Een parachain , formeel een parallelliseerbare keten, is een individuele laag-één blockchain die naast andere in de multichain-netwerken van Polkadot en Kusama functioneert. Parachains hechten aan de beveiliging die wordt geboden door een relaisketen - de centrale keten van Polkadot - die het systeem als geheel coördineert. Tegelijkertijd zijn de berekeningen die een parachain uitvoert in principe autonoom. Een parachain kan verschillende implementaties en functies hebben en kan openbaar of privé zijn, met zijn eigen functies, tokens en governance.
Binnen het ecosysteem werken parachains parallel en kan elk type gegevens tussen hen worden verzonden dankzij Polkadot's cross-chain-compositie, wat mogelijkheden biedt voor nieuwe gebruiksscenario's. Dankzij cross-network bridges kunnen parachains ook worden aangesloten op externe netwerken zoals Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) en andere.
Polkadot, opgericht in 2016 door Ethereum's mede-oprichter en voormalig chief technology officer, Gavin Wood, is een heterogeen schaalbaar multi-chain netwerk met gedeelde beveiliging en interoperabiliteit. Dit betekent dat de centrale Relay Chain schaalbaarheid en interoperabiliteit van laag-nul biedt, en een veilige berichtoverdracht garandeert tussen honderden eenvoudigere laag-één-blockchains die als parachains zijn verbonden.
Maar waarom is het belangrijk voor de cryptocurrency-industrie en wat is de nieuwigheid van deze blockchain-technologie?
Het is bekend dat de meeste bestaande blockchains bestaan uit verschillende onderling verbonden tandwielen. Het belangrijkste onderdeel is een consensusalgoritme dat is ontworpen om betrouwbaarheid te bereiken in een netwerk met meerdere, onbetrouwbare knooppunten. De primaire taak van het consensusmechanisme is het waarborgen van de veiligheid.
Een ander item waaruit de blockchain bestaat, is de statusmachine die de status van het netwerk in een nieuwe toestand verandert als reactie op een externe gebeurtenis. De toestandsmachine levert de aspecten van de keten waarover gezekerd moet worden.
Proof-of-work (PoW)-netwerken worden bijvoorbeeld beschermd door PoW-consensusopties, net zoals andere worden beschermd door proof-of-stake (PoS)-opties. Al deze netwerken verwerken verschillende soorten transacties en rekeningen die op hun beurt hun staatsmachines uniek maken.
Wanneer een team besluit een nieuwe blockchain te maken, moeten ze werken aan de implementatie van een unieke staatsmachine en een soort consensusalgoritme, wat niet gemakkelijk is en vaak tot enige onzekerheid leidt en overhead problemen, en kost veel moeite en tijd. Dit is waar de oorspronkelijke architectuur van Polkadot te hulp komt, omdat het de noodzaak elimineert om blockchains helemaal opnieuw te bouwen.
Polkadot beweert een protocol voor protocollen te zijn. In dit type netwerk delen blockchains een gemeenschappelijke omgeving waarin ze een onbetrouwbare interactie kunnen hebben en zich kunnen concentreren op hun specifieke taken. Voor ontwikkelaars die hun ideeën snel tot leven willen brengen, hebben de medeoprichters van Polkadot bovendien een speciale experimentele omgeving gecreëerd, Kusama genaamd.
Kusama is de zusterketen van Polkadot voor experimentele ontwikkeling en implementaties in een vroeg stadium. In een notendop, het functioneert als het ecosysteem voor innovaties en levert tegelijkertijd testnetvoorwaarden. Kusama's primaire use case is om testen te vergemakkelijken, daarom wordt het gebrandmerkt als een "canary-netwerk", wat betekent dat het vroege niet-gecontroleerde code-releases biedt voordat het op het hoofdnetwerk van Polkadot verschijnt. Veel gedecentraliseerde applicaties (DApps) worden gelanceerd op Kusama voordat ze hun product stabiliseren voor het hoofdnetwerk.
