Polkadot:一文带你全方位了解Acala产品与技术堆栈_POLYX

01.项目概要|Abstract

Acala——全球首个去中心化开放式金融联盟、Polkadot生态金融中心，旨在联合Polkadot生态系统创建开放式金融框架，为全球加密资产带来金融稳定性，流动性与可及性。目前已经推出了跨链多资产抵押的借贷协议、释放Staking资产流动性协议以及DEX等核心Layer1模块，除此之外，Acala还添加了兼容EVM的智能合约模块，允许Solidity开发者以最小的迁移成本进入波卡生态。

目前Acala得到了Web3基金会官方资金支持，并获得Polychain、Pantera、ParaFi、Hypersphere、DigitalCurrencyGroup、CoinFund、1confirmation、HashKey、CoinbaseVentures等在内的数家全球知名机构的投资。

Acala主网上线进程与Polkadot上线进程保持一致，为更好地测试主网功能，Acala也推出了具有经济价值的实验先行网Karura，其底层代码与Acala主网一致，主网所有功能都会先在Karura上线，其相对Acala来说，节奏更加迅速，风格玩法会相对灵活。#简介成立时间2019年10月上线时间插槽竞拍成功之后先行网Karura02.技术|Web3Infrastructure

Acala基于Substrate框架构建，将作为平行链接入Polkadot生态，平行链的运作方式是通过插槽接入Polkadot网络，具体方式如下图：

RelayChain：负责平台安全性。Parachain：拥有自己独立的状态和业务逻辑，共享中继链提供的安全性。节点Validator：负责中继链的出块，同时验证来自收集人的证明，与其他验证人进行共识投票。Collator：为验证人收集平行链的交易和状态转移证明，所以，平行链不再需要自己的共识机制。Fishermen：监控验证人和收集者，检查无效的候选收据，验证人或者收集人都可以作为钓鱼人。网络目前Polkadot拥有三个不同的网络，Rococo测试网、Kusama实验先行网和Polkadot主网，每个网络都有其存在的意义，Acala依据Polkadot网络的上线进程，也拥有三个不同的网络：1）Mandala测试网：目前已上线TC6版本的测试网，所有测试网资产仅用于体验Acala网络功能，没有真实价值，并在测试网更新后清零；2）Karura先行网：会参与Kusama的平行链插槽竞拍，资产名称为KAR，在有一定经济价值的环境下优先上线并测试Acala的相关DeFi功能，其定位是成为Kusama上的去中心化金融中心；3）Acala主网：会参与Polkadot的平行链插槽竞拍，所有相关功能在Karura先行网上运行稳定后陆续上线，致力于成为Polkadot上的去中心化金融中心。平行链插槽竞拍平行链插槽是中继链和平行链的接口，要想共享Polkadot网络的安全，与其它平行链进行业务交互，必须通过插槽来实现。插槽类型分为社区测试型插槽和商用插槽两种，20%的槽位预留给Web3基金会来部署，作为社区测试型平行链促进整个Polkadot生态的发展，余下的80%作为商用插槽。因为插槽数量有限，因此，将通过拍卖方式来公平分配。平行链插槽的拍卖每6个月进行一次，每次仅释放一个插槽。插槽的租赁期以6个月为单位，分为6个月、12个月、18个月、24个月，参与拍卖的项目方可自由出价，竞拍单个或是相邻的多个租赁期，价高者得。中标人需要在相应地周期内锁定其DOT，在平行链租期结束时，DOT将被解锁。租期越长，对于网络而言越稳定，竞拍模块由Polkadot官方提供。根据GavinWood此前的介绍，待RococoV1测试网稳定运行后，将率先在Polkadot先行网Kusama上开启平行链插槽竞拍，并在Kusama上线竞拍胜出的平行链，之后再将这套流程复制到Polkadot主网上。Acala在设计网络之时，便依据Polkadot主网的上线进程也设计了相应的三种不同网络，因此，Acala先行网Karura将会首先参与Polkadot先行网Kusama的插槽竞拍，其后，在Polkadot主网上线后，再继续参与主网的插槽竞拍。Karura插槽竞拍方案Acala团队将首先在Kusama上接入Acala先行网Karura，当前计划拿出Karura总量的11%分配给KSM持有人，主要为了激励KSM持有人帮助Karura参与插槽竞拍。假设团队计划竞拍Kusama12个月的插槽使用期限，如果用户愿意将自己的KSM锁定一年，每锁定1枚KSM将至少获得12枚KAR，但是只有30%立即释放，剩余70%将在12个月内线性释放。用户锁定的KSM并没有经过项目方，所有参与竞拍的KSM都还在原链地址中锁定。另外还有推荐人机制、6/8-6/11早鸟奖励、6/15-6/17竞拍启动奖励。Karura的上线流程，分为以下7步：①接入Polkadot平行链测试网RococoV1进行相关测试；②平行链相关代码测试完毕后将会部署到Kusama上；③公布第一次平行链插槽竞拍的时间表；④Kusama会开启插槽竞拍的众筹模块，用户可以在Crowloan模块中选择Karura并锁定自己的KSM；⑤插槽蜡烛拍卖；⑥当Karura成功拍下插槽后，创始区诞生；⑦分发KAR。03.产品|DeFiHubofPolkadot

