區塊鏈:技術解讀：區塊DAG與PoS機制

作者：StevenPu本文，我們將介紹如何運用區塊DAG拓撲結構，并結合權益證明機制來解決吞吐量和安全性的平衡問題。要包容

單鏈拓撲結構的一個主要限制是網絡一次只能接受一個區塊，如果網絡能同時接受多個區塊的話會有什么效果呢？一方面它能增加處理中的交易數量，另一方面能盡可能減少在網絡丟棄所有僅留一個分支時單鏈拓撲所浪費的資源。

有向無環圖的一個示例為了展現這個更具包容性的方案，我們選擇創建一個圖表，而不是線狀的鏈。大家可能沒有意識到，雖然大部分人認為區塊鏈是線狀的，但像比特幣、以太坊這種傳統單鏈實際上是由分支構成，且看上去更接近樹狀，而非線狀。這種類型的樹狀結構也是圖表的一種，說的再具體些，就是一個有向無環圖。「DAG」這個詞聽起來很復雜，但也就是名字比較特殊，它表現的涵義其實就是：圖表中的區塊是相連的。這些連接是有方向的，比如區塊A指向的是區塊B。任選一個區塊并沿著所指的方向走，無論哪條路徑都不會回到同一區塊——也就是說圖表中沒有閉環。要環保

抹鏈科技與政為科技達成戰略合作?為黨建展館提供區塊鏈技術解決方案:據官方消息，2020年6月19日，抹鏈科技宣布與四川政為科技有限公司達成戰略合作，為政為業務體系中的各地黨建、安全等相關展館提供基于區塊鏈技術的解決方案。抹鏈科技研發的BaaS(Blockchain as a Service)系統是金融級區塊鏈技術平臺，在區塊鏈+“三位一體”合作經濟、普惠金融，區塊鏈教育培訓和媒體等方向，抹鏈科技也進行了布局。[2020/6/19]

工作量證明機制不一定是所有單鏈的特征，但許多單鏈網絡，例如比特幣、以太坊，通常會將其作為共識算法的重要組成部分。在這樣的機制中，節點通過解決加密難題來獲得出塊資格，本質上就是一種去中心化彩票。但是，這種看似簡單而優雅的方法，其實非常耗電。劍橋大學的數據顯示，僅比特幣網絡每年就能消耗逾60太瓦時的電力，超過了瑞士全國每年的能耗總量。Taraxa希望能通過從PoW到PoS的轉型來避免消耗這么多能源。在PoW機制中，出塊的特權來自于外部資源的投入，包括昂貴的定制硬件和大量電力。而在PoS機制中，出塊資格由內部資源決定，即賬戶的持幣量。不過兩種方案的核心經濟動機是相似的，投入大量資源的參與者不會做惡或者破壞網絡完整度，否則網絡整體價值就會降低，他們自己持有的幣也會貶值，未來收益也會減少。但沒有免費的午餐

信通院何寶宏：區塊鏈為互聯網建立信任關系提供技術解決思路:5月2日消息，可信區塊鏈推進計劃在線開展本年度第一次全體會議，中國信通院云計算與大數據研究所所長何寶宏參加會議并表示，區塊鏈為互聯網上建立信任關系、進行價值傳遞提供了一種非常好的技術解決思路，有助于機構、企業提升透明度、可信度，構建新型產業協作范式，加速我國經濟的數字化轉型發展。當前，區塊鏈行業正在快速發展中，經歷過去幾年的市場歷練，需要從核心技術、行業應用和監管合規等多個方面尋求突破和激發創新。（新華網）[2020/5/2]

包容與環保固然重要，但天下沒有免費的午餐，尤其是工程界。下面我們來談談做這些設計面臨的一些問題。問題#1：排序在單鏈中，兩個塊之間不存在相對排序的問題，因為每個區塊都是線性排列且有明確的父級。而在區塊DAG中，我們只能確定某個區塊子集的相對排序，其他排序是不確定的。這種叫做部分排序，在區塊鏈中，是完全不能接受的。

UN Women提倡通過區塊鏈技術解決人權問題:“UN Women”本周在聯合國總部舉行了一場區塊鏈“技術競賽”。 與會者提出了各種解決辦法，配合聯合國婦女署提出的倡議。隨著世界各國人民對虛擬貨幣的本質和功能的認知增加，聯合國正在為將區塊鏈技術運用到人道主義方面的第一步而努力。[2018/2/11]

