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Polkadot 生态研究院出品，必属精品
（文章很长，建议先收藏再阅读）
Web3是当前互联网的再一次演变，同时也带来了诸多的改变与影响，而波卡作为Web3中的重要角色，其技术更新与重要进程往往也与Web3行业的发展息息相关，因此推出本期【波卡大事件】栏目，提供对波卡最新动态和趋势的解读，帮助大家把握波卡的发展动向。
Polkadot创始人Gavin Wood之所以在以太坊之后推出波卡，是因为他心怀一个愿景——解决区块链领域的局限性和挑战。以太坊采用单层结构，在高需求时期可能产生瓶颈，而Polkadot利用独特的多链架构，实现了区块链之间的无缝通信和数据共享。Polkadot生态系统，由中继链、平行链和桥接组成，提供了一种模块化、互联互通的方式，使区块链的部署更加定制化且灵活。然而，当前的中继链架构在处理大量交易时存在一些局限。在今年迪拜TOKEN2049会议期间，Gavin Wood博士揭示了对Polkadot技术未来的雄心愿景。这一愿景的核心是JAM Chain：一个可能取代现有中继链的新方案，旨在提高平台性能，并在不断发展的Web3生态系统中迎接新的可能。本文将深入分析由Parity Technologies发起的Polkadot JAM Chain技术，探讨它为何成为Web3领域的下一个颠覆者，以及它将如何为加密领域的开发者和企业家打开新的机遇之门。![]()
JAM Chain是即将实施的计算模型的核心理念，"JAM"缩写自"Join-Accumulate Machine"。JAM最初源于CoreJAM，即Collect、Refine、Join、Accumulate，代表了一种崭新的方法，旨在显著提升去中心化计算的可扩展性和效率，或将超越现有中继链。JAM架构的关键在于其选择性执行策略，其中Collect和Refine功能在链下管理，只有Join、Accumulate功能在链上执行。从JAM灰皮书中得知，JAM模型提出了区块链架构的根本性转变。它将计算分为两个不同的层次：链下"精炼"层用于并行、复杂的数据处理，链上"累积"层用于验证并将这些计算整合到统一的状态中。JAM的主要目标是在网络中提供高效的数据管理和计算任务框架，同时加强数据集成并保持高标准的网络完整性和安全性。与Polkadot的中继链等受限的特定领域链相比，JAM在管理Rollups方面提供了一种更灵活、适应性更强的方法。它将Rollups的输出整合到一个统一的状态，同时确保这些计算在最终输出中准确反映。传统上，Web3开发人员面临着两种选择，一种是在Layer1解决方案上开发智能合约，这种方案部署速度更快，但往往效率低下、灵活性有限；另一种是构建定制的特定应用程序的区块链（DAppChain），这种方案控制力更强、效率更高，但需要的资源更多。JAM通过将通常与Rollups相关的高可扩展性直接集成到其共识层中，从而打破了这一模式。这种创新方法消除了智能合约和应用链之间的传统权衡，为开发者提供了一个更强大、更灵活的环境，支持广泛的应用程序。有了JAM，开发者无需单独的Rollup技术，就能获得第二层解决方案的可扩展性，同时还能根据自己的特定需求自由构建任何应用程序。JAM与智能合约链有几处相似之处。首先，它允许在其链上直接执行无权限代码。其次，JAM链的状态被组织成不同的封装。这些封装也称为服务，包含代码、余额和特定的状态组件。与在智能合约链上部署智能合约一样，在JAM上创建新服务也是无权限的。
与基于Substrate的链不同，前者通常需要治理批准才能添加新的pallet模块，JAM链在添加新服务时无需任何机构的批准或遵守治理机制。这种架构反映了智能合约链上常见的结构，其中服务代表状态的分区，每个分区都包含代码、余额和相关状态组件。
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Polkadot JAM链的组件可大致分为两部分：服务入口和核心功能组件。
JAM链提供以下三个关键服务入口，它们共同管理网络内的数据处理和集成工作流程：Refine：该功能处理无状态计算。它定义了JAM上特定Rollup服务所需的转换。从本质上讲，它为进一步处理数据做好准备。Accumulate：该功能从"精炼"阶段获取精炼输出，并将其折叠到整体服务状态中。可以把它想象成计算结果的累积。OnTransfer：该服务入口点处理从JAM系统内其他服务接收到的信息。它有助于在JAM上运行的不同服务之间进行通信和数据交换。在JAM中，工作包作为服务的输入，包含多个工作项。每个工作项都与反映其特定输入的服务相关联。对于平行链而言，这些工作包包含交易和其他区块链输入。JAM的安全框架通过两个阶段的流程运行：Refine接受工作项目并产生工作结果，随后传递给Accumulate。这一顺序可确保工作项目被细化为连贯的工作结果，并反映出工作包内多个项目的成果。工作包可在指定时间段内使用特定的核心，以优化资源分配。图片来源：https://wiki.polkadot.network/docs/learn-jam-chain
