應的投票規則毫無疑問地提高了利益相關者與系統的關系，投票率也與公投內容與合理性有關，但這種方式是否公平以及是否加劇中心化程度還有待觀察。
生態應用
雖然 Polkadot 主網的功能還未完善，但生態中已經涌現了許多應用。根據 PolkaProject 統計，與 Polkadot 相關的項目已經達到了近 300 個，包括基于 Substrate 開發的項目、工具、論壇、錢包等。在所有基于 Substrate 開發的項目中，又可以細分為資產橋、隱私、DeFi、NFT 等領域。下圖是 PolkaProject 總結的 Polkadot 生態總覽，
圖 4：Polkadot 生態總覽，圖片來源：PolkaProject.com
這些項目中有一些受到過 Web3 資助，經常在公開場合被提及，下表是其中的典型項目。
表 2：Polkadot 生態項目簡介
總體上可以看出，Polkadot 的相關應用主要集中在 DeFi，這也是目前全行業最熱門的領域，其他的有數據、隱私和資產橋類。相對于其他公鏈平臺，Polkadot 幾乎沒有關于游戲、預測和社交類的應用，這與 Polkadot 剛上線有關，也因為有些應用在其他公鏈上已經證偽或是跨鏈意義不大。在 DeFi 領域，流動性釋放和 DEX 是最熱門的板塊，Polkadot 中的 DOT 鎖定流動性有多種方式，包括 Staking、治理和卡槽拍賣（治理和其他功能的鎖定不沖突），所以存在釋放流動性的需求，DEX 則是在鏈上進行價值交換必備的應用。
目前 Polkadot 的生態應用幾乎全部都需要基于平行鏈開展業務，沒有上線主網的應用還需要 Polkadot 中繼鏈上的驗證人保證安全，所以這些項目都要參與平行鏈的卡槽拍賣，
卡槽拍賣
Polkadot 作為一個異構多鏈的區塊鏈，中繼鏈和平行鏈都是 Polkadot 中關鍵角色，中繼鏈負責各平行鏈的安全，目前平行鏈還沒有上線，預計在今年底或明年初上線測試網 Kusama，
拍賣方式
Polkadot 的網路資源是有限的，目前最多支持 100 條平行鏈，想要使用平行鏈則需要項目方租用平行鏈卡槽，租用卡槽需要鎖定 DOT，等待租期結束后釋放，卡槽由 Polkadot 官方依次放出，每隔一段時間開放一個，時間間隔不固定，項目方將使用拍賣的形式決定卡槽的租用權利，每個卡槽的租期為 2 年，以半年為拍賣周期，有 6 個月、12 個月、18 個月和 24 個月的時段可以選擇，項目方可以對第 7-12 個月，也可以對第 13-24 個月進行出價。
系統會計算各個時間段的租金總金額，整體租金出價最高一個或多個項目方才能拿到卡槽。也就是如果兩個項目方分別選擇在第一年和第二年使用拍賣的總金額要高于第三個項目方使用兩年的拍賣金額，那么這個卡槽會由這兩個項目方使用，拍賣將采用蠟燭式拍賣的形式，結束的時間不固定。在卡槽拍賣中，策略和鎖定 DOT 的數量同樣重要，
項目方的準備
對于項目來說，基于 Substrate 框架構建并不意味著就可以成為 Polkadot 的平行鏈，同樣需要租賃平行鏈卡槽，租賃鎖定的 DOT 會在租賃期結束后返還，所以租賃成本只是 DOT 的機會成本，Polkadot 允許其他人為項目方存入 DOT，幫助項目方在拍賣中勝出，這就需要項目方設置有效的激勵方式吸引 DOT 持有者，
一般來說，項目方會將自己的 token 獎勵給幫助其進行平行鏈拍賣的用戶，這也叫做平行鏈釋放發行（Parachain Lease Offering，PLO），同樣對于用戶來說，參與 PLO 的成本為鎖定 DOT 的機會成本。目前 DOT 的場景有 Staking、治理、交易和平行鏈租賃，未來還會有一些應用場景，對于 DOT 的長期持有者來說，如果項目方給與 token 的價值要高于參與 staking （目前在 10% 以上）或者某些 DeFi 的收益，會是比較有利的。
在官方資訊中，最初的平行鏈除了以拍賣的方式分發之外，Web3 也會贊助一些公益鏈，包括含有基礎設施或者轉接橋的鏈，例如與智能合約相關的平行鏈，在卡槽使用上可能直接得到 Web3 的幫助，如果沒有成功拿到卡槽，還有幾種方案可以參與跨鏈，使用平行線程和部署到其他已經拿到卡槽的平行鏈上，如果已經擁有自己的主網，還可以通過跨鏈橋轉接到 Polkadot 上，
