Relay Chain: come Polkadot connette e protegge più blockchain

La Relay Chain è la blockchain centrale della rete multi-chain di Polkadot . Coordina le blockchain connesse, note come parachain, e fornisce sicurezza, consenso e interoperabilità condivisi. Invece di richiedere a ogni parachain di mantenere un set di validatori indipendente, Polkadot consente alle parachain idonee di beneficiare del suo modello di sicurezza condiviso.

Polkadot è stato ideato dal co-fondatore di Ethereum, Gavin Wood, e sviluppato attorno all'idea che blockchain specializzate potessero collaborare anziché operare come reti isolate. La Relay Chain è fondamentale per questo progetto, coordinando l'attività di rete mentre le singole parachain gestiscono le proprie funzionalità specifiche.

Il ruolo della Relay Chain si è evoluto con l'introduzione da parte di Polkadot di miglioramenti alla produzione dei blocchi, alla comunicazione cross-chain e all'allocazione delle risorse. Un cambiamento importante è stata l'introduzione di Agile Coretime, che ha sostituito il modello originale di asta degli slot della parachain con modalità più flessibili di accesso alle risorse di rete.

Origine e storia

2016: Gavin Wood pubblica il white paper di Polkadot, che delinea una rete multi-chain progettata per supportare l'interoperabilità e la sicurezza condivisa.

2017: La Web3 Foundation conduce la vendita dei token di Polkadot, raccogliendo circa 145 milioni di dollari nell'offerta iniziale. Il progetto continua a sviluppare la sua architettura multi-chain.

Maggio 2020: Polkadot lancia la sua Relay Chain con funzionalità limitate e un meccanismo di consenso Proof-of-Authority.

Giugno-luglio 2020: Polkadot introduce progressivamente il suo sistema di selezione dei validatori Nominated Proof of Stake (NPoS) e passa a una governance e a un consenso di rete decentralizzati.

Agosto 2020: Le capacità di governance e di rete di Polkadot si espandono man mano che la rete progredisce verso un modello operativo completamente decentralizzato.

2021: Polkadot conduce aste di slot per parachain, consentendo ai progetti di assicurarsi l'accesso a risorse di rete dedicate. Kusama, la rete canary sperimentale di Polkadot, testa le funzionalità delle parachain e i relativi aggiornamenti.

Dicembre 2021: le prime parachain di Polkadot iniziano a produrre blocchi sulla rete in seguito alle aste iniziali degli slot.

2022–2023: Polkadot continua a sviluppare la sua architettura parachain. Miglioramenti come il supporto asincrono mirano ad aumentare la flessibilità nella produzione di blocchi e la velocità di trasmissione della rete.

Settembre 2024: Polkadot abbandona le aste di slot per parachain a favore di Agile Coretime, consentendo ai progetti di acquistare un accesso flessibile alle risorse di esecuzione della rete.

2025–2026: Polkadot continua a evolvere la sua architettura, l'infrastruttura per gli sviluppatori e il modello di allocazione delle risorse, puntando a migliorare la scalabilità e l'interoperabilità. Gli aggiornamenti specifici devono essere verificati consultando la documentazione tecnica aggiornata della rete.

In parole semplici

1. Il coordinatore centrale: Immaginate un paese con diverse città, ognuna specializzata in attività differenti. Relay Chain funge da infrastruttura di coordinamento che aiuta queste città a operare all'interno di un sistema condiviso, mentre ogni parachain gestisce le proprie funzioni.
2. Sicurezza condivisa: Anziché dover creare una propria rete di validatori per ogni blockchain, le parachain idonee possono beneficiare dell'infrastruttura di validazione condivisa di Polkadot. Ciò riduce la necessità di costruire un sistema di sicurezza indipendente da zero.
3. Blockchain specializzate: Una parachain potrebbe concentrarsi sulla finanza decentralizzata, mentre un'altra potrebbe supportare servizi di identità o altre applicazioni. Ciascuna può essere progettata per il suo scopo specifico, pur connettendosi alla più ampia rete Polkadot.
4. Comunicazione tra le diverse filiere: Il formato Cross-Consensus Messaging (XCM) di Polkadot consente alle blockchain connesse di scambiarsi messaggi e coordinare le azioni. A seconda dell'implementazione, questi messaggi possono supportare attività come il trasferimento di risorse o l'interazione con servizi su un'altra blockchain.
5. Risorse di rete flessibili: Agile Coretime consente alle parachain di accedere alle risorse di esecuzione di Polkadot tramite accordi di acquisto in blocco o su richiesta. Questo sostituisce la precedente dipendenza dalle aste a lungo termine per gli slot delle parachain.