Gebouwd als een zusterketen, bootst Kusama de meeste belangrijke ontwerpkenmerken van Polkadot na. Het dient echter een ander doel. Kusama geeft ontwikkelaars en ingenieurs de mogelijkheid voor flexibiliteit bij de architecturale afronding van hun blockchains. Bovendien werkt Kusama, door snelle vooruitgang en groei mogelijk te maken, veel sneller, aangezien het slechts zeven dagen duurt om over een besluit te stemmen en acht om wijzigingen door te voeren na de stemming, vergeleken met een maand voor elk op Polkadot.
Bovendien heeft Kusama lagere economische toetredingsdrempels dan Polkadot, dus het lanceren van een aangepaste parachain is veel gemakkelijker, en het wordt ook een validator vanwege de lage minimale inzetvereisten. Om de snelheid van het netwerk te verhogen, moet het echter minder strenge governance-parameters bieden en stabiliteit en veiligheid gedeeltelijk opgeven.
De plooibare architectuur van Polkadot is gemaakt om interoperabiliteit tussen verschillende blockchains te vergemakkelijken. Hierdoor zouden veel onafhankelijke laag-één-blockchains kunnen samenwerken, ondanks verschillen in hun specialisatie, doelen en interne structuur, en zo een diverse omgeving vormen. Om deze reden stelt Polkadot slechts één criterium voor het ontwerp van een parachain, wat het bewijs is dat elk blok het afgesproken protocol volgt.
Het vermogen van verschillende gedecentraliseerde netwerken om met elkaar te communiceren zonder tussenpersonen is een belangrijke stap in het ontstaan van volledig gedecentraliseerde systemen en biedt nieuwe mogelijkheden voor interactie voor het creëren van nieuwe use-cases en variaties van samenwerking.
Parachains zoals Kusama en Polkadot kunnen informatie over het hele ecosysteem zien en openen, door met elkaar en met externe netwerken in contact te komen. Dankzij de cross-chain-compositie van het protocol kunnen ze tokens en andere soorten gegevens uitwisselen, waaronder bijvoorbeeld slimme contracten en off-chain-informatie van orakels.
Het blockchain-schaalbaarheidsprobleem is tegenwoordig een van de meest besproken en meest besproken onderwerpen. Het verwijst naar het beperkte vermogen van het netwerk om in korte tijd grote hoeveelheden transactiegegevens te verwerken, aangezien blokken beperkt zijn in grootte en frequentie. Polkadot-ontwerp biedt een gedecentraliseerde manier om blockchain-schaalbaarheid te bereiken, omdat het parallelle transactieverwerking mogelijk maakt. Elke parachain die tot het ecosysteem behoort, verspreidt zich en verwerkt transacties tegelijkertijd met anderen, waardoor de algemene doorvoer wordt verbeterd.
Als een mechanisme voor het beheren en implementeren van wijzigingen in blockchains, biedt governance een middel voor verantwoordelijke transparantie en democratie voor hun gemeenschappen. In tegenstelling tot Kusama zijn Polkadot-parachains vrij om elk bestuursmodel toe te passen dat zij nodig achten, waardoor de kans op harde vorken aanzienlijk wordt verkleind. Bovendien, als een parachain zijn eigen bestuursmodel niet wil creëren, kan het een van de bestaande implementeren, omdat het toegang heeft tot een aantal vooraf gebouwde Polkadot on-chain bestuursmodellen.
De verscheidenheid aan mogelijke gebruiksscenario's van de parachain is net zo breed als het scala aan mogelijkheden dat Polkadot-ontwerp biedt.
Een van de belangrijkste toepassingen van parachaintechnologie is gedecentraliseerde financiën (DeFi). Veel parachains zijn bedoeld om traditionele financiële systemen zoals banken en beurzen na te bootsen met cryptocurrency. Ze kunnen oplossingen bieden waarmee gebruikers hun digitale activa kunnen beheren, inclusief kopen, verkopen en overdragen. Het kan een cross-chain DeFi-hub zijn, een project met zijn eigen stablecoin- of gedecentraliseerde applicatie (DEX)-mogelijkheden, of een cross-chain geldmarkt, evenals een project dat een multi-chain DeFi-oplossing biedt.
