作者：Filippo Franchini，Web3 Foundation，編譯：OneBlock+

Polkadot 是一個創新的多鏈區塊鏈平臺， 旨在實現不同區塊鏈之間的互操作性和共享安全性。 本文將詳細探討 Polkadot 的安全機制， 特別關注其核心（core）和鏈上（on-chain）系統如何為 rollups 提供共享安全， 以及平行鏈協議如何確保整個網絡的可用性和有效性。

Polkadot 的安全架構

Polkadot 的安全機制依賴於其 獨特的核心和驗證者（validators）系統。 Polkadot 的平行鏈（parachains）通過核心與中繼鏈（relay chain）連接， 每個核心由一個由 5 個驗證者（dots） 組成的小組守護，這些小組每分鐘在核心之間輪換， 並每 4 小時更換一次成員。

一級鏈（L1）向核心發送帶有一些證明的區塊候選（block candidates）。 當核心中的 3/5 驗證者 接收並驗證數據後，L1 區塊候選被 備份到 Polkadot 中繼鏈。 （圖中：橙色，R1）

此後， 核心被佔用 （圖中：紅色）， 備份者會分發一些糾刪碼 （用於重構信息以便進一步檢查和處理爭議）和區塊候選回執（CR，記錄到中繼鏈中） 給核心外的驗證者。

Polkadot 的 BABE（區塊生產算法）會選擇一個區塊作者， 將區塊候選回執包含在後續的中繼鏈區塊中（圖中：藍色，R2），核心變為可用狀態， 用以接收後續候選信息進行備份。

在沒有異步支持的 Polkadot 1.0 版本中， L1 區塊每 12 秒被納入中繼鏈，核心驗證者執行時間為 0.5 秒。

在 Polkadot 1.0 中， 一個 L1 鏈可以佔用一個核心最多 2 年。

平行鏈協議概述

原文：https://wiki.polkadot.network/docs/learn-parachains-protocol

平行鏈協議通過一個可以重複並行進行的過程，將一個平行鏈的區塊從創建到納入中繼鏈。 該協議允許網絡高效分片，同時保持強大的安全性保證。 Availability and Validity（AnV）協議從可用性和有效性的角度描述了 平行鏈 協議。

主要角色

驗證者（Validators） ：負責驗證平行鏈區塊的有效性證明（PoV）， 確保在指定時間段內 PoV 的可用性。 驗證者在鏈上有保證金， 行為不端時可能被部分或全部沒收。

收集者（Collators） ：創建 PoV 供驗證者檢查。 創建 PoV 需要熟悉特定 parachain 的交易格式和區塊創作規則， 並擁有完整的狀態訪問權限。

平行鏈協議的主要階段

納入流程（Inclusion Pipeline） ：收集者將平行鏈區塊（parablocks）連同 PoV 發送給驗證者。 驗證者檢查 parablocks 是否遵循狀態轉換規則，並籤署結果。 獲得足夠正面結果後，區塊被備份並納入中繼鏈，但仍需批准。

審批過程（Approval Process） ：驗證者進行額外檢查， 如果通過，平行鏈區塊會被批准。

數據可用性和有效性協議（AnV）

AnV 協議從另一角度審視平行鏈協議， 強調 parablock 在納入最終中繼鏈前必須是可用和有效的。 分為五個階段：

• 納入流程中的三個階段 ：平行鏈階段、中繼鏈提交階段、可用性和不可用性階段。

• 批准流程中的兩個階段： 任務分配和二級（有效性）檢查、鏈選擇。

Polkadot 通過其核心和驗證者系統，以及平行鏈協議，提供了強大的安全機制， 確保網絡的高效運作和區塊的有效驗證。隨著技術的發展和協議的不斷優化， Polkadot 有望在區塊鏈互操作性和共享安全性領域繼續發揮重要作用。