# 3. Synchronization

- Polkadot 網絡互動需求： 許多應用程序需要從 Polkadot 網絡獲取資訊，以進行各種操作。

### 不同類型的節點需求不同：
- $Validator$： 需要訪問完整的網絡狀態，包括歷史數據和最新狀態。
- $Light\ client$： 只需要驗證特定資訊，例如帳戶餘額。

## 同步協議：
#### $Warp\ Sync$： 針對輕客戶，提供最少的必要信息。
- 特點： 只下載 block header 中 authority set 變更的部分，並驗證 GRANDPA。
- 優勢： 同步速度最快，適合只對最新狀態有需求的節點。
#### $Fast\ Sync$： 針對特定需求，快速獲取所需信息。
- 特點： 下載完整的 block header 歷史，並驗證 authority set changes，然後下載並導入狀態，並最終切換到全同步。
- 優勢： 比全同步更快，適合需要執行特定功能的節點。
- 下載區塊頭 -> 驗證 authority set changes -> 下載狀態 -> 切換到全同步
#### $Full\ Sync$： 獲取所有網絡信息。
- 特點： 下載整個區塊鏈，適用於各種節點。
- 優勢： 數據完整，適合 Validator 使用。

### Consensus Authority Set
Polkadot 的核心概念： 在 Polkadot 網路中，每個 consensus engines（驗證節點）都有一組自己的 nodes。
- 節點權限：某些有權力對網絡的狀態做出決定，例如新增一個區塊。
- List of authorities： 有一個 list 表示哪些 public key 的 node 目前有權力。

### "Runtime"-to-Consensus Engine Message
- Authority set 更新： Polkadot 的權威列表會隨著區塊鏈狀態的變化而更新。
- Runtime： Runtime 有權限更改 Authority set，並將 Authority set 的變更訊息打包並更新 block header。
- Polkadot Host: 檢查 block header 並廣撥給 consensus engines。
- Consensus engines： 會根據收到的共識消息，更新其內部的Authority set，並影響後續區塊的生成和驗證。

## 導入和驗證區塊

### 區塊驗證
- 確保區塊合法性： 區塊驗證是為了確認一個新產生的區塊是否符合規範，可以被添加到區塊鏈中。
- 一致性檢查： 驗證區塊是否與現有的區塊鏈狀態一致，並且能夠引導系統進入一個新的、有效的狀態。

### 區塊驗證的流程：
- 1. 接收新區塊： 新區塊可以來自其他節點或本機的共識引擎。
- 2. 驗證作者權：
- Polkadot 主機負責： 檢查產生這個區塊的節點是否擁有在這個時間點生成區塊的權力。
- 依據共識協議： 根據 Polkadot 的共識協議（如 BABE）來判斷。
- 3. 驗證交易有效性：
- Polkadot Host 與 Runtime 合作： Host 將區塊中的交易提交給 Runtime 驗證。
- 驗證： Runtime 會模擬執行這些交易，檢查是否會導致狀態的不一致或違反任何規則。
- 成功： 如果通過上述驗證，則這個區塊被認為是有效的，可以添加到區塊鏈中。
- 失敗： 如果驗證失敗，則這個區塊將被丟棄。
- 狀態更新： 如果交易有效，運行時會更新系統的狀態，Host 會將新的狀態持久化到存儲中。