技术详解DAG区块链项目SPECTRE:围绕一致性建设投票机制甄别攻击杜绝交易冲突

  数据储存的问题另一个限制是。一MB的信息计算如果以每秒产生,十六GB的数据量每天将会生成八。E区块链网络上在SPECTR,数据都储存上链不可能将所有的,合理的选择这样才是。此因,g checkpoints)的数据储存解决方案我们提出了一个名为“检查点运转”(rollin。矿工作结束后在每天的挖,成的全新区块面对数百个生,数据信息储存在一个固定的中心化节点SPECTRE会将此前发生的交易,络定期检查更新供整个区块链网。

  型进入到具体的解决方案案例分析由此我们从DAG应用区块链的模。RE协议背后在SPECT,机制的考量设计有一个信息投票。象一下试想,许多杰出运动员投票在一条区块链上为,最佳选出,要选出一个优胜者这就意味着用户需,所有剩下的舍弃其他。一个社区里面这就像是在,最喜爱的运动员是哪个投票的人互相告知自己,运动员投票要为哪位。le winner vote system)我们称之为“单一赢家投票模式系统”(sing。

  结合区块链的系统这样一套DAG,?交易的监管是一个大问题暴露出来的最大缺点在哪。所示如图,区块里发生交易之后比如用户在某一个,进行挖矿时有矿工想,被公布到整个区块链其交易信息很快就会,快求得挖矿结果许多矿工都会很,得非常之快冲突累积。的挑战在于所以最主要,G网络曲线图里在这样的DA,区块生成区块之后通过参考之前的,块包含信息的一致性如何保证新生成的区,中产生的大量冲突及随之而来在交易?

  区块链的网络中而在DAG应用,相邻的区块可参照每一个区块都有,一个区块关注其中,其他区块相连打通可以发现其能与,度的可用性体现了高,此同时但与,打通之后区块之间,有可能导致更多的硬分叉挖矿行为将由于发生频繁,遭到挑战一致性将。不再遵循序列来排列之后同时更为严重的是:区块,突事件将会大幅提升在各区块里的交易冲,le spending)比如双花问题(doub。

  术层面来说通常从技,式的系统里在一个分布,P”定理来进行开发和维护开发人员都遵循着“CA,一致性、可用性和隔离性它们分别是上述提到的。区块链中在以往的,因素即为一致性首先需要注意的,本需要一致分布式账,信息要保持一致上链后的交易,以区块创建,和以往的历史信息保持一致它里面包含的信息必须要,为尽力维持这个特性整个系统都要设计。现之前图中看到的这就是为什么会出,信息同步的情况在银行排队等待。则更为注重可用性DAG区块链网络,这个网络上面完成交易保证每个用户都能在。

  现在在,约为3-7笔每秒比特币的交易速度,交易速度呢?要实现这样的交易性能那么什么时候才能到达每秒过千笔的,我们需要先对区块链的技术局限有所了解需要对现有的区块链系统做出什么改造?。先首,个区块的区块链系统简化图让我们来看看在一个包含十,程是什么样的每秒的交易流。所示如图,导向下一个生成的连接着的区块在每个区块里储存的信息都会被,最初的创世区块每个分支都导向,息可追溯使得信,条条“树杈”从而形成一。

  目SPECTRE:围绕一致性建设原标题:技术详解DAG区块链项,攻击杜绝交易冲投票机制甄别突

  片所示如图,两个问题首先引出。先首,家可以想象在银行排队办理业务的情景目前区块链中的交易是怎么样的?大,个按序列排好等待用户们一个接着一,后下一个用户才能开始行动只有当上一个用户完成交易,个区块链的一致性和贯彻性通过这样的方式来保证整。务的用户挤进银行后当有过多需要办理业,会变得越来越严重交易堵塞的情况就。

  这种情况为了防止,AG区块链网络协议中在SPECTRE的D,用户投票的机制我们采用了全体,网络的架构来形成整个。块的生成次序具体到每个区,X区块和Y区块的生成次序用户可以在Z区块上决定,有投票权矿工没,的顺序进行挖掘只需遵循这样,在X区块之后生成的逻辑过程去按照算法推导计算Y区块,制整片区块链网络的生成防止其出于牟利而主导控。票机制生成区块后当指定了具体的投,集成大多数用户的意见在每个区块上的投票汇,块链网络的生成次序由此来决定整个区。

