引?言
我们都知道，区块链的特性之一是不可篡改，这一特性背后是节点共识等技术的支撑。在全节点共识的网络中，升级一直是困扰区块链界的一大问题，因为在实际使用场景中，节点的部署通常存在一定的地理隔离。要想在同一时间对所有节点进行升级基本是不可能的！这一问题在公链中更为凸显，一条公链的节点可能分散在世界的各个角落。
如果不能同一时间对全部节点进行升级，就会导致某一时刻，既有运行旧版本的节点也有运行新版本的节点。如果旧版本的节点无法验证新版本的节点产生的区块，那么便会存在两条区块链，即所有旧版本的节点维护一条链，所有新版本的节点维护一条新的链。这一现象我们称为“硬分叉”。
现有区块链的升级方式
引言中提到的“硬分叉”确实是区块链里的一种软件升级方式，典型的例子如比特币以及硬分叉的比特币现金。
还有一种分叉称为“软分叉”，与硬分叉不同之处在于：硬分叉中，新版本的节点可以验证旧版本的节点产生的区块，旧版本的节点无法验证新版本节点产生的区块；而软分叉中，新旧版本软件可以互相验证对方产生的区块，因此软分叉以后，依旧是一条区块链。
PEPE周涨幅超70%，表现优于其他Meme币:金色财经报道，CoinGecko数据显示，在比特币(BTC)引领的加密市场反弹中，Pepecoin(PEPE)在过去24小时内飙升了40%，周涨幅扩大至70%以上，表现优于SHIB、FLOKI和DOGE等其他Meme币。数据显示，Pepecoin(PEPE)过去24小时的交易量达到8亿美元。跟踪PEPE的期货合约清算额超过1300万美元。[2023/6/23 21:55:19]
软分叉和硬分叉都可以对区块链进行升级，但是它们有非常明显的缺点：
影响业务运行：需要将正在运行的节点停掉，替换成新版本的二进制，再启动新版本的节点升级需要较长时间：由于区块链的节点数量很多，且由不同的矿工/管理员运行，整个升级过程可能持续较长时间才能完成
Polkadot如何进行升级
Polkadot是基于Substrate框架开发的区块链，也是一个跨链协议，其作为中继链实现不同区块链之间的跨链交互。它使用Substrate提供的升级方案来进行无分叉的系统升级，完美解决了传统区块链升级中存在的问题。
WOO Network 将销毁逾 7.05 亿枚 WOO 代币:1月10日消息，加密货币流动性平台 WOO Network 正在对 WOO 代币经济学进行一系列改进，将销毁超过 7.05 亿枚 WOO 代币，约占最大供应量的 24%，因为 WOO Ventures、WOO DAO 和保险基金将逐步关闭。所有销毁机制都将停止。
另外，大约 5.45 亿枚 WOO 生态系统奖励代币正在转移到一个带有时间锁定的智能合约中，会在 5 年内线性授予。[2023/1/10 11:04:50]
▲?Runtime介绍
要解释Polkadot如何进行无分叉升级，首先不得不介绍一下Polkadot里的几个概念。从技术角度来讲，Polkadot协议可以分为两个部分：Runtime和RuntimeEnvironment，Runtime包含Polkadot协议的大多数状态转换函数的执行逻辑，RuntimeEnvironment则包含区块链的一些通用模块，如网络通信、区块生成和共识引擎等。RuntimeEnvironment将外部数据传入Runtime，并与之交互来执行状态转换函数。对Polkadot的升级其实就是对Runtime部分的升级。
FTX债务人：FTX捐款的领款人自愿返还将避免诉讼程序:12月20日消息，FTX债务人宣布，今日宣布已与接受FTX债务人、SBF、其他职员或负责人(统称“FTX出资人”)捐款或其他款项的领款人接洽。这些领款人被要求按照指示将这些资金返还给FTX债务人。“FTX债务人”正与这些领款人合作，确保该等款项迅速归还“FTX产业”，使客户及债权人受益。
如果此类付款不是自愿退还的，FTX债务人打算向破产法院提起诉讼，要求退还此类付款，利息从任何诉讼开始之日起产生。[2022/12/20 21:55:22]
用户可以选择使用FRAME来开发Runtime，它的全称是FrameworkforRuntimeAggregationofModularizedEntities，是一组可简化Runtime开发的模块和支持库。Polkadot的Runtime是用rust编写的代码，它被同时编译成一个native可执行文件和一个WebAssembly二进制文件，native可执行文件是整个节点可执行文件的一部分，而wasm二进制则被作为状态的一部分存储在链上。节点执行时既可以使用nativeruntime也可以使用wasmruntime，wasmruntime虽然比nativeruntime执行效率低一点，但是它有以下优点：
外媒：MEVbots可通过“MEV gain”盗取用户的ETH:9月24日消息，据加密推特用户 @monkwithchaos指出，MEVbots构建的“MEV gain”具有窃取ETH资金的风险，允许创建者从其用户的钱包中提取ETH。该消息经Peckshield证实，据悉，现已有至少六名用户成为其受害者，目前还有13,000名MEVbots用户存在被盗取资金的风险。（Cointelegraph）[2022/9/24 7:19:02]