Een ander gebruiksvoorbeeld voor parachains zijn slimme contracten, vertegenwoordigd door projecten die Ethereum-ontwikkelaars in staat stellen hun contracten naar Polkadot te migreren, waardoor het Polkadot-ecosysteem wordt geopend voor een verscheidenheid aan populaire DApps en een groot aantal ontwikkelaars. Het Polkadot-ecosysteem omvat al een zelf-upgradend WebAssembly (WASM) smart contract-platform en een door de gemeenschap geleid platform dat de accounts, sleutels, abonnementen en logs van Ethereum weerspiegelt.
Er wordt een aantal interoperabiliteitsbruggen gebouwd in het Polkadot-ecosysteem. Er is een betrouwbare brug van Bitcoin naar Polkadot, een gedecentraliseerde cross-chain bridge die Polkadot en Ethereum verbindt, en die voor andere heterogene ketens. Het bevat ook een brug tussen op substraat gebaseerde blockchains en Ethereum en anderen.
Het Polkadot-ontwerp biedt ook mogelijkheden voor privacyprotocollen die betrouwbare gegevensverwerking garanderen terwijl ze privé blijven.
Sommige ecosysteemprojecten bieden gedecentraliseerde gegevensopslag. Met dit soort protocollen worden bestanden niet op een gecentraliseerde manier opgeslagen en kunnen ze worden gecodeerd of in stukken worden gesplitst, terwijl ze worden gedistribueerd op een gedecentraliseerd netwerk.
Data-infrastructuurprotocollen zijn bedoeld om cross-chain platformparachains te bouwen en de data-economie op Polkadot aan te drijven door betrouwbare en eenvoudig gecoördineerde datasourcing en -analyse te bieden.
Bovendien biedt het Polkadot-ecosysteem ruimte voor projecten die gebruikmaken van nichegebruiksscenario's. Zo is er een parachain-platform voor gedecentraliseerde censuurbestendige sociale netwerken en een open-source futuristische Internet of Things (IoT) en robotica-oplossing, die robots as a service voor eindgebruikers verbindt met een decentraal systeem dat hun activiteiten wereldwijd monitort .
Een parachain moet in een van de beschikbare slots zitten om aan het systeem te kunnen worden toegevoegd, en elk project dat een veelgevraagde service biedt, kan goed passen bij een parachain-slot. Polkadot ondersteunt een beperkt aantal slots, geschat op ongeveer 100, die in de loop van de tijd waarschijnlijk langzaam aan het systeem zullen worden toegevoegd. Mogelijke optimalisaties zijn bedoeld om dit aantal in de toekomst te verhogen.
Er zijn verschillende manieren waarop deze slots worden toegewezen.
Allereerst reserveert het systeem slots voor functionaliteit die het hele Polkadot-ecosysteem ten goede komt. Het veronderstelt dus de aanwezigheid van parachains van algemeen belang. Het doel van parachains van algemeen belang valt in een van de twee categorieën:ketens op systeemniveau en ketens van openbaar nut.
Deze waardevolle parachains worden door het bestuur toegekend, wat betekent dat ze niet worden toegewezen via de parachain-veilingen, maar door het on-chain governancesysteem. Hun huurovereenkomst kon alleen via governance worden verwijderd.
Ten tweede zijn er door de veiling toegekende parachains. Door deze optie te kiezen, kunnen parachain-teams ofwel bieden met de respectieve native tokens van Polkadot (DOT) of Kusama (KSM), of ze uit de gemeenschap halen met behulp van crowdleningen, dat is wanneer bijdragen worden gevraagd van DOT-houders in ruil voor een soort beloning .
Blockchains die niet voldoen aan de parameters van het algemeen belang en continu aan het systeem willen deelnemen, kunnen een slot op de Relay Chain leasen door een parachain-slotveiling te winnen. Deze huurovereenkomst vereist dat de teams een aanzienlijk bedrag aan DOT of KSM binden voor de duur van de huurovereenkomst.
De duur is beperkt tot twee jaar en is verdeeld in perioden van drie maanden. Dit intervalmechanisme was gewijd aan de wens om een groter deel van de diversiteit van het ecosysteem mogelijk te maken. Het is bedoeld om te voorkomen dat grote en goed gefinancierde blockchains slots hamsteren, waardoor kleinere blockchains langzaamaan de nog niet gevulde looptijden kunnen innemen. Bovendien kunnen parachains een slot leasen voor elke combinatie van perioden van de duur, en meer dan één slot tegelijk leasen.
