Traditionell funktionierte jede Blockchain als unabhängiges System. Sie konnte nicht mit anderen zusammenarbeiten oder Informationen austauschen. Dies schränkte die Möglichkeit eines gut vernetzten dezentralen Ökosystems ein, bis Polkadot kam. Polkadot ist eine innovative Blockchain-Lösung mit einer einzigartigen Multi-Chain-Struktur, die es Blockchains ermöglicht, in einem integrierten Netzwerk zu interagieren und zu funktionieren. In diesem Artikel besprechen wir Polkadot, seine Funktionsweise und seine verbesserte Version Polkadot 2.0.
Was ist Polkadot?
Polkadot ist eine Blockchain-Plattform der nächsten Generation. Sie konzentriert sich auf die Verbesserung der Interoperabilität zwischen Blockchains. Sie basiert auf einem Multi-Chain-Framework, bei dem Parachains (einzelne Blockchains) zur Validierung von Transaktionen mit der Relay-Chain verbunden sind. Die Relay-Chain ist der Kern der Polkadot-Blockchain. Sie ist für die Sicherheit der Datenübertragung zwischen Parachains verantwortlich. Außerdem können sie über Brücken mit anderen Blockchains kommunizieren und so die kettenübergreifende Interaktion zwischen unabhängigen Blockchains erleichtern.
Anders als die meisten Blockchains, die auf Layer 1 und Layer 2 basieren, hat Polkadot seine Blockchain auf Layer 0 aufgebaut. Sie wurde entwickelt, um einige der wichtigsten Probleme des Sektors anzugehen, darunter Skalierbarkeit und Kompatibilität. Dies trägt dazu bei, dass Blockchains reibungslos funktionieren, und ermöglicht es dem Netzwerk, hochkomplexe Anwendungen zu unterstützen, ohne überlastet zu werden.
Polkadot hat einen Token namens DOT, der als native Währung der Blockchain fungiert. Im Vergleich zu anderen nativen Währungen erleichtert DOT Staking, Belohnungen, Governance, Bonding und mehr. Außerdem verfügt es über ein unbegrenztes Angebot, was eine Tokenversorgung für Aktivitäten wie Bonding und Staking gewährleistet.
Geschichte von Polkadot
Ende 2016 veröffentlichte Dr. Gavin Wood, einer der Mitbegründer von Ethereum und ehemaliger CTO der Ethereum Foundation, ein Whitepaper über Polkadot, das nachholen könnte, was Ethereum vorhatte. Später, im Jahr 2017, war Wood Mitbegründer der Web3 Foundation, einer gemeinnützigen Organisation, die sich auf die Unterstützung der Entwicklung dezentraler Technologien konzentrierte und sich der Aufgabe widmete, bei der Schaffung eines dezentralen Internets namens Web3 mitzuhelfen.
Ein Blockchain-Entwicklungsunternehmen namens Parity Technologies, dessen Mitbegründer ebenfalls Wood war, war für die Entwicklung von Kerntechnologien verantwortlich, darunter das Substrate-Framework für die Polkadot-Blockchain. Für die Verwaltung des Polkadot-Netzwerks war die Web3 Foundation zuständig, während Parity für die Entwicklungen verantwortlich war. Neben Wood waren Robert Habermeier und Peter Czaban maßgeblich an der Erstellung der Blockchain beteiligt.
Beim ICO im Oktober 2017 gelang es Polkadot, in nur zwei Wochen 145 Millionen US-Dollar einzusammeln. Allerdings wurden fast 90 Millionen US-Dollar der durch den ICO eingesammelten Mittel aufgrund einer Sicherheitslücke im Multisig-Wallet-Code dauerhaft eingefroren. Das Team hinter Polkadot bestätigte jedoch, dass es über genügend Mittel für die Entwicklung der Blockchain verfügt.
Im September 2019 wurde Kusama, eine frühe Version des Polkadot-Codes, in einem Canary-Netzwerk gestartet. Jetzt sind Kusama und Polkadot zwei unabhängige Blockchains, und Entwickler testen neue Updates zunächst im Kusama-Netzwerk, bevor sie sie im DOT-Netzwerk veröffentlichen.