  系统里面但在这套,票量选出唯一一个优胜者只是凭借最为多数的投,的运动员做出排名而无法对所有候选。nner voting system)里在一个多胜者投票系统(multi-wi,选运动员进行投票用户可以对所有候,名次分出。所有投票对象的偏好信息由此系统可以整合用户对,这些信息量扩展补充了。

  应用区块链的协议建立一个DAG,区块按照给定次序排列第一原则是命令每个,到一致性以此来得。的这些区块如前面显示,排列次序后只有给出,哪个是创世区块用户才会明白,个区块之后哪个接在上,易是优先处理哪个区块的交,保持数据的一致性才能实现追溯和。

  性的基础上在保证安全,展现出高扩展性整个区块链网络。么那,秒过千笔交易的性能在这个网络上实现每,的局限性体现在带宽上会遇到哪些限制?首要。地生成过百个区块如果每秒不限制,累积将会超出承载太多的区块生成,决任何问题没有办法解。的目标交易量的设置而是需要根据不同,区块的最小带宽来确定不同类型。例子举个,PS的交易性能为了实现一万T,整每秒五MB的带宽SPECTRE调,五MB规模的区块每秒生成十个零点。

  系统提交信任这需要用户对,信息没有遗漏错误相信此前其储存的,改的情况或者篡。情况下在这种,示储存数据的真实性以保证无误储存数据的中心节点需要验证演。样同,储存和系统性能之间在去中心化的数据,更好的办法来达到平衡我们必须找到不停寻找。

  要明白首先需,新生的事物区块链是。一个系统如果你有,区块链的性能要改善扩展,rected Acyclic Graph在SPECTRE项目上应用DAG(Di,很好地实现这一点有向无环图)能。

  别地特,些问题针对这,形成了两条共识原则:规则1在DAG网络中的挖矿协议里,区块的诞生每个新增的,全部区块作为参照都必须以过往的;则2规,息都必须在第一时间公布所有区块生成的交易信。

  产的区块图中新生,区块群共同投票的结果它来源于X区块群和Y,数原则根据多,X区块链后生成新的区块紧跟在。承载了X区块的信息蓝色的Z区块群只,Y区块链没有参考,味着这意,Z区块而言对于蓝色,于隐藏状态Y区块链属,知它的存在没有办法得。

  面描述的DAG结合区块链网络应用的困境如何针对这些问题研发解决方案?根据前,一个应用模型证明了其只是,数据结构框架它本身是一个,的解决方案而非现成,链网络的案例有好有坏具体DAG应用区块。链网络的协议?首先在一个复杂的区块链环境中那么该如何制作一个性能优异的DAG应用区块,分支状结构排列区块呈链条、,属于攻击者的区块很难找到隐藏其中,成正确的区块但它会干扰生,块链环境的速度并会拖慢整个区。G应用区块链的协议所以一个好的DA,辨找到这些攻击区块首先需要做到易于分。

  网络发起的攻击也是一个难题如何分辨抓住针对这个区块链,到的双花问题比如前面提。发生后当交易,出结果的几率很大两个矿工同时挖,用的奖励?还有谁获得交易费,?另外存储问题也突出的非常严重如何计算不同矿工的工作量证明,秒过千笔交易如果实现了每,数据量将会巨大产生的交易信息。之而产生的问题还有许多其他随,决的首要问题还是一致性但其中最为重要需要解。

  处理速率的考虑出于加快交易,交易时耗费的时间节省用户在等待,现这样性能的优化DAG的设计能实。行等待交易的用户对于这批涌进银,还是办理银行卡业务无论他们手持现金,不再进行分类DAG网络,行行排队等待使他们分成一,他们办理业务而是加速去为。交易冲突如果发生,会先记录在案DAG网络,后再对出现的冲突进行处置在处理完所有用户的交易,批用户的交易速率从整体上加快整。来取代传统排序方式的区块链DAG网络通过这样的安排,应用区块链的日常由此推广为DAG。