藍色：清晰的相對排序；橙色：模糊的相對排序在上圖的演示中，我們可以看到藍色區塊的相對排序很清晰，因為區塊都是直接或間接連接著的。如果區塊A指向區塊B，那就必然意味著區塊A在創建時就知道區塊B，因此區塊B一定是在區塊A之前出現。但是，在同一張圖中，橙色區塊的相對排序就比較模糊，因為區塊之間沒有直接或間接連接。所以，最終就是有些區塊有明確的相對排序，而其他沒有。

我能插個隊嗎？但是，為什么排序這么重要呢？因為通常情況下，在處理鏈上交易時，按照不同的順序去處理交易會產生截然不同的結果。舉個例子，假設A現在有一個幣，然后我們來進行下面三種交易：A發送一個幣給BA發送一個幣給CD發送一個幣給A按照不同順序處理這三筆交易會產生不同的結果，例如：按照順序：交易1成功，交易2失敗，交易3成功按照順序：交易2成功，交易3成功，交易1成功區塊鏈中，排序是需要網絡達成共識的一個非常重要的屬性，所以只實現部分排序是不可接受的。問題#2:隨機性與延遲放棄PoW機制也就意味著放棄所有相關功能，這里我們來重點講下兩個功能：隨機性與延遲。

摩爾多瓦共和國欲通過區塊鏈技術解決該國的經濟危機:摩爾多瓦共和國對區塊鏈技術抱有友好態度，目前摩爾多瓦正在打算引進區塊鏈技術及開發區塊鏈技術的公司，以期待利用區塊鏈技術解決該國的經濟危機。[2018/1/3]

隨機性是指PoW機制隨機選擇節點出塊。當然這個“選擇”節點的過程并非由某個中心實體完成，而是全憑運氣，看哪個節點在什么時候先解決難題。為什么說隨機性重要？因為區塊生產者需要隨機挑選，如果不是隨機挑選而是在出塊之前就公之于眾，那他們就有可能成為攻擊、行賄及其他惡意行為的對象。此外，區塊生產者本身也會有很大動機去行騙或者暗中勾結，謀求私利——例如，把他們自己的交易安插在其他人之前，試圖創造分支實現雙花等。因此，隨機性能夠讓網絡更加公平，更加誠實。

延遲指的是解決PoW難題所花費的時間，比如比特幣的平均解題時間是設置在10分鐘左右。這種延遲能夠控制網絡出塊的頻率。放棄PoW機制后，我們需要尋找其他方案來制造這種延遲。可我們為什么需要延遲呢？首先，沒有哪個網絡可以無限處理多個區塊，因為每個節點都會耗盡帶寬、存儲空間、內存或者CPU，而無論哪種資源短缺都會是出現瓶頸的首要因素。其次，也沒有無限數量的交易要打包到無限數量的區塊中。理想情況下，網絡生產的區塊數量和每個區塊的交易數量應該根據網絡條件動態調整，但任何情況都不應該出現零延遲。問題#3:區塊效率

通過打包列隊中待處理的交易來生成區塊當節點生成區塊時，它會決定網絡接下來要處理哪些交易。在任意特定時間里，網絡中的每個節點都會維護一個待處理交易列表——這些交易已經發送到網絡中但尚未打包到區塊。新區塊生成的時候，節點會查看這個待處理列表，并選擇一個子集打包進區塊。隨著時間推移，不同網絡在挑選交易時形成了不同的慣例，其中大多數是受經濟激勵驅動。在任意特定時間里，如果網絡或節點未出現嚴重問題，那所有全節點看到的待處理交易列隊應該是差不多的。因為區塊鏈系統是一個點對點網絡，像交易和區塊這種重要信息會不停流傳到網絡每個節點上的，且延遲非常短。因此，在任意特定兩個節點中，會有一部分交易一方聽說了而另一方沒有；反之亦然，他們也會收到類似的一組交易信息，且創建的待處理交易列隊也會差不多。

如果每個節點看到的都是差不多的待處理交易，那么要求他們生產區塊的話，會生產出涵蓋相似交易的區塊，或者就是彼此相似的副本。顯然這不是我們想要的結果，區塊間的冗余交易只是在浪費精力——這一點都不環保。

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