Acala作为PolkadotDeFi生态的底层基础设施，Acala将作为平行链接入Polkadot生态，共享Polkadot提供的安全性、互操作性等。同时面向用户搭建了各种去中心化金融应用程序，例如超额抵押借贷协议、DEX等核心基础设施，营造更良好的用户体验；除此之外，也面向开发者提供了一套兼容以太坊的智能合约模块，可与Runtime层直接交互，帮助开发者在Acala应用层上构建各种类型的去中心化金融应用程序，助力Acala生态的繁荣发展。

超额抵押借贷协议超额抵押借贷协议维护的是Acala网络中稳定资产系统的运行，通过超额抵押多种资产生成稳定资产aUSD，目标价格为1美元，稳定资产的存在可保证价格的低波动性，从而实现流通价值，可为Polkadot整个生态提供基础设施服务。

借贷协议主要分为CDP模块、拍卖模块、喂价模块和治理模块，如图所示。在介绍这些模块的作用之前，我们需要首先了解以下几点。稳定机制1）调整稳定费率：保持aUSD价格稳定的主要手段就是控制市场上对aUSD的供需，而影响供需的关键因素就是借款利率，当借款利率上涨，利息越高，那么aUSD借贷需求就会降低，反之就会上涨。所以，保持价格稳定的首要方式就是调整借款利率，在Acala网络中，将其称为稳定费率2）紧急关停：保证aUSD价格可兑付的最后手段，分为单一资产清算和全局清算。单一资产清算：当某种抵押资产达到债务上限后，则会触发清算。清算流程为：①停止接受该资产作为抵押品；②提高清算率，逐步平仓；③一定时间后强制平仓。全局清算：当系统被恶意攻击或者网络升级时会触发全局清算，清算流程为：①最新喂价快照；②停止接受任何资产作为抵押品，调整仓位；③清算系统债务及盈利；④aUSD持有人按比例赎回抵押品。aUSD生成流程aUSD将美元作为价值锚定物，每个aUSD背后都会有价值大于1美元的资产支撑，例如，假如1DOT的市场参考价格为30USD，如果用户A想要获得一笔aUSD贷款，抵押1枚DOT最多只能获得20aUSD，此时资产抵押率就为150%。而市场价格波动较大，为保证抵押品的安全性，需要将抵押率控制在150%以上，抵押率越高，资产安全性越高。

