自比特币于2008年问世以来,加密领域陆续涌现了多种分布式账本技术。其中,以比特币为代表的DLT区块链技术是当前分布式账本最主要的实现形式之一。但基于这种技术设计的分布式账本有个明显弊端,即缺乏可扩展性。
以比特币为例,其缺乏可扩展性的具体表现是系统网络吞吐量的不足。比特币网络平均每秒只能处理7笔交易。由于每个区块的出块时间为10分钟,每笔交易需要经过6个区块的确认,也就是说至少需要60分钟才能最终完成该交易。相比之下,全球支付网络VISA平均每秒可处理24,000笔交易,并能够实现单笔交易的秒级确认。吞吐量不足,使得比特币难以承载当前商用场景。
基于当前的技术发展,提升区块链的吞吐量并不是一件困难的事情。尽管一些方法,如增加区块大小或减少区块产出时间,已经在BCH、LTC等加密货币项目中得到应用,但仅仅通过这些参数层面的调整无法从根本上解决问题。更好的方法是对协议架构进行重新设计,其中基于DAG(有向无环图)技术与区块链的结合是一种非常新颖的方式。通过将账本形式从区块链的单链形态转变为有向无环图的形态,可以避免单链中存在的串行化写入限制,从而使得账本具备支持高并发的特性。
BlockDAG技术的出现突破了传统区块链的性能瓶颈,并有望解决区块链所面临的三难困境。
BlockDAG技术优势
在以比特币为代表的区块链中,除了创世区块外,每个区块只有一个前驱父区块和一个后继子区块,形成了单链结构。当两个区块同时被提议时,会导致区块链分叉的情况发生。根据最长链原则,最终只会保留一个区块在主链上,而另一个区块将被丢弃,这取决于网络中哪个分叉的矿工群体最先产生下一个区块。
这种串行化带来的直接危害体现在以下方面:
1.每当出现冲突时,必然会有一个分叉失去竞争优势,其区块成为主链之外的孤块。这不仅浪费了产生该区块的矿工算力,还使得选择该分叉的其他网络算力在竞争条件下被浪费。
2.区块链分叉为不诚实的矿工提供了自私挖矿的机会,他们可以通过这种方式获得超过其算力占比的额外收益。更严重的是,这种自私挖矿行为会严重削弱网络的安全性。
3.为了尽可能避免由串行化冲突带来的问题,增加区块大小或减小区块产生时长这两种提高区块链交易吞吐量的方法都存在限制。大区块在网络传播中引起的时延以及高区块产生率都会增加冲突的概率。总体而言,基于单链结构的区块链都受到串行化冲突带来的可扩展性瓶颈的限制。
但在BlockDAG结构中,每个账本的基本单元可以引用一至多个前驱单元,且可以被一个或多个后继单元同时引用。因此,BlockDAG在可扩展性上具有天然的优势。需要指出的是,这种对并发的支持与BlockDAG结构的交易确认策略有关。
区块链中,区块所包含的交易一定是合法交易,双花等冲突交易不会出现在同一链上。而基于BlockDAG技术对可能的冲突交易采用乐观的包容策略,即对于并发产生的单元,只要其遵循基本协议规则,便可被包含进入账本,如果其中个别交易存在冲突,则将通过共识算法判定其合法性。这本质上是一种延后冲突解决策略,避免了区块链中因竞态条件冲突带来的网络算力资源浪费以及可扩展性限制。
加密领域中的BlockDAG项目
Kaspa(KAS)
目前加密领域中采用BlockDAG技术最具代表性的项目是Kaspa(KAS),该项目的创始人Yonatan Sompolinsky也是BlockDAG这一概念的主要提出者之一。
| 官网 | 主网上线时间 | 共识机制 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| https://kaspa.org/ | 2021年11月 | PoW 工作量证明 | P2P交易、DeFi、智能合约等 |
当前Kaspa已上线多家矿池,您可以通过阅读ViaBTC矿池提供的挖矿教程,来开采KAS。
挖矿教程:https://support.viabtc.com/hc/en-us/articles/7207398646799
Kadena(KDA)
Kadena的核心技术称之为ChainWeb,设计上可以看到分片技术和DAG的影子,但同时也拥有自己的独创性。
| 官网 | 主网上线时间 | 共识机制 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| https://kadena.io/ | 2019年10月 | PoW工作量证明 | 供应链管理、物联网(IoT)应用 |
Taraxa(TARA)
Taraxa 是一个兼容EVM的智能合约平台,基于BlockDAG 的t-Graph共识,使Web3能够解决现实世界的问题。
| 官网 | 主网上线时间 | 共识机制 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| https://www.taraxa.io/ | 2021年 | PoS权益证明 | 人工智能、物联网(IoT)应用 |
DAG概念在很早之前就已经出现,但Kaspa项目的开发团队创新性地提出BlockDAG方案,不仅是近十年来加密领域的一项重要创新举措,同时也是基于PoW共识机制改变原有区块链账本形态的一大创新之举。
比特币、以太坊等加密项目的成功为传统区块链的崛起奠定了坚实的基础,证明了区块链的安全性与可靠性,并逐渐成为传统金融的可代替方案。而BlockDAG的出现,为传统区块链当前面临最紧迫的问题提供了解决方案。
未来的PoW新项目不一定都会选择BlockDAG技术作为范本,但毫无疑问的是,BlockDAG技术已经证明了其在解决传统区块链的性能和可扩展性挑战方面的潜力。它将在未来区块链发展中扮演着极为重要的一个角色。
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