Relay Chain non è progettato per eseguire contratti intelligenti convenzionali o ospitare direttamente ogni applicazione. Il suo scopo principale è coordinare la rete, supportare il consenso e contribuire al funzionamento sicuro delle catene connesse.

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Principali caratteristiche tecniche

Sicurezza condivisa

Polkadot consente alle parachain idonee di beneficiare dell'infrastruttura di validazione della Relay Chain. I validatori partecipano alla sicurezza della rete e alla verifica dei blocchi delle parachain, riducendo la necessità per ogni catena connessa di stabilire un proprio set di validatori indipendente.

La sicurezza condivisa non elimina ogni rischio. Applicazioni, smart contract, bridge esterni e singole implementazioni di parachain possono comunque contenere vulnerabilità.

Proof of Stake nominato (NPoS)

NPoS è il meccanismo di selezione e staking dei validatori di Polkadot. I possessori di DOT possono nominare i validatori supportandoli con la propria quota di partecipazione, nel rispetto delle regole della rete. I validatori sono responsabili della partecipazione al processo di consenso e dell'esecuzione dei compiti assegnati alla rete.

BABE

Il protocollo BABE (Blind Assignment of Blockchain Extension) di Polkadot determina quali autorità possono produrre blocchi durante specifici intervalli di tempo.

NONNO

GRANDPA (GHOST-based Recursive ANcestor Deriving Prefix Agreement) è il meccanismo di finalità di Polkadot. Aiuta a stabilire quali blocchi sono stati finalizzati, integrando il ruolo di BABE nella produzione dei blocchi.

Messaggistica di consenso incrociato (XCM)

XCM è un formato per la comunicazione di istruzioni tra sistemi di consenso. Consente alle blockchain connesse di coordinare operazioni cross-chain, inclusi trasferimenti di asset e chiamate a servizi su altre blockchain. La consegna effettiva dei messaggi dipende dall'infrastruttura di messaggistica e di rete sottostante.

Coretime agile

Agile Coretime è il sistema flessibile di Polkadot per l'assegnazione dell'accesso alle risorse di esecuzione, note come core. I progetti possono acquistare coretime in blocco per un periodo definito o utilizzare accordi on-demand laddove supportati. Questo offre alle parachain un'alternativa al modello originale di asta degli slot.

Parachain e collatori

Le parachain sono blockchain specializzate connesse a Polkadot. I collator gestiscono i dati delle parachain, raccolgono le transazioni e producono blocchi candidati con le informazioni necessarie per la validazione. I validatori della Relay Chain assegnati verificano la validità dei blocchi delle parachain secondo le regole del protocollo.

Vantaggi e svantaggi

Risk Management

Affidabilità di rete

Monitora lo stato di salute della Relay Chain e delle parachain collegate utilizzando esploratori di rete affidabili e risorse di monitoraggio ufficiali di Polkadot. Le interruzioni di rete possono influire sulla disponibilità dei servizi che dipendono da esse.

Rischi relativi al validatore e allo staking

Prima di nominare validatori o partecipare allo staking, è fondamentale comprendere il funzionamento della selezione, dello staking e dello slashing. Le prestazioni dei validatori e le regole del protocollo possono influenzare l'esito dello staking.

