带宽与区块链

2019-07-13 14:36 栏目:经验之谈 来源:网络整理 查看()
前言:由于区块链必须保持全局状态的同步,因此存在延迟问题,并且中继网络和密集块可以减少延迟,但开发人员仍在进行更多优化。本文作者是Jordan Clifford,由“Blue Fox Notes”的“Sien”翻译。 区块链使整个世界保持一个状态。当挖出每个块时,新的分类帐将替换先前的状态。共识机制致力于确保更广泛的社区同意这一地位。在精心设计的系统中,激励措施可确保不变性。经过足够的时间,国家不能被篡改。这些区块链为我们提供了可编程的货币,并正确地捕捉了许多人的想象力。 比特币和以太坊是区块链的两个早期版本。事实证明,这些书籍很受欢迎且很强大,但通常被认为难以扩展。为什么会这样?还有什么可以改善这种情况? 背景 区块链本身被认为是第1层。区块链充当网络中所有加密资产的当前位置的全局真实来源。网络上的完整节点持续跟踪分类帐的当前状态。为了保持权力下放,必须使小矿工能够对区块链进行验证和贡献。小型矿工的系统资源和带宽远远少于大型企业。 为了使区块链可信并且不受审查,它们不能由任何单个实体或组控制。开发人员认为,各种规模的参与者都必须参与其中,避免权力集中和凝固,避免单点控制。出于这个原因,有阻力打破比特币块大小的限制。此限制用于限制整个系统,以便更广泛的受众参与。 应该注意的是,可以在双方之间签署本地协议以完成令牌的转移,而无需全局状态更新。这通常被称为第2层或链下交易,这对交易扩展(不一定是用户)有深远的影响。这里的想法是,各方之间的交易可以在写入区块链之前进行汇总。在某些设计中,将本地状态刷新到全局区块链的窗口可能需要数月或更长时间。 工程师们乐观地认为,第2层解决方案将为区块链带来巨大的可扩展性,而加密货币满足主流需求至关重要。但是,即使第2层充当巨大的杠杆,它也只能放大基本区块链的大小。第2层无法自行提供不受限制的扩展。因此,优化网络以便为每个事务使用尽可能少的资源非常重要。 问题 “分散式比特币区块链是一种全球共享的广播媒体。——可能是人类设计的最疯狂,最低效的通信模式。“—— Greg Maxwell 第1层的基本问题是分类帐的副本必须保持全局同步。每个完整节点存储区块链,区块链必须彼此相同并由每个节点独立验证。 找到新块时,必须将其广播到所有其他节点。延迟对于挖掘节点尤其重要,因为它们需要始终处理最新的块,否则它们的工作将被浪费。为了验证最新的块,矿工需要知道包含哪些交易以及所有交易的副本。 目前的比特币软件使用一种简单的方法来广播交易和块。在收到事务时转发到所有对等节点。无论收件人可能拥有哪些数据,块都是批量传输的。这些低效率对于矿工来说是不能容忍的,因为他们需要确保访问最新的块。 补救 比特币的低效率是众所周知的。为了提高网络效率,减少带宽负荷和加速广播已经推动了多年。前比特币维护者Gavin Andresen在2014年发布了O(1)块广播的路线图。自那时起路线图发生了巨大变化,但这个想法仍然具有相关性。

带宽与区块链

中继网络 矿工们已经采取主动实施块中继网络,如FIBER和Falcon。这些中继网络通过使用低延迟+高带宽连接工作,但它们的缺点是集中并使用大量带宽来最小化延迟。它们不会减少运行非挖掘节点的整体带宽的需要,这是工程师在扩展系统时需要感觉舒适的。 紧凑的块 当发送块时,传输接收者的现有事务是次优选择。密码学家Greg Maxwell认识到收件人已经知道新发现的块中包含的内容。具体而言,接收方的内存池(一组已接收但未确认的事务)可能包含新块内的许多事务。他研究了这个问题并于2015年12月起草了一份提案。 核心开发人员Matt Corallo接受并改进了Greg的工作,该工作于2016年初成为BIP152提案,主要涉及密集块。密集块是一种协议,它发送块头,缩短的事务ID列表,以及发送方认为收件人不太可能拥有的一组事务,而不是发送包含所有数据的块。此更改旨在节省带宽,但它还具有减少延迟的效果。 Erlay 基于比特币大规模广播的方法显然不是在网络中传播交易的最佳方式。节点可以接收每个事务的多个副本,并且必须将它转发到它们所连接的对等节点。结果是大量带宽,导致不必要的开销。它还鼓励节点连接较少的对等端,因为每个对等端都需要为每个事务增加带宽。 连接到更少的节点确实有助于减少带宽开销,但它也很危险,因为它会导致用户打开所谓的eclipse攻击(蓝狐注:eclipse攻击,eclipse攻击指的是其中一个区块链)网络攻击攻击者控制对等网络并对区块链上的节点视图进行模糊处理。例如,为了对比特币实施日食攻击,攻击者通过控制大量IP地址来独立与受害者节点的连接。 TumbleBit的创始人Ethan Heilman在2015年发表了一篇关于日食攻击的研究论文。其基本思想与Sybil攻击有关。袭击者试图掩盖许多不同的主题以使受害者感到困惑。攻击者独占所有与受害节点的传出连接。通过充当受害节点的唯一信息源,他们挖掘特殊块以伪造当前状态。 这是一次非常昂贵的攻击。但是,如果攻击者可以说服受害者他们已经收到大量比特币,并且事实上这些资金已经转移到其他地方,受害者可能会确信他们已经收到了资金并释放了财产。 Erlay可以提供更好的连接和强大的网络。如果一个节点连接到32个对等体,Erlay研究人员发现它们的优化可以使节点使用的带宽比现有节点少75%。 下一步 通过矿工使用的中继网络和为普通节点用户提供的密集块,块广播得到了极大的优化。尽管如此,研究人员仍在努力消除系统的开销,使其尽可能简洁。只有当开发人员确信当前吞吐量的带宽要求足够低时,才能提高吞吐量。

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