获得aUSD贷款的过程就是创建CDP的过程，具体流程如下：1）存款并创建CDP：用户A连接钱包，通过门户将1DOT存入协议，1DOT会被锁定在CDP中作为抵押品；2）创建稳定币：基于DOT的价值，用户可以从CDP中获得一定价值的aUSD，假设为20aUSD；3）关闭CDP：用户A可以随时偿还借出的20aUSD以及支付这段时间的稳定费；4）取款：20aUSD会被销毁，抵押品会被解锁并取出；5）CDP拍卖：当抵押品价值下跌时，即1DOT现在的市场价值从30USD下跌为25USD，而用户A借出了20aUSD，此时的抵押率低于150%，这时就会触发清算，系统会自动清算并拍卖抵押品，被清算的CDP需要支付一笔额外的操作手续费，我们将其称之为清算罚金。CDP模块CDP模块用于创建、管理和存储CDP。CDP模块通过抵押某种资产来创建与美元挂钩的稳定资产，抵押品会被锁定在CDP中，创建的稳定资产价值通常小于抵押品价值。用户在关闭CDP时需要偿还所借的稳定资产数量+需要支付的利息，此时，即可取回抵押品。清算人会监控每个CDP抵押品价值和债务价值的比率，如果抵押品价格下跌过多，CDP内的抵押品会被转移至拍卖模块，被拍卖出售，以回收资产清偿债务，保证系统的健康运行。被清算的CDP除了要偿还债务和稳定费，还需要额外支付一笔清算罚金。喂价模块该模块将列入一组白名单预言机，每个区块将存储预言机提供的公允价格，反馈给CDP模块和拍卖模块。预言机需要向CDP模块提供喂价，以确定生成的aUSD的数量；向CDP清算部分喂价，以及时将抵押率过低的CDP内的抵押物转移至拍卖模块；向拍卖模块喂价，以确保系统和CDP创建者的最大化利益。治理模块主要管理系统中的关键风险参数，例如稳定费年利率、清算率、清算罚金、债务上限等，未来在上线了多种资产后，不同抵押资产的抵押率、清算值等参数均不同。决定这些风险参数的人就是ACA持有人，在确定参数之后，将被设定在治理模块中，其他各项模块依据治理模块设定的参数分工协作。清算设计清算的目的在于激励借款人保持偿付能力，完善的清算机制可以避免借贷平台出现债务和划账。而312/519黑天鹅事件对于整个DeFi行业都是一次不小的考验，平台产生了总价近千万美元的坏账，而导致这么多坏账的原因主要有两个方面，一是底层以太坊网络的拥堵导致清算工作不能正常进行；二是清算效率不足。针对这些问题，Acala协议做出了如下改进：①针对交易拥堵问题，Acala网络使用的Substrate框架下的交易分为普通类和运营类两种。每个区块中约20％的空间预留给运营类交易，作为重要系统交易的优先通道。②在清算过程中，有三重保护机制，首先，Acala计划在触发清算后，先通过DEX出售抵押品以支付未偿债务，如不行再进行拍卖。如果抵押品拍卖有赢家，则在拍卖结束时将中标价格与交易所价格进行比较，以确保抵押品以最佳清算价格售出。这种设计可以更高效地清算有风险的仓位，小额仓位可以在DEX上直接清算，而大额仓位可以被拆成多个小额后售出，或者通过拍卖清算。其次，利用AcalaTreasury中的优质盈余资产作为安全储备；第三，通过ACA拍卖进行兜底。DEX概述DEX就是去掉传统一切可去除的中心化环节，包括撮合和清算。而把做市商也去掉的DEX方案，称作AMM。做市商在金融市场中是指，为市场提供大量买卖挂单的个人或者机构，他们的主要目的不是为了在代币价格的涨跌中获利，而是为了获取价差，价差是指最高出价和最低卖价之间的差异。