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

Polkadot 是一个创新的多链区块链平台，旨在实现不同区块链之间的互操作性和共享安全性。本文将详细探讨Polkadot 的安全机制，特别关注其核心（core）和链上（on-chain）系统如何为 rollups 提供共享安全，以及平行链协议如何确保整个网络的可用性和有效性。

Polkadot 的安全架构

Polkadot 的安全机制依赖于其独特的核心和验证者（validators）系统。Polkadot 的平行链（parachains）通过核心与中继链（relay chain）连接，每个核心由一个由 5 个验证者（dots）组成的小组守护，这些小组每分钟在核心之间轮换，并每 4 小时更换一次成员。

一级链（L1）向核心发送带有一些证明的区块候选（block candidates）。当核心中的3/5 验证者接收并验证数据后，L1 区块候选被备份到 Polkadot 中继链。（图中：橙色，R1）

此后，核心被占用（图中：红色），备份者会分发一些纠删码（用于重构信息以便进一步检查和处理争议）和区块候选回执（CR，记录到中继链中）给核心外的验证者。

Polkadot 的 BABE（区块生产算法）会选择一个区块作者，将区块候选回执包含在后续的中继链区块中（图中：蓝色，R2），核心变为可用状态，用以接收后续候选信息进行备份。

在没有异步支持的 Polkadot 1.0 版本中，L1 区块每 12 秒被纳入中继链，核心验证者执行时间为 0.5 秒。

在 Polkadot 1.0 中，一个 L1 链可以占用一个核心最多 2 年。

平行链协议概述

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

平行链协议通过一个可以重复并行进行的过程，将一个平行链的区块从创建到纳入中继链。该协议允许网络高效分片，同时保持强大的安全性保证。Availability and Validity（AnV）协议从可用性和有效性的角度描述了平行链协议。

主要角色

验证者（Validators）：负责验证平行链区块的有效性证明（PoV），确保在指定时间段内 PoV 的可用性。验证者在链上有保证金，行为不端时可能被部分或全部没收。

收集者（Collators）：创建 PoV 供验证者检查。创建 PoV 需要熟悉特定 parachain 的交易格式和区块创作规则，并拥有完整的状态访问权限。

平行链协议的主要阶段

纳入流程（Inclusion Pipeline）：收集者将平行链区块（parablocks）连同 PoV 发送给验证者。验证者检查 parablocks 是否遵循状态转换规则，并签署结果。获得足够正面结果后，区块被备份并纳入中继链，但仍需批准。

审批过程（Approval Process）：验证者进行额外检查，如果通过，平行链区块会被批准。

数据可用性和有效性协议（AnV）

AnV 协议从另一角度审视平行链协议，强调 parablock 在纳入最终中继链前必须是可用和有效的。分为五个阶段：

纳入流程中的三个阶段：平行链阶段、中继链提交阶段、可用性和不可用性阶段。

批准流程中的两个阶段：任务分配和二级（有效性）检查、链选择。

Polkadot 通过其核心和验证者系统，以及平行链协议，提供了强大的安全机制，确保网络的高效运作和区块的有效验证。随着技术的发展和协议的不断优化，Polkadot 有望在区块链互操作性和共享安全性领域继续发挥重要作用。

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