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深度对比 Polkadot 与以太坊 天王对决?

背景概述

Polkadot 作为2020年备受关注的区块链项目,在过去的夏天可谓是万众瞩目,除了在短短72小时即完成了价值约为4330万美元的又一轮募资(获得约3982.07枚比特币),还包括 Polkadot主网的顺利上线以及成功开通了 DOT 的转账功能,正因如此,基本面的配合让 Polkadot 成为了区块链领域又一热议话题。

很多时候我们都会声称 Polkadot 是又一真正的区块链“天王级”项目,而上次获得这一称呼的大部分项目都已经成为了往事,除了像以太坊、比特币这样的巨头,哪怕曾经风风光光的 EOS 也从当初的“天王”变成了吐槽对象。

而当我们谈到 Polkadot 的时候,大部分人都会拿以太坊相比较,原因很简单,毕竟 Polkadot 的创始人之一 Gavin 博士曾经还是以太坊的联合创始人,也是以太坊黄皮书的撰写者。面对出自Gavin 博士之手的以太坊,如今已成为了全球第二大的区块链项目,其数字资产 ETH 也成为了全球市值第二大的加密货币。

这也是为什么 Polkadot 被给予厚望的原因,中国有句老话叫“以铜为镜,可以正衣冠;以史为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。”,如果 Gavin 博士能够缔造一个以太坊神话,那么 Polkadot 自然不容小觑。

可能大部分人都知道 Polkadot 瞄准了以太坊的地位,但却并不知道 Polkadot 与以太坊究竟有什么区别,也不知道 ETH2.0 是否会成为 Polkadot 的强劲对手,为此,我们尝试从各个维度为大家拆解 Polkadot 与以太坊究竟有何区别,供大家学习了解。

几大维度对比

团队对比

Polkadot 的创始人 Gavin 博士作为曾经的以太坊 CTO,是最了解以太坊技术的人之一,对以太坊有多项里程碑式的贡献:

  • 完成了以太坊 C++ 版客户端的d最初原型 PoC-1(Proof of Concept-1);

  • 撰写了以太坊的技术黄皮书 Yellow Book,并在其中提出了以太坊虚拟机(EVM)的概念,奠定了智能合约开发的基础;

  • 他还发明了专门面向智能合约的开发语言 Solidity;

  • 几乎以一己之力开发了以太坊最早的 C++ 版本客户端 cpp-ethereum

2015年,Gavin 离开了以太坊,创立了 Parity Technologies 公司,并第一个用Rust语言写成了以太坊客户端,这也是以太坊最快速、最轻便的客户端,而 Parity Technologies 也是 Polkadot的核心研发技术团队。

之后2016年,Gavin 创建了 Web3 基金会,并发起了 Polkadot 项目,Polkadot 是 Web3 基金会的旗舰项目,Web3 基金会是 Polkadot 背后的主要组织机构。Web3 基金会正在与同类中最好的实体合作构建 Polkadot,委托了5个优秀的区块链开发团队包括 Parity Technologies、ChainSafe、Soramitsu、Polkadot JS 以及一百多位开发者,共同促进 Polkadot 的开发。

因此从团队构成来说 Polkadot 和以太坊可谓是有着深远的联系,尤其是从创始人之间的关系说起更显得颇为“传奇”。

而作为以太坊的核心人物,年仅27岁的 Vitalik Buterin(人称“V神”)也一直在引领着以太坊的后续开发,包括重要的以太坊2.0升级。尽管 Gavin 后来没有在以太坊社区贡献代码了,但其早期的参与为以太坊的实现做出了巨大努力,这也是为什么我们经常还会在一些行业重要的大会上看到二人的身影,因为他们都是区块链的早期行业建设者,当然也可能是行业未来的引领者。

小结:

本节重点介绍了 Polkadot 团队,让大家更清楚地了解 Polkadot 与以太坊的一些渊源,而以太坊与 Polkadot 在诸多设计层面的相同和不同之处也受到此渊源的影响。

技术对比

正如 Gavin 回忆起在以太坊团队时的经历:“以太坊对我来说是一个实验,一个验证技术是否可行的产品原型。以太坊也是我的学校,我从这个学校毕业了,我想尝试做更多的事情。”

在技术层面上 Polkadot 确实有许多对以太坊做参考的地方。但是两者在技术方面依然有着较大的不同,下面我们一一对比下:

2.1 分片技术

ETH:

