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科学家提出构建可扩展、低能耗比特币的新方法

2019-10-22 21:30:11
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新研究破解比特币可扩展性难题

突破性研究改变加密货币交易验证方式

一项由科研团队开展的新研究声称已找到解决比特币可扩展性问题的方案。研究人员表示,这项研究通过消除系统间达成共识确认交易的必要性,从根本上改变了现有的交易验证机制。

这项研究详细记录在瑞士洛桑联邦理工学院研究人员发表的论文中。该论文最近在布达佩斯举行的国际分布式计算研讨会上荣获最佳论文奖,提出了一种与现有加密货币交易验证截然不同的新方法。

现有共识机制的局限性

目前,系统间达成共识被视为解决比特币双重支付问题的必要条件。双重支付是指交易在分类账中被复制的可能性被消除。大多数解决这一问题的方法都需要区块链中所有系统达成法定人数或一致同意。

然而,这种共识机制存在诸多缺点。在资源方面成本高昂,需要消耗大量能源。当区块链中积压大量交易,或者依赖分布在多个地理区域的系统达成共识时,这一过程也可能非常耗时。

创新性算法:Contagion协议

新研究提出了一个革命性的观点:验证交易并不需要达成共识。相反,它主张通过随机抽样网络中的系统来达成交易协议。

研究团队强调,他们提出的算法并非现有共识算法(如工作量证明或权益证明)的变体。该算法不运行节点来选举领导者,而是使用gossip协议(比特币中用于通信随机数或不同区块头的协议)来传播交易信息。

系统首先由一个小群体"确认"交易,然后将交易细节传递给更大的群体,后者再进一步传播给其他群体,以此类推。

算法工作原理与优势

为实现这一过程,系统使用了Contagion算法——一种模拟传染病在人群中传播的概率算法。它由三个子协议组成:Murmur、Sieve和Threshold。这三个协议负责确保交易的有效性、完整性和一致性,并将原始采样过程发送给网络中随机选择的一组系统。随机采样系统的大小决定了交易是否有效。

研究团队表示,采样系统的规模应该与整个系统的大小呈对数关系,这意味着它应该足够大以确保黑客无法渗透系统,但也要比法定人数小,确保它只是整个网络的代表。

环保与高效特性

除了减少确认交易所需的时间和资源外,Contagion算法还最大限度地降低了能源消耗。研究团队解释,传播和验证交易所需的能源仅仅相当于在互联网上发送信息的能耗。

研究团队计划在欧盟资助下开源该协议,以推广研究成果。这种创新可能会在已经拥有数千种加密货币的生态系统中催生出更多数字资产。

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