Das Polkadot-Netzwerk wurde für einen mehrstufigen Start konzipiert. Die erste Phase der Blockchain wurde im Mai 2020 gestartet. Das Hauptmerkmal der DOT-Blockchain, Parachains, wurde im Dezember 2021 eingeführt. Polkadot 2.0, ein bedeutendes Upgrade des bestehenden Polkadot, wird seit Mai 2024 eingeführt.
Wie funktioniert Polkadot?
Die Relay-Chain ist das Rückgrat der gesamten Polkadot-Struktur, da sie viele Parachains zu einem einzigen Netzwerk verbindet. Sie hat mehrere Funktionen, darunter die Verwaltung der gesamten Kommunikation zwischen verschiedenen Parachains, die Bereitstellung einer sicheren Kommunikation zwischen diesen Chains und die Überprüfung des gesamten Blockchain-Netzwerks. Da das Relay-Netzwerk eine Layer-0-Blockchain ist, unterstützt es außerdem keine Smart Contracts.
Parachains sind unabhängige Blockchains mit eigenen Regeln, eigener Logik und Umgebung. Es handelt sich um Layer-1-Netzwerke, die parallel zur Relay-Chain laufen und über anwendungsspezifische Datenstrukturen verfügen. Dadurch ist eine viel bessere Skalierung innerhalb des Netzwerks möglich und Parachains können mühelos mit anderen Chains interagieren. Darüber hinaus unterstützen sie als Layer-1-Blockchains Smart Contracts und ermöglichen die Entwicklung dezentraler Börsen, dApps, Bridges und mehr. Außerdem leiten sie Blockdaten an das Mainnet weiter, was allgemein als Relay-Chain bezeichnet wird.
Anders als andere Blockchains, die auf Konsensmechanismen wie Proof of Stake oder Proof of Work basieren, verwendet Polkadot Nominated Proof-of-Stake (NPoS). NPoS trägt durch Validatoren, Nominatoren und Collatoren zur Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit bei.
Validierer
Validatoren sind für die Validierung und Sicherung des Polkadot-Netzwerks verantwortlich. Sie validieren Parachains und stellen sicher, dass die Blöcke gemäß den Regeln erstellt werden. Nach ihrer Verifizierung werden Parachains in die Relay-Kette aufgenommen. Sobald alle parallelen Ketten verifiziert wurden, validieren sie die Relay-Kette. Um Validator zu werden, müssen Teilnehmer große Mengen DOT einsetzen, und der erforderliche Betrag, um Validator zu werden, kann sich in Zukunft ändern. Wenn außerdem ein neuer Block zur Relay-Kette hinzugefügt wird, werden 20 % der Blockbelohnungen als Belohnung an die Validatoren verteilt.
Nominatoren
Nominatoren sind ein wesentlicher Bestandteil des Konsensmechanismus in Polkadot. Sie wählen einen zuverlässigen Validator aus, von dem sie glauben, dass er zum Wohle des Netzwerks arbeitet, und investieren ihre DOT-Token bei dem ausgewählten Validator. Als Gegenleistung für die Nominierung eines Validators erhalten sie eine Provision.
Kollatoren
Die Rolle der Collatoren besteht darin, Transaktionen von Parachains zu sammeln und sie in sogenannten Parachain-Blöcken zu organisieren. Dies tun sie, indem sie für jede Parachain und jede Relay-Chain einen vollständigen Knoten haben. Diese Parachain-Blöcke werden an die Validatoren übermittelt, die die Blöcke validieren, und dann werden diese Blöcke in die Relay-Chain aufgenommen.
Polkadot Cross Chain Messaging (XCM)
XCM ist ein Protokoll im Polkadot-Ökosystem, das entwickelt wurde, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Parachains (einzelnen Blockchains) und externen Netzwerken zu erleichtern. Sie ermöglichen es verschiedenen Blockchains, unabhängig von den Zustandsübergangsfunktionen und Konsensalgorithmen Nachrichten und Daten miteinander auszutauschen. Dies ermöglicht es Parachains, ihre eigenen einzigartigen Systemmerkmale zu haben und sich gleichzeitig effizienter und sicherer miteinander zu verbinden.
Polkadot 2.0
Polkadot 2.0 ist ein Upgrade der bestehenden Version, das speziell entwickelt wurde, um die verschiedenen Probleme in Polkadot 1.0 zu lösen. Die vorherige Version hatte viele Probleme, wie z. B. ineffiziente Ressourcennutzung, langsame Blockzeit, Einschränkungen bei der Projektentwicklung, wirtschaftliche Einschränkungen aufgrund von Slot-Auktionen und mehr. Um diese grundlegenden Probleme zu lösen und dem Projekt neue Vitalität zu verleihen, wurde Polkadot 2.0 entwickelt. Das Upgrade bringt neue Funktionen mit sich, wie z.