首先是分片技术,它是以太坊提高性能的关键技术,如何理解分片呢?首先我们需要明白,现在的以太坊有什么性能问题。

简单理解的话,如果把以太坊比作是一条高速公路,而公路上的各种车辆,就是以太坊上的各类资产的交易,以太坊的情况就是这条高速公路的收费站只有一个窗口,并且处理速度比较慢,每分钟允许通过的车辆(交易)比较少,大概是每秒钟几十辆,一旦车稍微多一点,收费站就开始堵车了。不管是 2017 年火热的加密猫,还是今年火热的 DeFi,都造成了以太坊拥堵,不仅转账时间增加,转账费用也变高了很多。

那么,分片技术,就好比是这个收费站同时新增加了几十上百个窗口,分别处理不同的车辆(交易),极大的提高了整体的处理速度。

具体实际情况是,每个运行以太坊网络的节点都必须处理通过网络传输的每一笔交易。这使得区块链因每个区块都有很多的验证而具有很高的安全性,但同时这也意味着以太坊的速度会受到节点数量的影响,节点越多速度越慢。

假如以太坊现在总共有一千个节点,那么一万笔交易需要这一千个节点每个节点都要处理一遍,一个节点处理完之后再交给另一个节点处理,这是串联的工作方式。对于单个节点来说,不仅处理交易的数量很多,还得排很久的队,最长要排一千名了,效率非常低。

那么分片,顾名思义,把整个网络的节点划分为不同的叫做分片的区域,假如把一千个节点分成五十个分片,这一万笔交易分别交给不同的分片处理,这样对于单个节点来说处理的数量就从一万个变成了几百个,这是并联的处理方式。对于单个节点来说,处理交易的数量被分拆,减少了许多倍,同时排队的数量也少了,极大的提高了整个网络的处理交易的吞吐量。

分片是能在没有提高节点硬件要求且没降低去中心化程度的情况下,实现网络性能和容量的大幅提升的一种优秀的扩容方案。

Polkadot:

而分片技术也启发了 Gavin 博士,正如他在一次访谈时曾提到了 Polkadot 的设计思路: 

Polkadot 的设计逻辑并没有直接联想到互操作性(跨链)。我们在等以太坊的分片技术推出。但分片一直没有实现,现在也没有推出。因此我想自己做一个扩展性更强的“以太坊”,在设计过程中将分片概念推到了一个比较极端的程度,就干脆不要分片了,设计独立的链就行。这样设计的话,不同链之间就可以互相传递信息,最终的结果是通过一个共享的共识层面来实现通信。  

所以以太坊分片的情况是每个分片由许多节点组成,并且分片之间需要信息互通,而把每个分片做到极致,变成一条链,不同链之间的互通就是 Polkadot 的跨链了。所以,Polkadot 某种意义上讲是以太坊分片的进化版。

小结:

由于以太坊各个分片都是相同的,而 Polkadot 各个分片可以是不同的,所以以太坊是同构分片,Polkadot 是异构分片,这是两者分片技术最大的区别之一。

2.2 系统升级:

以太坊 2.0 的升级将遵循常规的硬分叉流程,要求验证人升级其节点以实现协议更改。

Polkadot 使用 Wasm 元协议,首创无需硬分叉就可以实施链升级和成功的提案。

小结:

现有的区块链升级都是需要用硬分叉的方式。硬分叉,是指节点新升级的版本与未升级的旧版本不兼容,就会分成新旧两条链。而硬分叉如果不顺利的话,会带来许多影响,比如社区分裂,项目拆分,算力骤降,交易回滚,双花问题,重放攻击等等。而 Polkadot 开创性地实现了升级无需硬分叉,不用担心上述问题。

治理对比

ETH:

未升级前的以太坊主要依靠链下治理,例如 Github 讨论、All Core Devs call 和 Ethereum Magicians 来制定有关该协议的决策。

Polkadot:

而 Polkadot 使用了一种较为复杂的治理机制,可以在所有利益相关者的最终要求下随时间优雅地进化,最终目标是确保大多数利益相关者始终能够控制网络,也就是“Polkadot 网络的发展由 DOT 持有人决定”。

具体流程来说,Polkadot 将活跃的 DOT 持有者和理事会组成一个管理组,对网络升级进行决策。不管提案是由公众(DOT 持有人)还是理事会提出的,最终都要经过全民公投,让所有DOT 持有者(按 Stake 比例决定权重)做出决定,真正意义上践行了持币者掌控社区的权利。

经济模型对比

ETH:

当前阶段的以太坊仍处于 PoW 阶段,因此建立在以太坊上应用的每一个操作需要支付ETH,包括转账、智能合约中每一步操作,同时也防止了恶意程序的攻击,而 Gas 费将直接给到矿工,作为其运行节点的收入(主要来源于 ETH 的增发,通货膨胀率超5%)。

