关于加速比特币交易处理

比特币交易处理速度">

作者 ID：avivz78 (bitcointalik.org)

译者：骨髓漫步

前言：本文描述了一种加快比特币交易处理速度的方法。 译者大致理解为传统的确认方法是基于“最长链规则”，而本文提出了“贪心最重观察子树选择规则”（原谅译者找不到更好的译名）这位学者以通俗的形式在论坛上发布了他的研究论文，本译文为其通俗版。 感兴趣的朋友可以参考本贴作者给出的原文链接。

以下为原帖内容：

大家好！ 我是以色列希伯来大学的研究员比特币技术交易速度快吗，我和我的一个学生 (Yonatan Sompolinsky) 做过比特币相关的论文研究。 我们已经取得了很好的成果，迫不及待地想在这里与您分享。

以下是全文的链接：

~avivz/pubs/13/btc_scalability_full.pdf

标题：Accelerating Bitcoin Transaction Processing Speed（Accelerating Bitcoin Growth in Trees, Not Chains）

由于这篇论文很长并且是为学术研究人员准备的，我们认为为比特币爱好者提供一个浓缩版的论文是合适的：

摘要：我们提出了一种区块链协议改进方案，以实现大约每秒一次的区块增长。 该方法在此速率下每秒可以处理200条交易记录（译者：200！~每秒！），在一定的带宽条件下，网速消耗会降低到0.5MBPs以下。 以上都不会使 50% 攻击变得可疑。 这个方法实际上解决了一个导致中本聪将区块链创建速度设置为10分钟的问题。 我们还测量了在实施此改进方法前后每秒可以处理的事务数。 我们认为区块传播时间是比特币网络可扩展性的第一大障碍。

下面详述更具体的解释。 我们研究的主要目标是快速确定比特币网络处理交易的能力。 以下是我们的主要研究发现：

可扩展性、延迟和安全性：

我们通过检查比特币在高交易率下的安全性来开始本文。 比特币每秒可以处理的交易量主要受限于以下两个因素： 1. 区块生成速度（每 10 分钟 1 个区块）； 2. 块大小限制（现在默认为1MB）。 这两个参数共同影响比特币网络每秒可以处理的交易数量。 提高每秒交易量的直接有效方法是增加区块大小或提高区块生成速度。 这两项更改都存在争议是有原因的：这两项更改都可能影响协议的安全保证。 首先，让我们考虑每秒块数的增加（例如，莱特币的块每 2.5 分钟生成一次）。 由于块生成速度很快，因此会生成许多冲突块。 大多数块都附加到区块链。 当块大小增加时也会发生同样的情况：更大的块需要更长的时间通过网络传播（受带宽限制），并且并发块更有可能在它们之上比特币技术交易速度快吗，即表示它们将被丢弃。

块被丢弃的事实降低了网络的安全性，使网络更容易受到 50% 攻击。 例如，如果以这种方式丢弃了一半的块，则整个网络的一半哈希功率被浪费在用于交易确认的无用工作上。 集中且没有延迟的攻击者可以执行所谓的“50%”攻击，只需略高于 33% 的哈希算力即可实现。 这是因为它可以很容易地产生比网络中任何其他人更长的区块链。

使用不同的技术，我们分析有多少区块位于区块链的尾端，有多少被丢弃，并以此来估计不同参数下网络安全的变化。 在其他结果中，我们发现传输仅包含交易哈希（而不是整个交易记录）的块可以极大地帮助可扩展性（也就是说，它不是节省 2 倍的带宽，而是每秒 16 次交易记录

我们提议的协议改进：（在全文的第八节中描述）

高交易率意味着产生许多冲突块，因此如果它们实际上没有丢失，它们是有用的。 事实上，每个区块不仅可以被视为包含交易记录，而且还可以被嵌入到之前的区块中。 即使主链中不存在一个区块，我们仍然可以计算出该区块对前一个区块的确认信息作为有效性证明。 这是我们提出的改进的基础，我们称之为“贪婪最重观察子树”区块链选择规则。

粗略地说，每个区块都包含了其间区块的哈希值，然后所有区块构成一个树状结构，树的根就是上帝区块。 比特币目前的系统是选择接受树中最长的区块链。 我们提出另一种方法：在每个分支上，选择包含最多块的子树。 这种选择一直持续到到达叶节点为止。 那么这个选择路径就是网络节点应该接受的区块链。 但这对比特币网络有何帮助？ 请注意，现在，希望更改算法选择的主区块链的攻击者需要在网络的众多分支之一中更改我们的决定。 为此，他需要创建比整个子树中包含的块更多的块。 （而不是仅仅创建比最长区块链包含的更多的块！）

下面是贪心最重观察子树（GHOST）区块链选择规则（以下简称GHOST规则）的虚拟代码：

1.SETB2。 IFB 没有后继者：RETURN(B)。

否则：SETB3.GOTO2

本次改进的代价：在出块率低、块大小小的情况下，使用最长链规则和上面提到的GHOST规则没有太大区别。 目前没有任何费用。 两者几乎相同，因为在这种情况下最长的区块链规则也是最大的加权子树。 并且在高交易率的情况下，GHOST规则在他的主链上构建的区块稍微少一些，从而稍微减少了每秒接受的交易数量，但是却变得更加安全！ 延迟和许多链下区块不再使整个网络更容易受到 50% 攻击。 这意味着我们可以提高交易率和区块大小，而以前这样做风险极大，很容易导致交易容量的损失。 事实上，我们估计每秒生成的块数很容易超过 200。这意味着相当快的授权时间。即使是一次确认也会产生一定程度的不可逆性，并且由于每秒都会生成块，因此这种确认几乎是瞬时的

因为比特币的安全性主要取决于收到的确认数量而不是时间的流逝，我们可以做一个改进，使不可逆交易的时间大概率远低于10分钟。

一些主要问题的简要说明：

我必须明确一件事：我们不能说我们可以解决比特币的所有方面（比如激励和挖矿中心化等），所以我认为我们应该关注协议中已经存在的问题。 出现交易率时网络安全性会变差，GHOST法调整修复了这个问题。 如果您不确定是否要在一秒钟内创建区块，那么在区块创建率较低时，此调整也很有价值。 始终需要以高交易率为目标。