Asynchrone Unterstützung
Die erste neue Version ist das asynchrone Backing, das die Effizienz der Blockchain verbessern soll, indem es ihre Geschwindigkeit, Zugänglichkeit und Funktionalität erhöht, ohne ihre Sicherheit einzubüßen. Im aktuellen Polkadot 1.0 muss sich jeder Block der Parachains auf den neuesten Block verlassen, um mit Collatoren verankert zu werden, was als Backing bezeichnet wird. Das asynchrone Backing unterbricht diesen Zyklus jedoch, indem es Collatoren ermöglicht, Parachain-Blöcke an historischen Relay-Chain-Blöcken zu verankern. Mit dieser Methode sind Parachains nicht mehr auf die Relay-Chain beschränkt und können ihre Effizienz und Skalierbarkeit drastisch verbessern. Früher musste man lange warten, bis ein Block erstellt wurde, aber mit asynchronem Backing kann ein Block mit einer Geschwindigkeit von 6-12 Sekunden erstellt werden. Darüber hinaus können die Parablocks zwei- bis viermal mehr Daten speichern, sodass Entwickler groß angelegte Anwendungen entwickeln können, ohne sich um die Verzögerung der Blockgeschwindigkeit sorgen zu müssen.
Agile Kernzeit
Um in Polkadot 1.0 eine Parachain zu sichern, müssen Sie sie über eine Auktion leasen. Dabei müssen normalerweise große Mengen DOT eingesetzt werden, was für kleine und mittlere Unternehmen ein großes Problem darstellt. Darüber hinaus produzieren Parachains Blöcke nur im Abstand von 12 Sekunden, was zu einer Verschwendung von Ressourcen führt, da bei geringerem Verkehr leere Blöcke produziert werden können und bei stärkerem Verkehr die Blöcke die Last nicht bewältigen können. Agile Coretime löst dieses Problem, indem es sicherstellt, dass Blockspace-Ressourcen effizient im Netzwerk verteilt werden. Es beseitigt die Eintrittsbarrieren, sodass kleine Unternehmen Coretime in kleinen Mengen kaufen können, und ermöglicht auch Großeinkäufe. Im Vergleich zu Neuaufträgen werden Erneuerungsaufträge bevorzugt, was dazu beiträgt, Parachains vor Preisschwankungen zu schützen.
Ein wesentlicher Vorteil von Agile Coretime besteht darin, dass es Inhaber, die kleine Mengen an DOT-Token besitzen, dazu motivieren kann, ihre eigene Parachain im Netzwerk zu entwickeln. Da es nicht notwendig ist, große Token einzusetzen, um Parachains zu leasen, und man sie direkt kaufen oder leasen kann, wird die Liquidität des Tokens drastisch steigen.
Elastische Skalierung
Im Vergleich zur aktuellen Zuweisung von Ressourcen und Leistung hilft die elastische Skalierung dem Netzwerk, diese auf faire Weise auf alle Parachains zu verteilen. Dies ist besonders nützlich für Parachains, die große Anwendungen entwickeln, deren Arbeitslast und Daten groß wären und mehr Hilfe von der Blockchain und Coretime benötigen, um ihre Skalierbarkeit und Effizienz zu verbessern.
Abschluss
Polkadot hat sich selbst als bahnbrechende Neuerung in der Blockchain-Landschaft vermarktet und einige der tiefgreifendsten Probleme wie Skalierbarkeit, Interoperabilität und Sicherheit gelöst. Parachain- und Relay-Chain-Strukturen ermöglichen es Blockchains, als eigenständige Blockchains zu funktionieren und dabei dieselbe Sicherheit und Interkonnektivität zu nutzen. In Bezug auf Verbesserungen hat Polkadot 2.0 verschiedene Verbesserungen wie asynchrones Backing, agile Coretime und elastische Skalierung gebracht. Basierend auf der bei Polkadot beobachteten Entwicklung besteht das Potenzial, eine vernetzte und dezentralisierte Welt zu schaffen, was es zu einer bahnbrechenden Neuerung in der Web3-Szene macht.
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