跨平台。虽然wasm是与平台无关的二进制格式，无论使用何种硬件，在VM中运行wasm，得到相同的执行结果。可以确保产生有效的区块。在wasm中执行的逻辑总是能在nativeruntime中运行，但反过来则不一定。良好的社区支持。工具链和生态得到了社区的大力支持，目前rust对wasm支持的最好。▲?Runtime无分叉升级
升级Runtime的第一步，就是提出一个议案，将更新的Runtimewasm二进制提交到链上。下图是作者写这篇文章时在Polkadot浏览器中的提案截图，其中编号为2的提案便是对Runtime进行升级的提案。
江苏省成立区块链发展协会，加速推进区块链技术应用:金色财经消息，在江苏省委网信办和省民政厅的指导下，江苏省区块链发展协会在南京成立，并召开了第一次会员代表大会。省委网信办副主任王万军对省区块链发展协会第一次会员大会的顺利召开表示祝贺。他表示，2021年全省区块链领域专利授权417件、同比增长106.7％，工商注册区块链相关企业数量超过8500家；在中央网信办公布的8批国家区块链信息服务备案项目名单中，全省入选项目已达157个，居全国前列；苏州获批了全国首个区块链发展先导区，以南京、苏州、无锡为代表的“1+3+N”产业布局基本形成，全省区块链发展已开始步入快车道。在全省区块链发展的关键时刻，成立省区块链发展协会，是贯彻落实省委省政府有关决策部署和省区块链发展管理统筹协调机制会议有关精神的务实举措，也是推动全省区块链技术研发、产业发展和应用治理的重要载体平台。[2022/6/2 3:57:47]
该议案进入公投并投票通过以后，区块链节点便使用当前的Runtime逻辑，将链上使用的wasm二进制替换为议案通过的wasm二进制。作为共识过程的一部分，全网所有的区块链节点都将执行这一过程。
Runtime提供版本信息以区分不同的版本，节点执行时通过判断nativeruntime和wasmruntime的版本信息，来选择合适的Runtime执行。Runtime使用RuntimeVersion结构体来表示版本信息，如下图所示：
其中各字段解释如下：
spec_name：用于区分不同Substrateruntime的标识符。
impl_name：Runtime实现名称，用于区分不同团队所实现的代码。
authoring_version：出块接口版本号。只有当该值等于nativeruntime的版本号时，出块节点才会生成区块。
spec_version：Runtime规范版本号。只有当nativeruntime和wasmruntime中的spec_name、spec_version、和authoring_version都相等的情况下，全节点才会使用nativeruntime，否则使用wasmruntime。
impl_version：Runtime规范实现版本号。节点可以完全忽略此值；它仅用来说明代码是不同的。
transaction_version：外部交易接口版本号。
apis：所支持的RuntimeAPI及其版本的列表。
之后，节点执行时会发现nativeruntime的版本和wasmruntime版本不一致，因此之后所有执行过程都会使用链上最新的wasmruntime，而不是nativeruntime。至此，便完成了无分叉的升级过程。
▲?存储迁移
在Polkadot升级过程中，还有一个不可忽略的要点便是存储迁移，它是指开发人员重新调整现有的存储以满足新的需求。
为什么需要存储迁移呢？举个简单的例子：假设在旧的Runtime逻辑中，用户账户余额的数据类型是用无符号整型表示的，也就是用无符号整型进行存储的；而在新的Runtime逻辑中，该数据类型是用有符号整型表示的。如果没有使用存储迁移，新的Runtime执行状态转换逻辑的过程中，读取用户账户余额时有可能读取到负数可能，这便可能引起不可预料的结果。
在Runtime中需要进行迁移的改动必须使用Substrate提供的D1-runtime-migration标签来指定。同时，FRAME提供了on_runtime_upgrade函数，该函数的逻辑会在Runtime升级之后立即执行，因此可以在该函数中加入相关的逻辑来实现存储迁移。
总结
Polkadot的升级方案通过将Runtime分为native和wasm并采用链上治理进行升级，无需中断节点且不影响业务运行，也无需太多的人员投入，效率大大提高，完美解决了分叉升级带来的问题，确实是一个非常不错的区块链升级方案。
参考文献
?RuntimeUpgrades,?https://substrate.dev/docs/en/knowledgebase/runtime/upgrades
?J.Burdges,A.Cevallos,P.Czaban,R.Habermeier,S.Hosseini,F.Lama,H.K.Alper,X.Luo,F.Shirazi,A.Stewart,andG.Wood.Overviewofpolkadotanditsdesignconsiderations.arXivpreprintarXiv:2005.13456,2020.
作者简介
周蓉
数据网格实验室BitXHub团队
研究方向：区块链账本互操作技术
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