AMM的算法能提供市场价格的原因，在于市场上套利者的存在。AMM提供的价格高于或低于市场，都有套利者到这里进行交易，获得偏离市场价格的差价作为回报，同时将AMM池子的价格带回到市场价格。算法Acala网络中的DEX采用恒定乘积做市商模型，模型非常简洁，公式为x*y=Kx、y代表不同加密货币的数量，两者乘积为k，k是恒定常数，k值由第一笔注入的流动性决定：1）任何人都可以创建新的交易对；2）无论k值初始设定为什么，由于市场上存在套利者，使得k的值最终适应市场价格。以DOT-aUSD为例，来说明DEX交易流程，设初始价格为1DOT=30aUSD，交易池DOT储备量为10，aUSD为300，则k值为3,000。用户用1个DOT购买aUSD的流程为：1）用户发送1DOT到DEXPallet；2）交易池中的DOT数量更新为10+1=11；3）交易池中的aUSD数量更新为3,000/11=272.73；4）用户收到的aUSD的数量为300-272.73=27.27，即用户使用DOT购买aUSD的价格为1DOT=27.27aUSD；5）此时，新的k值为11*272.73=3,000.03。恒定常数k的存在是为了计算出兑换率，即需要给用户多少aUSD，也就是当x*y=k，其中x变时，只有k不变才能求出y，在一笔交易发生前就会计算出这个恒定常数，根据新注入不同数量才能去计算能够换出的资产数量。每次兑换之后，会产生新的流动池，同时也会产生新的恒定常数。AMM的问题在于，当流动性小的资产池面对大额订单时，会产生滑点。滑点是指下单的价格和最终成交的价格之间的差距。滑点取决于算法、订单金额和流动性大小。订单金额越大滑点越大，流动性越大滑点越小。算法越好，同等订单金额和流动性池大小的情况下，滑点越小。Acala当前选择为用户设置滑点限制，滑点设置的越小，能够换出来的就越少，但是成本最低，反之滑点越大，能换出来的也就越多，但成本也就越高。流动性释放协议Polkadot采用的是NPoS共识机制，任何持有DOT的用户都可以选择以验证人和提名人的身份，参与Polkadot的Staking和治理。在这个过程中，整个系统需要通过锁定验证人与提名人所质押的DOT来保证网络的安全性，质押状态下的资产拥有质押收益和投票权，但是质押状态的资产无法流通，当用户想要退出质押时，还需要一段解绑期，这就使得资产流动性差以及资产价值无法得到充分应用。针对Polkadot的流动性释放解决方案为创建一个质押池，汇总每个用户供应的DOT，再由Acala网络选取多个可靠验证人进行质押。同时，按照1:1的比例为用户发放L-DOT作为质押凭据。所以，本质上DOT仍然处于锁定状态，具有流动性的是L-DOT，可以在二级市场进行买卖，或者参与其他DeFi协议，例如，抵押生成aUSD，获得额外的流动资金。兑换用户在任意时刻都可以使用L-DOT赎回标的DOT，因为协议内会保留部分质押资产。当用户在兑回DOT时，会有28天的解绑期，兑换手续费以ACA支付。该协议是DOT在Polkadot网络上进行抵押及解绑的实际执行者，负责L-DOT的生成与DOT的赎回。L-DOT是质押本金+质押收益的资产组合，用户在赎回时，系统会给出实时兑换率，即兑换率=/L-DOT数量，所有本金及收益统一分配。04.网络治理｜Governance

