角色

架构图

链

• Relay chain：中继链，负责平台安全性。
• Parachain：平行链，拥有自己独立的状态与业务逻辑，共享中继链提供的安全性。

节点

• validator：验证人，负责中继链的出块，同时验证来自收集者的证明，与其他验证人进行共识投票。中继链全节点，需要抵押DOT。
• collator：收集者，为验证人收集平行链的交易和状态转移证明（collation）。平行链全节点，同时内嵌中继链全节点服务，不一定需要抵押DOT，可以由平行链自行激励。注意，平行线程的 collator 需要持有DOT，以便参与出块资格的拍卖。
• fishermen：渔民，监控验证人和收集者，检查无效的候选收据。collator 或者 validator 都可以作为 fishermen，需要抵押DOT。

平行链节点结构

共识

双服务

中继链节点结构

relay_chain

overseer

overseer

• 启动和关闭一系列子系统
• 作为子系统之间的消息总线
• 监听外部事件，触发子系统相应任务

消息协议

• Communication：子系统之间交互的消息被封装在Communication类型中，根据被封装的消息类型传递到指定的子系统。例如子系统A向子系统B发送一个消息M：1. A向overseer发送AllMessages::B{M}；2. overseer收到后，向B发送FromOverseer::Communication{M}。
• Signal：系统消息，例如块导入、块终结、关闭子系统，被封装在Signal中。系统消息会被广播到所有子系统。

子系统

Collator相关

• collation_generation_subsystem：collator在块更新时生成collation
• collator_protocol_subsystem：collation的请求与回应，根据validator/collator的角色执行对应的任务

候选区块共识

• candidate_selection_subsystem：触发对collation的请求，收到collation后请求投票
• candidate_backing_subsystem：对collation投票，签署statement
• statement_distribution_subsystem：广播statement
• pov_distribution_subsystem：广播PoV
• apporoval_subsystems(TODO)：在finalize前对候选区块的再次检查

可用性相关

• availability_distribution_subsystem
• bitfield_signing_subsystem
• bitfield_distribution_subsystem
• availability_recovery(TODO)

工具类子系统

• candidate_validation_subsystem：验证候选区块
• provisioner_subsystem：提供平行链相关的出块打包数据
• runtime_api_subsystem：调用runtime api
• availability_store_subsystem：存储可用性数据
• network_bridge_subsystem：与collation相关数据在节点间传递的网桥协议
• chain_api_subsystem
• misbehavior_arbitration(TODO)

Collator

启动

• 平行链启动时，build_polkadot_full_node启动一个中继链全节点，包含overseer和子系统，并且在 collator_protocol_subsystem 注册为collator_side。如果要以collator的身份启动节点，启动时需要设定–collator，类似于以往独立链设定–validator启动验证人节点。
• • follow_polkadot：根据中继链的出块来更新平行链
  • 初始化collation_generation_subsystem，在此时注册collator.produce_candidate，用来生成collation。
  • 在 collator_protocol_subsystem 上注册 Collator 所在的para_id。
  • start_collator：polkadot_full_node.client.execute_with(StartCollator}，collator和polkadot_full_node共享一个overseer_handler。

准备候选区块

• collation_generation_subsystem启动后会循环handle_incoming。接受到ActiveLeavesUpdate后handle_new_activations。
• • propose一个候选区块
  • build_collation：构建候选区块的Collation
  • 开启wait_to_announce任务，注册成为StatementListener。当收到validator发来的Statement::Seconded就广播当前候选区块
  • request_full_validation_data_ctx在中继链上获取辅助验证的数据ValidationData。
  • task_config.collator->produce_candidate
  • collator_signature_payload签名
  • 生成CandidateReceipt（包含erasure_root和CandidateCommitments的hash），发送CollatorProtocolMessage::DistributeCollation给 collator_protocol_subsystem。

通知validator

• collator_protocol_subsystem 监听Communication(CollatorProtocolMessage)，process_msg处理消息。收到DistributeCollation后，检查para_id，然后distribute_collation向validator广播。
• • determine_core：计算当前平行链分配到的core
  • determine_our_validators：计算分配到该平行链的validator集合，包括当前集合和下一次分配的集合
  • connect_to_validators：同时连接当前validator集合和下一组validator
  • distribute_collation：检查collation在active-leaves上，collation没有在该relay parent上出现
• 连接上新的validator后，在collator protocol子系统中handle_validator_connected
• • 发送一个CollatorProtocolMessage::Declare给validator，注册collator
  • 如果validator是属于该平行链的验证人集合，那么advertise_collation，向validator 发送CollatorProtocolMessage::AdvertiseCollation，通知validator准备发送collation了。

回应请求

• 收到validator消息CollatorProtocolMessage::RequestCollation
• • send_collation：回应validtor。回应的message中包含CandidateReceipt和PoV，发送CollatorProtocolMessage::Collation(request_id,receipt,pov)给validator。由于这是节点间通信，overseer的中继只能作用于节点内的子系统之间，所以这个消息是被封装在NetworkBridgeMessage::SendCollationMessage中的，通过 network_bridge_subsystem 向validator转发消息。

出块

• 当中继链上statement被checked后（状态为seconded），collator在平行链上announce_block，此时为暂时同步。
• 最佳区块和终结区块跟随中继链的出块。

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