Transazioni cross-chain

Prima di avviare trasferimenti cross-chain, verifica la blockchain di destinazione, l'asset e i dettagli della transazione. Assicurati che l'applicazione e il percorso di messaggistica supportino l'operazione prevista.

Sicurezza dei contratti intelligenti e delle applicazioni

Non dare per scontato che un'applicazione sia sicura solo perché opera su una rete con sicurezza condivisa. Esaminare, ove opportuno, le verifiche di sicurezza disponibili, le divulgazioni del codice e la documentazione sui rischi.

Costi del tempo di elaborazione

I progetti che si basano su Polkadot dovrebbero valutare se l'utilizzo di coretime a consumo o su richiesta sia più adatto ai loro carichi di lavoro. I costi e i requisiti di risorse possono variare in base alla domanda di rete e agli aggiornamenti del protocollo.

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Esempi del mondo reale

1. Parachains a pois

Scenario: Un progetto desidera sviluppare una blockchain dedicata alla finanza decentralizzata, al gaming o ad un'altra applicazione specializzata.

Implementazione: Il progetto sviluppa una parachain e la collega a Polkadot nel rispetto dei requisiti tecnici e di allocazione delle risorse della rete.

Risultato: la parachain può concentrarsi sulla propria applicazione beneficiando al contempo dell'infrastruttura e del modello di sicurezza condiviso disponibili tramite Polkadot.

2. Kusama come rete canarino

Scenario: Gli sviluppatori desiderano testare le nuove funzionalità della blockchain in un ambiente di rete reale prima di considerarne l'utilizzo in Polkadot.

Implementazione: Kusama opera come una rete separata con una propria Relay Chain, governance, validatori e token nativo, KSM.

Risultato: Gli sviluppatori possono testare gli aggiornamenti di rete e le funzionalità delle parachain in un ambiente separato. Kusama non è semplicemente una testnet e le attività che vi si svolgono comportano ancora rischi economici reali.

3. Comunicazione tra catene

Scenario: Un'applicazione su una parachain deve interagire con un servizio o una risorsa su un'altra blockchain connessa.

Implementazione: Le catene utilizzano XCM e la relativa infrastruttura di messaggistica per coordinare l'operazione.

Risultato: L'applicazione è in grado di supportare funzionalità cross-chain senza che ogni interazione richieda l'utilizzo di un bridge di terze parti convenzionale. Le effettive garanzie di sicurezza dipendono dalle blockchain e dai meccanismi di messaggistica coinvolti.

4. Agile Coretime

Scenario: Un progetto blockchain necessita di accedere alle risorse di esecuzione di Polkadot, ma non vuole dipendere dal modello originale di asta degli slot della parachain.

Implementazione: Il progetto valuta l'utilizzo di risorse di rete in blocco o su richiesta, a seconda dell'attività prevista e dei requisiti tecnici.

Risultato: Il progetto dispone di modalità di accesso alle risorse di rete più flessibili, con l'opzione più appropriata a seconda del carico di lavoro, dei costi e della disponibilità.

Termini correlati

• Parachain: Una blockchain specializzata connessa a Polkadot che può beneficiare delle sue caratteristiche di sicurezza e interoperabilità condivise.
• Proof of Stake nominato (NPoS): Meccanismo di staking e selezione dei validatori di Polkadot.
• Messaggistica di consenso incrociato (XCM): Un formato utilizzato per esprimere messaggi tra sistemi basati sul consenso.
• Tempo centrale Agile: Il sistema di Polkadot per l'allocazione delle risorse di esecuzione tramite accordi flessibili di coretime.
• TESORO: Il protocollo responsabile della produzione di blocchi su Polkadot.
• NONNO: Il protocollo responsabile della definizione della finalità del blocco.
• PUNTO: Il token nativo di Polkadot, utilizzato per funzioni quali lo staking e la governance, nonché per l'acquisto di coretime.
• Kusama: Una rete blockchain separata che funge da rete di monitoraggio per le tecnologie correlate a Polkadot.