而升级到以太坊2.0后,参与者获得增发 ETH 的方式由挖矿转为参与 Staking,预计其通胀率理论上最低可降至0.24%。PoS 的好处在于,它能使我们尝试尽可能少的增发 ETH,同时更容易地保护网络的安全,这反过来使ETH成为一个更好的价值储存。

Polkadot:

Polkadot 除了原始的发行量以外(拆分前1000万枚),还通过一套 NPoS 的共识机制进行通货膨胀的增发,以奖励 Polkadot 网络的众多参与者。DOT 的用途上,Polkadot 希望有 50% 的 DOT 被抵押到 NPoS 共识系统,30% 的 DOT 用于平行链插槽拍卖,20% 的 DOT 在交易市场上流通。而在通胀率上,Polkadot 希望是每年 10%(实际低于,动态调整),在 50% 的抵押率中,抵押 DOT 的平均年化收益为 20%。

Polkadot 除了发行和通货膨胀的增发以外,还增加了回收再利用和销毁的机制,交易费用、节点惩罚和一部分增发的 DOT 会回流到一个资金池——财政部(Treasury,我们会在第六点的生态系统支持对比中详细介绍),进行 DOT 的在分配和销毁。

小结:

以太坊的经济模型,主要是为了维护网络稳定出发,而 Polkadot 的经济模型则是把生态建设和治理也考虑进去了,使得 Polkadot 的运转很像去中心化的联邦,其经济模型不再简单的考虑分发和惩罚节点作恶,而是像国家机器一样运转,收税、增发货币并有机地使用数字资产用于 Polkadot 的生态建设。

共识机制对比

ETH:

创立至今的以太坊主要采用 PoW 的机制(与比特币一样),但 ETH2.0 的目标是让以太坊成为PoS 的共识机制,为的是要减少工作证明产生新区块时所花时间过长,以及需要大量算力造成资源浪费的问题,预计未来仅需 32 个 ETH 即可成为验证人。

在阶段 0(只是信标链,没有分片)中,我们可以在一台机器上处理数千个验证器。但阶段1之后可运行的验证器数量取决于电脑的性能,主流笔记本电脑应该可以轻松地处理一个验证器,并最大可处理 2-10 个验证器。在阶段 0 中,这意味着每 6 分钟,信标链将选择可用的验证者,而在接下来的 6 分钟内组成一个委员会。在阶段1,信标链将为 1024 个分片指定一个验证者委员会(每个分片提供256个验证人)。

Polkadot:

而 Polkadot 采用了独特的 NPoS 机制(提名权益证明),相较于一般的 PoS 机制更加公平,减少了寡头效应的出现。Polkadot 的 NPoS 从较小的集合中选择验证人,从而使较小的持有者可以提名验证人来运行基础结构,同时仍然可以获得系统的收益,而无需运行自己的节点,相对于 ETH2.0 的成本更低,效率更高。

小结:

以太坊 2.0 会从 PoW 机制转到 PoS 机制,能大幅提高效率,也节省了资源,但是以太坊 2.0 的 PoS 机制并未做过多的创新,所以也会遇到一般 PoS 机制所遇到的问题,比如富有的节点会变得更加富有,强者恒强,形成新的巨头,项目不那么去中心化。

而 Polkadot 在共识机制层面就考虑了要避免出现这些通常的 PoS 机制问题,于是创新推出新的NPoS 机制,这种机制中最终奖励结果不是根据 Staking 的数量,而是依据每个被选出节点实际出块的工作量计算,比没有质押委托、且只有少数拥有大量通证的人才能做验证人的 PoS 机制更安全,且更去中心化。

生态系统支持对比

ETH:

以太坊基金会

以太坊基金会(Stiftung Ethereum,又叫Ethereum Foundation)是于2014年6月在瑞士注册的非营利性机构,以太坊初期对项目进行了募资,而基金会的作用就是管理以太坊销售中筹措的基金,以更好地为以太坊和去中心化技术生态系统服务。它主要但并非唯一的重心是促进以太坊协议和相关技术的开发, 以及扶持使用以太坊技术及协议的应用。基金会的角色是为关键项目分配资源,在以太坊生态系统中成为有价值的声音,并向外界倡导以太坊