Acala网络由总理事会和专门理事会进行治理，专门理事会管理网络特定领域，总理事会行使监督权，以确保Acala网络的整体健康运行。例如，流动性释放协议理事会专门用于管理流动性协议，L-DOT持有人和ACA持有人有权对流动性协议相关提案进行投票，提案内容包括汇率模型、费用结构、复利策略等。05.开放预言机｜Oracle

Acala计划构建一个去中心化、开放式预言机系统，旨在让任何人都能贡献价格数据，需要数据的实体则可以自由选择他们偏好的数据。该系统会维护一份喂价白名单，每个预言机服务商都需要通过治理批准才能进入白名单。当前，该系统由Acala自建的多个节点来运营，接受多个节点数据来源，这些数据来源将会基于DefaultOraclePallet聚合成一个公允的喂价，从而为网络提供链下数据以及评估链上能力与系统清算风险。06.智能合约｜AcalaEVM

要成为Polkadot生态目前有三种方式：部署为平行链、平行线程或者成为平行链或者平行线程上的Dapp。Acala计划成为Polkadot平行链，对于那些想要接入Polkadot生态但是又不想要负担太高成本的项目则可以部署在Acala上，成为Acala上的Dapp。Acala目前已经提供了一系列开箱即用的DeFi生态组件，如超额抵押借贷系统，释放质押资产流动性的协议以及去中心化交易所等，除此之外，还构建了应用层相关智能合约模块，帮助其他项目在Acala上部署。因为当前很多项目合约都部署在以太坊上，所以Acala智能合约模块也考虑到对以太坊的兼容性，但是其希望提供与以太坊截然不同的体验，因此，自行开发了一套解决方案Bodhi，这套方案不兼容以太坊RPC，而是做了一个JavaScriptSDK，模拟Web3provider，可以把PolkadotExtension包装成类似MetaMask的扩展，这样现有的以太坊Dapp也能用PolkadotExtension来和AcalaEVM交互，从而直接使用Acala的DeFi产品基础组件，跨链桥等，或是在应用层构建其他更加有趣的DeFi应用，如合成资产等，充分利用DeFi产品间的可组合性，创建更加丰富的Acala生态。Acala智能合约模块所要实现的目标：1）允许用户只用一个钱包就能够与Substrate的runtime、EVM合约或者WASM合约进行交互；2）允许协议兼容EVM以及Runtime层；3）允许开发者在开发和部署去中心化金融应用程序时能够获得开箱即用的工具支持。07.AcalaTreasury

Acala实际会创建多个链上理事会，分为总理事会和专门理事会两种类型，总理事会成员由ACA持有人选举产生，并且可以投票轮换总理事会成员，用于管理AcalaTreasury。该基金中资产由一个链上账户控制，收益来源有三种方式：①CDP稳定费；②清算罚金；③L-DOT协议费。因为Acala计划租用6年的平行链插槽，总共进行3轮租赁拍卖，所以，该基金的收入盈余会尽可能多的回购DOT，建立DOT储备。如果其有充足的DOT储备，原本预留给帮助Acala第二轮竞拍的DOT持有人的奖励就可以存入AcalaTreasury，用于回购DOT。而且储备池中的DOT还可拿到流动性协议质押，获得Polkadot的提名者奖励，同时，再将这些收益存入协议中，进行不断复利，为下一轮及未来的平行链拍卖做准备，最终实现自身的可持续发展。一旦AcalaTreasury拥有足够独立支撑插槽租赁的能力，AcalaTreasury将考虑把收入盈余用于购买其他有价值的资产，丰富平台收益结构与储备资产种类，从而强化风险抗压能力。08.跨链消息传递｜xTokens

Acala团队推出的跨链资产标准“xTokens”已交付Web3基金会第5次Grant，该标准的提出将为所有Polkadot和Kusama平行链提供一套统一的跨链消息传递解决方案。简单来说，XCM和xTokens是跨链生态系统和实现Polkadot和Kusama愿景的基本组件。跨链消息格式(XCM)是一种非常灵活但定义宽松的通用消息格式。因此，我们需要一个允许跨链传输的用例实现，即将资产从一个链跨到另一个链，以及在中继链与另一个链之间发送和接收可替换资产。我们已经推出了一个关于xTokens的实现指南，并且该指南已经被Acala、Laminar、plasm、HydraDX、Phala、Bit.Country、Snowfork、Crust、Darwinia、Moonbeam和Nodle等Polkadot生态项目团队使用和验证，他们都在Polkadot的平行链测试网上成功完成了跨链可替换token的转账交易。

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