Door deel te nemen aan een parachain-slotveiling, stemmen projecten ermee in om het bedrag aan DOT of KSM dat ze bieden vast te zetten voor de duur van de gekozen leaseperiode, waarna het volledige bedrag wordt vrijgespeeld. Het project kan er dan voor kiezen om opnieuw te bieden op een ander slot of als parathread uit te voeren. Tijdens de leaseperiode worden tokens gereserveerd in het oorspronkelijke account, maar zijn ze niet beschikbaar voor uitzetten, overdragen of ander gebruik.
Om de inzet voor het veilingbod te verzamelen, hebben sommige projecten in het Polkadot-ecosysteem crowdleningen georganiseerd. Op deze manier kunnen houders van DOT of KSM ervoor kiezen om hun favoriete projecten te steunen. Compensatie voor het verlies van inzetbeloningen voor de duur van de huurovereenkomst is hier afhankelijk van het individuele project.
Met name crowdleningen is aantoonbaar een eerlijker en veiliger model voor de distributie van tokens dan in het verleden. Voorheen moesten gebruikers hun tokens naar de projectteams sturen in de hoop dat ze in ruil daarvoor waardevolle tokens zouden ontvangen, aangezien StakeDrops en DeFi airdrops deelnemers beloonden met de tokens van een nieuw project.
Bij deelname aan crowdleningen geven gebruikers hun tokens niet permanent op, maar laten ze ze tijdelijk in een reserve houden. Dit legt de verantwoordelijkheid op de projectteams om een product te leveren zonder de gebruiker aan veel risico's bloot te stellen. Aan de andere kant verlenen crowdleningen de projecten speciale privileges in de vorm van een beperkt aantal gewenste parachain-slots, evenals de toegang tot de beveiliging en interoperabiliteit die door het systeem wordt geboden.
Last but not least stelt het systeem dat parathreads vergelijkbaar zijn met parachains vanuit de ontwikkelingskant en verschillend vanuit economisch perspectief. Parathreads maken verbinding met Polkadot via een pay-as-you-go-model met een veiling voor elk blok. De parathread-sjabloon is met name aan te raden voor projecten die slechts tijdelijk deelnemen aan het Polkadot-systeem en geen continue verbinding met het netwerk vereisen, of geen volledig parachain-slot kunnen verwerven.
Parathreads hebben een langzamere blokkeringstijd dan parachains, maar hebben exact hetzelfde beveiligingsniveau en dezelfde interoperabiliteitsfuncties als parachains. Afhankelijk van de behoeften en beschikbaarheid van slots in de Relay Chain, kan elke blockchain ook schakelen tussen een parachain of een parathread.
Eind 2020 begonnen het Rococo parachain-testnet en de teams met het inzetten van testparachains. De eerste succesvolle cross-chain-berichten werden in februari 2021 tussen parachains op Rococo verzonden.
Begin juni 2021 vond de eerste parachain-veiling plaats op Kusama via on-chain governance. In totaal werden vijf Kusama parachain-slots één voor één geveild, waarbij ongeveer elke twee weken een nieuwe veiling plaatsvond. Karura heeft de eerste parachain-veiling gewonnen en was aan boord als Kusama's eerste niet-common-good parachain en met meer dan 200.000 KSM in de crowdlening. Bovendien slaagden Moonriver en Shiden erin enkele van de volgende slots te beveiligen.
Polkadots veilingen zullen naar verwachting beginnen kort na het succesvolle einde van Kusama's veilingen. Daarna zal de lancering van het systeem officieel worden voltooid in overeenstemming met de oorspronkelijke visie en ontwerp met parachains live op het hoofdnetwerk.
Toekomstige upgrades, inclusief parathreads, worden via governance mogelijk gemaakt nadat de code volledig is ontwikkeld en gecontroleerd. Wat vanaf dat moment de toekomst van het Polkadot-ecosysteem zal zijn, is aan de gemeenschap.