以太坊基金会是一个非营利机构,没有收入,只有支出。当资金耗尽,以太坊基金会将会关闭。

生态系统支持计划

生态系统支持计划(Ecosystem Support Program,简称ESP)是以太坊基金会的一个分支机构,致力于支持更大的以太坊社区内的项目和实体,以促进生态系统的成功和发展。它是从最初的以太坊赠款计划演变而来的,但是ESP的意义远不止赠款。其流程更灵活且具有个性化,致力于为以太坊各种项目提供经济或非经济支持,从而推动以太坊事业发展。

Polkadot:

Web3 基金会

Polkadot 是 Web3 基金会的旗舰项目。Web3 基金会是由 Gavin 博士在瑞士楚格成立的,专注于开发,部署和维护 Web3,并致力于为去中心化网络软件协议培育尖端应用程序。Web3 基金会有专门的部门 Adoptions Team,主要负责沟通对接、社区和增长(比如 Polkadot 大使计划,Polkadot Pathways项目)、商业合作(寻找合作伙伴,设立合作关系等)。他们和技术教育团队紧密合作(推出 Web3 MOOC 课程和 webinars 等),同时也负责基金审核发放。从 2018 年开始过去三年,基金会向 100 多个项目,83 个团队,24 条新链发放了基金。

财政部

财政部(Treasury)不是 Polkadot 团队的一个部门,它是 Polkadot 经济模型中的一个重要机制,它是一个将交易费用、惩罚机制和非最佳Staking收益筹集起来的资金池。非最佳 Staking 收益:即 Polkadot 和Kusama 网络实际上按照10%的年通胀在增发,验证人只有在 Staking 比例在 50% 的时候可以拿到全部的 10% 的通胀奖励,任何低于或高于 50% 的 Staking 比例时的通胀剩余部分都会发送到财政部中。

财政部中的资金可以通过提出支出提案来使用,这可以由任何持有 DOT 的人发起,如果理事会(理事会负责保管和管理这些资金)批准,发起人就可以在很短时间的等待期内获得资金,用于发展促进网络发展的项目。财政部的整个运行机制既是经济模型的一部分,又是链上治理的一部分。而财政部的设计也是 Polkadot 的亮点之一,财政部可以通过项目的持续运营,源源不断地筹集资金,Polkadot 也是第一个将生态建设所需的持续性资金来源,以及生态建设的治理考虑进经济模型的区块链项目。

奖金扩展程序

奖金扩展程序(Bounty Extension),Polkadot 和 Kusama 网络上新的奖金扩展程序(Bounty Extension)允许管理者自动分配资金给带来价值的项目。由于所有事情都发生在链上,这是管理国库资金的一种有效方式,促进了 Polkadot 生态系统的发展,并赋予那些管理其发展的人更多的自主权。新的扩展程序是一种预算机制,旨在帮助理事会扩大他们的审批任务规模。

小结:

以太坊和 Polkadot 在建设生态方面毫不吝啬,分别建立了对应的部门将筹措起来的资金用于资助生态建设的开发团队或个人。从最初就参与了以太坊的 Gavin 博士,显然以太坊在成功搭建起生态方面给了他许多启发,他在推动 Polkadot 生态建设方面考虑的更全面,最直接的体现就在于把链上治理与经济模型加入到了生态建设当中。

以太坊只靠最初的资金筹集,并用中心化的方式分配资金(尽管他们努力的在做到去中心化),以太坊的资金如果用完了,就没有资金继续支持生态建设了。而 Polkadot 就考虑了这两个问题,通过在经济模型中设置了财政部这个资金池,源源不断地获得生态建设的资金,并用链上治理的方式来管理和审批资金的使用,做到了去中心化。

发展对比

ETH:

以太坊在它的白皮书中写道,它是一个全新开放的区块链平台,它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。它的目标是成为新一代(当时相对于比特币来说)的区块链应用平台。今年,以太坊上已经有超过 2500 个去中心化应用或者项目,涵盖金融、游戏、存储、计算、隐私、预测、治理等诸多方向。

从发展的角度来说以太坊将自己定义为是智能合约的典范项目(事实也确实如此),也是区块链领域智能合约的开辟者,而未来的以太坊(ETH2.0)将会因为性能的提升和共识(从 POW 过渡到 POS)的改变,进一步强化自己在公链领域的地位。尤其是在金融领域的应用,因为绝大部分 DeFi 项目都是源于以太坊,对生态发展来说意义重大,但也不排除未来的 DeFi 会延展到更多的公链上。

Polkadot:

Polkadot 的目标是成为下一代区块链的基础设施平台,并实现“万链互联”,因此从发展上看Polkadot 更倾向于成为更底层的区块链基础架构,而不仅仅是一条公链。当然,想要成为区块链乃至互联网的下一代平台,除了满足基本的区块链功能外,还需要具备更加创造性的功能,这将是Polkadot区别于像以太坊这样已经成为天王级项目的重要基础。