思考與總結
以上討論了 Polkadot 主網上線以來的進展，在技術方面，Polkadot 更新了 Substrate 2.0，在 Kusama 和 Rococo 測試網上都有相應的技術進展，在治理方面，Polkadot 正式開啟了鏈上治理方案。生態應用的數量有所突破，與此同時，Polkadot 作為最受期待的公鏈之一，市場熱度一直維持較高水平，DOT 的價格變化也可以反映出來，
以太坊 2.0 和 Cosmos 是經常與 Polkadot 比較的兩個項目，以太坊 2.0 解決的是可擴展性問題，采用了和 Polkadot 結構類似的分片模型，由信標鏈加分片鏈組成。Cosmos 則專注跨鏈領域，具體實現方式與 Polkadot 不同，目前以太坊 2.0 至少還有兩年的開發時間，Cosmos 的社區熱度和應用數量都有待提高，相對來說 Polkadot 還是落地程度比較高的項目，
但是，根據目前 Polkadot 的進展，還有一些有待解決的問題。在目前的治理方案中，大戶權力過大和公眾投票積極性不高的問題依然存在，理事會由投票選出，此投票與公投和 staking 不沖突，也就是大戶可以選舉出符合自己意愿的理事會成員，再用自己手中的 DOT 參與公投。雖然這種方式可以讓治理結果表達最大利益相關者的意愿，但會引起治理的中心化問題。此外，在公投投票中，DOT 持有者的投票率很低，在 Polkadot 中，staking 與治理投票互不影響，目前 staking 的質押率在 70% 左右，但公投的投票率卻在個位數左右。投票率低會影響治理的分布式程度，也無法真實地反映所有人的意愿，這可能由于投票的重復操作太復雜，也可能由于用戶對提案內容不了解，無法做出選擇。這就需要 Polkadot 社區內成員加強對治理方式和內容的理解，讓治理發揮最大作用，
Polkadot 平行鏈的上線是未來社區里的大事，平行鏈的卡槽將采用租賃的方式，意味著絕大多數波卡項目都要付出成本（抵押 DOT）換取 Polkadot 上的跨鏈資源，所以借助 Polkadot 中繼鏈安全性進行平行鏈發行的門檻提高了很多。對于大部分項目來說，只有能夠支付得起租賃跨鏈資源成本的項目方才可以借助 Polkadot 的安全性，否則要自行部署節點，這會增加早期項目的啟動難度。目前項目方采用的 PLO 解決方案會存在可持續性的問題，如果 token 分發完畢后，則必須采用其他方式吸引用戶協助拍賣，項目方 token 在平行鏈上線后的價值捕獲能力也存在風險，在平行鏈插槽拍賣競爭激烈的情況下，項目方必須在上線前進行大面積宣傳活動，冷啟動在 Polkadot 生態中將很難存在，如果未來競爭激烈的話，出于對跨鏈資源的爭奪，項目在上線前就會出現“優勝劣汰”的局面，，
不過在 Polkadot 上存在有其他的跨鏈方案，例如平行線程或者集成到其他擁有平行鏈卡槽的項目中，也可以選擇在 Kusama 網路發行來降低成本，目前平行鏈和平行線程的可用程度的區別，以其他方式跨鏈對團隊的負擔還需要在上線后持續觀察。
Polkadot 和測試網的 Kusama 功能差別不大，所以追求不同穩定性的團隊會有不同選擇，但是會造成用戶和社區分散的情況。雖然兩者在技術升級時不會產生分叉，但在最開始兩個社區就分隔開來，這在隱形中造成了社區的分裂，
Polkadot 的目標為平臺的平臺，公鏈之間的跨鏈是其解決的問題之一。對于公鏈來說，默認的跨鏈問題只存在于主流公鏈之間，目前的解決方案不斷出現，Polkadot 如何在眾多跨鏈解決方案中勝出是有待觀察的。Polkadot 還有提高單鏈性能的優勢，現在同樣存在多種提高性能的方案，例如 layer 2 網路，Polkadot 發揮的作用也需要時間考驗，
Polkadot 在企業平臺與公鏈、企業平臺與企業平臺之間跨鏈的想象空間比較大，但是跨鏈的成本與意義也需要進一步考察，《連通公鏈和聯盟鏈的研究》（2020 年第 79 期）中也有討論，目前聯盟鏈與公鏈之間的連通需求并不急迫。
