Durch das Blockchain-Protokoll Polkadot können verschiedene Blockchains unabhängig in einem Netzwerk betrieben werden, geschützt durch ein gemeinsames Sicherungssystems. Gründer von Polkadot ist der Mitbegründer und ehemalige CTO von Ethereum, Gavin Wood. Der Genesisblock des Protokolls wurde im Mai 2020 lanciert.

Die Architektur

Die Relaiskette bietet Sicherheit für die parallel laufenden Shard-Blockchains (Parachains). Transaktionen auf den Parachains werden von Validatoren auf der Relaiskette bestätigt.

Parachains sind massgeschneiderte Blockchains, die nach eigenen Regeln und Vorschriften betrieben werden können. Da sie heterogen sind, kann ihr Design für viele verschiedene Funktionen und Bereiche angepasst werden – von der dezentralisierten Finanzwirtschaft (DeFi) bis hin zu öffentlichen oder privaten Anwendungsfällen, die für hohe Transaktionsdurchsätze oder Privacy Gaming optimiert werden müssen. Die Architektur ermöglicht die Interoperabilität der Parachains, d. h. sie können miteinander kommunizieren und Daten oder Token austauschen.

Parathreads ähneln Parachains, interagieren jedoch nur gelegentlich mit der Relaiskette, sodass eine “Pay-as-you-go”-Absicherung verfügbar ist.

Bridges ermöglichen es Polkadot, mit externen Netzwerken wie Bitcoin und Ethereum zu interagieren.

Nominated Proof-of-Stake (NPoS)

Polkadot ist ein Nominated Proof-of-Stake (NPoS)-System.

Dank NPoS können sich alle Inhaber des nativen Token (DOT) durch das Staking ihrer Token an der Sicherung des Netzwerks beteiligen. Dies kann auf zwei Arten erfolgen:

• durch das Betreiben von Nodes als Validator, um somit Transaktionen auf den Parachains zu bestätigen, neue Blöcke zur Relaiskette hinzuzufügen und sich an der Konsensbildung zu beteiligen
• durch Nominierung, d. h. indem Token ausgewählten Validatoren zur Unterstützung zugewiesen werden.

Im Rahmen des Systems können die Validatoren von einer unbegrenzten Anzahl von Nominatoren unterstützt werden. Mit dieser Sicherheitsmassnahme soll verhindert werden, dass “Wale” (Investoren, die grosse Mengen an Token halten) das System beherrschen, da der Einsatz der Validatoren die Einzelbestände übersteigt.

Validatoren und Nominatoren auf Polkadot werden mit DOT-Token belohnt. Bei Fehlern oder böswilligen Verhaltensweisen drohen ihnen allerdings Geldstrafen (“Slashing”). Dieser wirtschaftliche Anreiz hält Validatoren zu ordnungsgemässer Governance und Wartung an, denn Nominatoren bevorzugen natürlich Validatoren mit gutem Ruf.

Governance

Polkadot verfügt über ein komplexes On-Chain-Governance-System, das allen DOT-Inhabern ein Mitspracherecht beim Netzwerkbetrieb einräumt. Änderungen am System werden durch die Einreichung von Vorschlägen und die Abstimmung darüber vorgenommen.

DOT-Inhaber können Vorschläge einreichen oder über bestehende Vorschläge abstimmen.

Der Rat (“Council”), der passive DOT-Inhaber vertritt, hat zwei wichtige Funktionen: Referenden auf den Weg bringen und ein Veto gegen Referenden einlegen, die als systemgefährdend erachtet werden. Der Rat ist ein On-Chain-Gremium, dessen Mitglieder durch On-Chain-Konten vertreten sind. Die DOT-Inhaber können sich für die Wahl in den Rat aufstellen lassen. Die Mitglieder werden dann durch einen Algorithmus aus dem verfügbaren Nominierungspool ausgewählt. Ein Mandat hat eine Dauer von sieben Tagen.

Der Technische Ausschuss wird vom Rat gewählt und setzt sich aus Mitgliedern von Teams zusammen, die aktiv zum Aufbau von Polkadot beigetragen haben. Der Technische Ausschuss kann im Notfall rasche Änderungen oder Upgrades vornehmen.

Genehmigte Änderungen und Upgrades können ohne Verzweigung (“Forking”) durchgeführt werden, indem die Laufzeit geändert wird. Polkadot kann somit auf einfache Weise bestehende Probleme lösen und sich schnell an Entwicklungen der Blockchain-Technologie anpassen.

Skalierbarkeit und Geschwindigkeit

Die Relaiskette ist derzeit für die Absicherung von bis zu 100 Parachains und bis zu 10’000 Parathreads geplant. Ausserdem laufen Forschungsprojekte zu verschachtelten Relaisketten, die eine weitere Skalierung des Netzwerks ermöglichen.

DOT und seine Funktionen

DOT, der native Token des Polkadot-Netzwerks, bietet mehrere nützliche Funktionen. DOTs können für Governance, den Betrieb des Polkadot-Netzwerks und das Verbinden von Parachains mit der Polkadot-Relaiskette eingesetzt werden.

Als Governance-Token ermöglicht DOT den Inhabern, die Entwicklung des Protokolls mitzubestimmen, einschliesslich des Hinzufügens oder Entfernens von Parachains, Änderungen der Netzwerkgebühren und Abstimmungen über grössere Netzwerkänderungen.

DOTs werden als Teil des Systems von Validatoren und Nominatoren gestakt, um einen Konsens im Polkadot-Netzwerk herzustellen.

Wenn dem Netzwerk eine neue Parachain hinzugefügt werden soll, werden DOTs gesperrt oder verbunden. Die Allokation bleibt gebunden, solange die Parachain Teil des Netzwerks ist, und wird freigegeben, wenn die Parachain das Netzwerk verlässt.

Wo steht Polkadot heute?

Das Netzwerk ist seit Juni 2020 vollständig dezentralisiert und Nutzer können ihre Token aktiv staken. Staking-Transaktionen auf Polkadot erfreuen sich immer grösserer Beliebtheit.

Erste Parachains laufen derzeit im Testnet Rococo. Die ersten Parachains werden zunächst auf Kusama, dem “kanarischen” Netzwerk von Polkadot, gestartet, bevor sie auf Polkadot eingeführt werden, und sollten voraussichtlich Anfang 2021 verfügbar sein.