FAQ

D: Cos'è una Relay Chain nella blockchain?

Una Relay Chain è una blockchain centrale che coordina le blockchain connesse e fornisce infrastruttura e sicurezza condivise. In Polkadot, supporta il consenso, la validazione delle parachain e il coordinamento della rete.

D: Qual è la differenza tra una Relay Chain e una parachain?

La Relay Chain coordina la rete più ampia e fornisce sicurezza condivisa. Una parachain è una blockchain specializzata ad essa connessa, progettata per gestire le proprie transazioni e funzioni specifiche dell'applicazione.

D: La Polkadot Relay Chain è in grado di eseguire contratti intelligenti?

La Polkadot Relay Chain non supporta l'esecuzione di smart contract convenzionali. Gli sviluppatori possono distribuire applicazioni su blockchain compatibili, incluse quelle che offrono funzionalità per gli smart contract.

D: Come fa Relay Chain a proteggere le parachain?

Polkadot utilizza un modello di sicurezza condiviso in cui i validatori di Relay Chain partecipano alla verifica dei blocchi delle parachain. Ciò consente alle parachain idonee di beneficiare dell'infrastruttura di validazione di Polkadot, anziché dipendere interamente da un set di validatori indipendenti.

D: Qual è la differenza tra XCM e Relay Chain?

La Relay Chain è una blockchain responsabile del coordinamento della rete Polkadot. XCM è un formato di messaggio che consente a diversi sistemi di consenso di esprimere istruzioni tra le blockchain. Essi svolgono funzioni diverse all'interno della rete.

D: Polkadot utilizza ancora le aste di slot parachain?

Nel settembre 2024, Polkadot ha abbandonato il modello originale di asta per slot parachain. Agile Coretime ha introdotto modalità più flessibili per accedere alle risorse di esecuzione della rete.

D: Cosa succede se la Relay Chain subisce un'interruzione?

Un'interruzione può influire sulla validazione, la finalità e il funzionamento delle parachain che dipendono dalla Relay Chain. Gli effetti precisi dipendono dalla natura dell'interruzione e dall'architettura delle catene connesse.

D: Cosmos ha una Relay Chain?

Cosmos utilizza un'architettura diversa. Cosmos Hub facilita l'interoperabilità all'interno dell'ecosistema, anche attraverso il protocollo Inter-Blockchain Communication (IBC), ma le blockchain connesse non ereditano automaticamente un set di validatori condiviso nello stesso modo delle parachain di Polkadot. Cosmos supporta anche accordi di sicurezza condivisa, quindi il confronto dipende dalla specifica blockchain e configurazione.

Conclusione

La Relay Chain è una componente fondamentale dell'approccio di Polkadot all'interoperabilità blockchain e alla sicurezza condivisa. Coordinando parachain specializzate, supportando il consenso e consentendo la comunicazione tra blockchain, aiuta più blockchain a operare all'interno di un ecosistema interconnesso.

Il passaggio di Polkadot ad Agile Coretime dimostra anche come il suo modello di allocazione delle risorse si sia evoluto rispetto alle aste di slot parachain originali. Tuttavia, la sicurezza condivisa e l'interoperabilità non eliminano ogni rischio tecnico o economico. Sviluppatori e utenti devono comunque valutare la sicurezza delle applicazioni, le prestazioni dei validatori, le operazioni cross-chain e i costi di rete.

Questo articolo ha scopo puramente informativo e non costituisce consulenza finanziaria. Le reti e gli asset di criptovalute comportano rischi significativi.

fonti

• Polkadot Wiki: Architettura
• Documentazione per sviluppatori Polkadot: Panoramica sulla catena di relè
• Documentazione per sviluppatori Polkadot: Panoramica sulle parachain
• Documentazione per sviluppatori Polkadot: Agile Coretime
• Polkadot Wiki: Agile Coretime
• Documentazione per sviluppatori di Polkadot: Prova del consenso degli stake