  融评论此前报道雷锋网AI金,Labs在2月份正式公布了其最新扩容协议PHANTOM的技术细节此前发布了DAG区块链项目SPECTRE的区块链初创企业DAG ,容智能合约透露其将兼,区块的线性排列并实现了在链上。金融评论了解据雷锋网AI,的特币技术交流大会上在由伯克利区块链主办,mpolinsky为在场听众详细介绍了DAG应用区块链网络遇到的具体技术挑战DAG Labs的首席科学家、GHOST协议的共同作者Yonatan So,易的扩展性、安全性的解决方案和基础参数调整并讲解了SPRECTRE项目针对区块链交。

  化的取舍关系:降低区块的带宽能允许更多的用户参与区块的带宽限制和交易频率存在着扩展性和追求去中心,化的趋势发展有利于去中心,易频率受影响但却会使交,衡是需要重点考虑的问题如何在它们之间保持平。想象试着,宽调整到两MB每秒假如将区块的最低带,易额远远达不到一万笔那么每秒能处理的交,拥堵的交易淹没系统可能会被。区块链网络时所以在设计,多用户的参与度的考虑不能出于单纯提高更,宽和基础参数的设置任意改变区块的带,络的运营和目标交易性能这会影响到整个区块链网。

  在链上用户,们的交易?在区块里什么时候应该公布他,速度会有数百秒的延迟公布交易到整个网络的,播到公网上然后快速广,现象引起的交易冲突如果发生了由于双花,生无限延迟的情况在投票机制下会发。Y区块群能成为主链X区块群之所以优于,票生成区块的机制在于全体用户投,同时公布交易而如果X和Y,即时判断作出决定系统可能将无法。害到攻击者本身但这样只会伤,统造成损失无法对系。可信区块作为一个,上个区块信息生成其根据序列承载,区块发生连接不会与相邻,现双花问题故不会出。

  E的分层结构中在SPECTR,据层相互隔离应用层和数。据层上在数,收集交易数据矿工只负责,了有效发生的交易确保这些数据代表,不可篡改的共享数据库来形成一个可追溯的。用层上而在应,账本来体现数据需要生成分布式,易的来龙去脉解释每一笔交,循着不同的交易逻辑由于不同的应用遵,约等不同的交易系统来实现执行在DAG网络中还要接入智能合,以验证矿工的工作结果并最终生成交易数据。

  主观的观点这是一个,样的同,之后的红色Z区块群对于连接在Y区块链,X区块的信息由于没有参考,X区块群的存在也没办法知道。以所,区块生成的时候图中这个黄色,的区块可以得知通过参考相邻,于X的区块它是一个属。推下去依次类,导出全部区块的归属根据投票机制最终推,块链网络的架构从而确定整个区。看到可以,任何可信的区块节点Y区块链没有参考,网络的双花攻击辨别实现针对这个区块链。

  以总结出来所以我们可,AG应用区块链网络相比和一开始提到的其他D,设计安全性有了很大的提升SPECTRE的网络架构,这样的机制下原因在于在,成区块之后正常用户生,大多数的区块来发起攻击攻击者的区块不可能占,于有问题的可疑区块可信的区块永远优,攻击的可能性杜绝了51%,网络极高的可用性同时实现了整个。计保证了这样的设,过百个区块的前提下在一秒生成十个甚至,区块在内的所有区块在网络上包括的可信,令而互相散乱连接不会缺乏排序指,种引起混乱的安全性问题从而导致开始提到的种。

  前来看从当,块链网络治理中在分层结构的区,重要的因素矿工是非常,更新、激励机制可以影响协议,易的有效性还能觉得交。集装箱的储存服务假设现在需要购买,工人来提供货物的搬运储存服务只能通过经济激励的手段来号召。相类似与其,从于工作量证明的共识机制在区块链数据层上的矿工服,励是正确的之后在验证支付的奖,下一项挖矿工作才会继续进行。励和奖惩机制没有完善的激,处置用户的交易信息矿工将有可能随意,网广播公布可能会在公,的交易处理为无效交易也可能会将正确发生。

  区块的问题上回到甄别攻击,中所示如图,间看成是彼此竞争的存在我们可以将区块与区块之,独立于主链的链条但针对红色的这条,无法得知这条独立链条的存在区块之间共享所有的信息后也,在生成区块的过程中变成较长的一条所以这条隐藏的孤链有小概率的可能,区块链网络的控制从而夺得对整个。

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