Polkadot虚拟机建立在RISC-V ISA（指令集架构）的基础之上，具有简易性和多功能性。RISC-V ISA的优势包括易于移植到广泛使用的硬件格式，如x86、x64和ARM，以及像LLVM这样强大的工具支持。PVM优先考虑简单性和安全性，同时提供沙箱功能和各种执行保证。与其他虚拟机不同，PVM通过将堆栈置于内存中，避免了过度的偏见，并解决了与WebAssembly（WASM）堆栈管理相关的难题。RISC-V支持的续延（continuations）的引入，为像JAM这样的多核平台上的可扩展编码设立了新的标准，这符合向异步并行化架构发展的趋势，这种架构对于区块链和共识算法的可扩展性至关重要。目前的链上操作非常繁琐和复杂，一个不小心还容易误操作，而这样的复杂操作也无形中提高了区块链项目的参与门槛，把更多的人拒之门外。而Intent-Centric这类叙事的项目就是希望简化繁琐的链上操作，让用户能够无感地直接地实现他们想要的目的。而这个过程中，AI将会是非常重要的工具，因为现在的AI能够并识别用户所传达的意图，并拆解目标，调用已经建立好的功能模块并计算好最佳的实现路径和执行步骤。如此一来，用户只需要告诉AI他想做什么，那么AI就会自动把用户想要的操作实现出来，从而极大的降低用户的参与门槛，为区块链的广泛发展提供了坚实的基础。SAFROLE是一种区块生产算法，通过排除与区块链不太相关的组件来简化了SASSAFRAS（https://wiki.polkadot.network/docs/learn-sassafras）模型。虽然SAFROLE可能缺乏某些对平行链有用的功能，但其极简设计最大限度地增加了未来的用例，并鼓励类似以太坊黄皮书的广泛实施。SAFROLE利用SNARKs实现匿名功能，从而以最小的分叉可能性（主要发生在网络分裂或恶意行为期间）实现恒定时间的区块生产。匿名性旨在确保区块生产机制的安全，而不是隐藏验证者身份，从而增强整个系统的安全性，降低垃圾邮件风险。JAM的网络协议采用QUIC协议（https://en.wikipedia.org/wiki/QUIC），实现大量验证者之间的直接点对点连接，而不会出现与套接字相关的问题。由于JAM不处理交易，因此不需要Gossip（一种p2p的分布式协议）。为了在验证者之间进行更广泛的分发，网格扩散将验证者组织成网格，便于通过行和列来实现高效的数据包分发。JAM链简化了开发人员的部署流程，与现有的平行链模型相比，显著降低了开发的复杂性。开发人员只需指定精炼、累积和转接等特定功能，就能迅速启动并运行他们的服务。这种增强的简易性加快了开发周期，使开发人员能够将更多精力放在创新上，而不是错综复杂的技术问题上。JAM链的突破性特点之一是引入了无交易生态系统。与传统的区块链设置不同，JAM无需交易即可运行，开创了区块链互动的新模式。平台上部署的应用程序处理用户发起的交易，并提供传统区块链交易之外的功能。这个无交易环境确保了应用程序的无缝运行，只要它们被提供了操作所需的DOT，应用程序就会持续运行。尽管JAM链是无交易的，但它仍然能够以特定格式有效地处理外源（extrinsic）信息，同时确保强大的安全性和信息处理能力。该平台将几种类型的外源（extrinsic）信息（担保、保证、判断、原像和票据）作为其安全架构的组成部分。担保和保证要求验证者共同验证工作结果的正确性。判断用于评估被认为不确定的工作结果的可靠性。原像允许在精炼功能中进行有状态的操作，票据便于匿名参与区块生产，从而加强了链的整体安全性和完整性。JAM链引入了一种利用流水线提高效率的创新区块处理方法。与传统区块链必须在发送区块头之前完成计算不同，JAM采用了一种不同的策略，将先前的状态根放在区块头中。这样就可以在分发区块前执行轻量级计算，最大化区块之间的时间利用率。创新的流水线方法确保了高效的区块处理，与传统设置相比，显著提高了有效的区块计算时间。JAM链代表着当前区块链框架中常见的僵化结构的显著转变，提供了更高层次的抽象性和适应性。通过以类似于智能合约链的无权限方式运行，JAM为用户顺利上传和执行代码提供了便利。此外，它还可充当数据存储库，促进预映像查找，并监督状态管理，类似于动态键值对系统。在JAM生态系统中，服务功能不受预设边界的限制，而是受加密经济因素的影响，促进了广泛的潜在应用和定制选项。以下是JAM和Substrate结合提供的一些优势：