今年 Polkadot 已经上线主网,不到三个月的时间已经有累计超过两百多个项目和团队加入到Polkadot生态,发展速度只能用突飞猛进来形容,已经比许多知名公链项目的生态发展的更好了。

小结:

从两者的目标和设计就可以看出,以太坊专注于做应用平台,是做“币的生态”,支持一键发币,Polkadot 定位于做链的链接,也支持一键发链,是做“链的生态”。而 Polkadot 不仅可以链接已有的链,将这些链的生态(比如以太坊)纳入到自己的网络中,同时 Polkadot 上生成的新链本身又会诞生出许多新的应用。所以,从愿景的角度,Polkadot 规划的就比以太坊要宏大的多了。这也是两者最大的区别。

当然,从发展阶段的角度来看,Polkadot 和以太坊还有一个区别在于以太坊是已经成熟运营超过 5 年的项目,而 Polkadot 自主网稳定运行以来还未满一年,发展还相对早期,但也意味着它有巨大发展潜力,Polkadot 生态快速的发展也证明了这一点。

相似点

前面我们讲了很多关于 Polkadot 和以太坊的不同点,但其实两者依然存在一些相同点,下面我们进行简单的梳理。

1、我们认为 Polkadot 和以太坊最大的相似点其实都是要解决以太坊 1.0 的遗留问题,例如信息传输效率,转账速度和容量问题,只是两者最终有了不同的发展方向。

2、基于 Polkadot 和以太坊 2.0 都是解决以太坊 1.0 问题,因此提出的解决方案都是分片式区块链协议,整体的应用场景也很类似。

3、相同的共识模型,以太坊 2.0 和 Polkadot 都使用混合共识模型,其中出块和最终性都有各自的协议。最终性协议都是基于 GHOST,并且都可以在一轮中最终确定一批区块。对于出块,两种协议都使用基于插槽的协议,该协议将验证人随机分配给插槽,并为未最终确定的区块提供分叉选择规则。

总述

总得来说,Polkadot 相较于以太坊而言有了不少的优势,尽管都是分片技术的延展,但Polkadot依然展现出了不同的发展方向,例如更优化的升级方式(升级无需硬分叉),更公平的治理方式(链上治理),更去中心化的共识机制(NPOS),以及更独特的架构(平行链),这些都是与以太坊不同的,但也并不能说明以太坊不好,只是Polkadot踩在巨人的肩膀上似乎走的更好。

Polkadot 作为最懂以太坊的 Gavin 博士的新项目,确实能在其设计、治理、生态建设等各个方面看到一些以太坊的渊源,要么是借鉴一些以太坊的解决方案,并做更好的延伸,要么是为了避免出现以太坊的一些问题做了进一步的改进。

或许,这种渊源可以从 Gavin 博士曾经说过的一句话来理解,他说:“深入code,你可以更好的思考区块链。”这里就是指,在以太坊时期,Vitalik Buterin 主要是做的以太坊的设计,而 Gavin 博士更多的是写代码的,而从代码层面,他可以更深刻的理解区块链,因为代码会更接近这项巨大工程的实现,他最清楚其中的问题,所以也会思考的更深。

而他在思考的时候,就会出现自己所设想的与以太坊规划的不一样的情况。而在以太坊中,他只能去完成以太坊的规划而不能实现自己所想,所以才有了 Gavin 博士出走以太坊成就 Polkadot的故事。而 Polkadot 由于是他自我设想的蓝图,他既是设计师,又是实现者,所以我们可以看到同样是做分片,Polkadot 的开发速度远远快于以太坊 2.0。

当我们回顾区块链过去几年的发展时,我们总会习惯性的用 1.0、2.0甚至 3.0 来描述过去的发展,但不管是任何一个项目,都是区块链发展过程中重要的组成部分,只是因为天时地利人和的因素,有的成为了大众熟知的项目,有的消失在了视野里。

我们并不想有意评估像 Polkadot 和以太坊这样的项目孰是孰非,因为原本两者都是行业精英级别的项目,也是区块链发展的典范,甚至未来的趋势。但弄清楚两者的联系和区别也是我们理应当了解的知识,这大概是这篇文章的作用,而如果看完此文能够不再发出“ Polkadot 和以太坊到底有什么区别?”的疑问,便是我们莫大的荣幸。

最后,不管 Polkadot 未来发展如何,以太坊 2.0 又是否能够如约而至,我们相信他们注定都会载入区块链的历史,而这才是历史的选择。

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