在JAM领域，由于采用了先进的计量系统，基准测试或性能测试的必要性显著降低。该系统在执行后对计算工作量进行评估，从而简化了流程并降低了基准测试的频率。虽然基准测试仍可用于性能提升或任务超过典型执行时间的情况，但JAM系统总体上减少了对大量基准测试的需求。JAM要求全面支持XCMP，以确保跨平行链的高效数据处理。这一要求源于中继链内严格的数据传输规则，JAM可确保只传输重要数据，从而提高性能和安全性。XCMP的引入，通过链上处理消息头和链下处理大量数据，解决了更强大和可扩展的数据传输机制的需求。JAM中的协议是一种类似于智能合约的灵活结构，允许跨链的同步交互和状态管理。该功能可促进通证转移等直接交换，而无需依赖中介，从而维护生态系统内的信任和完整性。协议还增强了消息转发功能，确保跨多个平行链之间的可靠通信。JAM对共识机制的广泛和自适应方法支持各种创新和复杂的操作，如零知识证明。通过启用混合资源消耗模式，JAM允许在同一工作包内将计算密集型任务与数据密集型任务相结合。这种集成不仅能最大限度地利用验证者的资源，还能通过优化工作量分配降低运营成本。JAM Toaster如何在区块链测试中树立新标杆
图片来源：https://x.com/filippoweb3/status/1781426434986176610为确保JAM链实现其雄心勃勃的性能和可靠性目标，已付出了巨大努力建立了一个名为JAM Toaster的高级测试框架。这个专门的测试平台被战略性地开发用于进行广泛的大规模试验和性能评估，使其不同于那些通常受限于能力有限和硬件不可靠的小规模测试网络。JAM Toaster不仅仅是一个测试环境，还是一个能够承载整个JAM链运作的综合生态系统。它包括一个完整的1,023个节点阵列，使研究者可以对不同条件下的网络行为和性能进行详细研究。该平台旨在克服以前在区块链开发过程中遇到的限制，如Polkadot中继链和Kusama网络遇到的限制。以前的测试框架通常依赖于有限的节点数量，或者由于验证者节点等重要网络组件的访问受限而受到阻碍，从而限制了其有效性和模拟的真实性。通过JAM Toaster，开发人员可以在一个受控但广范的环境中进行测试、观察、分析、规模试验、实验和研究，从而模拟整个网络的实际运行情况。通过这种方法，可以更深入地了解运营大规模区块链网络的突发动态和潜在挑战，提供宝贵的见解，推动JAM链的完善和优化。通过缩小理论设计与实际实施之间的差距，JAM Toaster可确保开发人员对平行链性能有一个清晰准确的预期，从而提高为企业提供的区块链解决方案的可靠性和可扩展性。由Web3基金会提供支持的JAM奖金（详情请参见：https://jam.web3.foundation/）是促进区块链领域创新的一项重要举措。该奖项拥有1千万DOT的巨额奖励，旨在通过激励开发人员探索各种整合途径，促进JAM协议的开发和实施。通过提供不同层级和编程语言的奖励，JAM奖鼓励多样化的实施，从而丰富JAM网络的功能和多样性。其总体目标是确保JAM协议的稳健实施得到推广，同时在社区内培养一批专业人才。在Wood博士富有远见的领导力和专业知识的指导下，JAM代表着区块链可扩展性和性能的巨大飞跃。虽然前方充满挑战，但JAM对Polkadot生态系统和更广泛的区块链社区的变革性影响是不容忽视的。凭借其在管理Rollups、类似智能合约链的特性以及与中继链的明显差异的关键作用，JAM准备重新定义Web3的格局。JAM被设计成一台分布式计算机，能够运行各种以服务形式表达的任务。与传统区块链不同，JAM链本身功能极少，链上没有用户交易。2.Agile Coretime是Polkadot生态系统的一部分吗？是的，敏捷核时间（Agile Coretime）将很快集成到Polkadot中，随后可在JAM上使用。为数据和计算管理提供一个灵活高效的框架，确保网络的完整性和安全性。JAM旨在发展Polkadot中继链，允许灵活添加与平行链协议兼容的服务。开发人员可在RFC发布后参与JAM，并通过Parity的更新和社区论坛了解最新信息。DOT继续作为JAM原生通证，不再发行新的原生通证。有关详细信息，可以访问JAM链官网页面（详情请参见：https://wiki.polkadot.network/docs/learn-jam-chain），查阅波卡JAM《灰皮书》（详情请参见：https://graypaper.com/），或观看Gavin Wood博士关于JAM的演讲（详情请参见：https://youtu.be/tdvqkKdFTlw）。原文来源于antiersolutions，由波卡生态研究院编译整理，英文版权归原作者所有，中文转载请联系编辑。
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