了解BlockDAG

BlockDAG由區塊鏈演變而來，引入了分布式賬本技術的多個先前區塊的概念。本節將深入探討BlockDAG的機製，將其與區塊鏈的局限性進行對比，併剖析其爲解決可擴展性和速度問題採用的覆雜方法。_

從區塊鏈到BlockDAG的轉變

• 從線性圖到無環圖：由中本聰開創的傳統區塊鏈技術依賴於區塊的線性序列，每個區塊包含一批交易。在區塊鏈中，每個區塊僅引用一個前區塊，形成鏈狀結構。BlockDAG代錶有曏無環圖，是一種進步，其中每個區塊可以引用多個前區塊，而不僅限於單個線性，從而創建了一個圖形結構而非鏈狀。

• 可擴展性挑戰：區塊鏈設計對區塊的創建施加了嚴格的時間間隔，以便進行網絡傳播，從而顯著限製了其交易吞吐量。相比之下，BlockDAG結構允許併髮區塊創建，無需這樣的間隔，旨在適應更高的吞吐量併解決區塊鏈固有的可擴展性問題。

  可擴展性和速度的技術優勢

• 增加吞吐量：像PHANTOM協議中使用的BlockDAG架構允許衕時創建區塊。這與區塊鏈形成了鮮明對比，在區塊鏈中，爲避免創建孤立塊併確保協議的安全性，區塊創建的速率被限製。
• 使用GHOSTDAG提高效率：GHOSTDAG協議是源自PHANTOM協議的高效解決方案，旨在在BlockDAG上建立強大的總順序。它使用貪婪算法選擇DAG的一個子集，稱爲k聚類（k-cluster）。然後，該子集用於誘導一種隨著時間推移變得尤其難以逆轉的順序，由此，即使在高區塊創建率下也能保持賬本的完整性。
• 對區塊排序和著色：PHANTOM引入了一種新穎的區塊排序方法，將區塊著色爲藍色或紅色。藍色塊被認爲是由合作節點挖取，而紅色塊被視爲異常值，可能由惡意節點挖取。GHOSTDAG則簡化了這一個過程，它使用貪婪算法來維護k聚類屬性，從最佳獎勵繼承藍色集，併構建一個堅固的鏈到創世塊。PHANTOM方法通過建立一個“連接良好”的塊子集，稱爲“藍色塊”，併優先於“紅色塊”來處理它們，以此來解決雙花問題。這種激勵措施鼓勵礦工生成與現有區塊鏈高度連接的區塊，因爲藍色區塊更有可能被接受併穫得獎勵。
  爲了增加區塊的連通性，礦工們努力將其連接到盡可能多的DAG（未連接的區塊）的獎勵（tip）。然而，如果意圖進行雙花嘗試，就需要礦工手動斷開他們的區塊與他們打算雙花的交易的獎勵之間的連接。連接性降低後，他們的區塊更不太可能被接受，從而阻止了雙花嘗試。
  在這個過程中，關鍵挑戰在於有效地選擇“連接良好”的藍色集。如果藍色集太小或選擇不當，它可能無法充分防止雙花攻擊。相反，太大或過度連接的藍色集可能會阻礙可擴展性和效率。在這兩個因素之間找到最佳平衡對於PHANTOM方法的成功至關重要。
  BlockDAG是傳統區塊鏈技術的重大飛躍，爲可擴展性和速度限製提供了解決方案。通過允許塊的多個前區塊併促進更高的吞吐量，PHANTOM和GHOSTDAG等BlockDAG繫統爲更快、更高效的分布式賬本技術鋪平了道路。將這些協議集成到Kaspa網絡中證明了它們在各種應用中的有效性和廣泛採用的潛力。

Kaspa中的UTXO

• UTXO，或未花費交易産出，是Kaspa區塊鏈中的基本賬戶單位。UTXO代錶尚未花費的地址收到的Kaspa數量。在該模式下，當一個新區塊被挖掘時，會生成UTXO，併給與礦工獎勵。在每一筆交易中，UTXO都會被花費；在轉移Kaspa時，你就會使用錢包中的UTXO。UTXO的一個重要特點是它不能被部分花費；要髮送100 Kaspa，您必鬚使用至少價值該金額的UTXO，併將多餘的部分作爲找零返回。此外，UTXO對於跟蹤Kaspa所有權至關重要，因爲區塊鏈維護了所有UTXO的記録，每個UTXO都鏈接到特定地址。
• 與基於賬戶的模型相比，UTXO模型具有多項優勢，它以各種方式增強了Kaspa區塊鏈：
• 去中心化：UTXO無需中央權威即可運行，提高了區塊鏈的安全性和對審查的抵抗力。
• 隱私：UTXO繫統可以通過隱藏髮送者和接收者的詳細信息來增強交易隱私。
• 可擴展性：UTXO能夠在不影響安全性的情況下進行擴展，以容納大量交易。
• 另一方麵，UTXO模型也麵臨著挑戰：
• 覆雜性：UTXO通常比帳戶模型更覆雜，可能會使用戶和開髮人員更難理解和管理繫統。
• 數據密集性：UTXO繫統需要跟蹤每個未花費的輸出，會使區塊鏈大小逐漸增大。
• 交易大小：交易可能會變得更大，因爲它們必鬚包含多個UTXO，從而影響交易費用和處理時間。
• 總之，雖然UTXO是跟蹤數字資産所有權的一個強大而高效的機製，併爲Kaspa區塊鏈的安全性、隱私性和可擴展性方麵提供了關鍵優勢，但它也帶來了與繫統操作和效率相關的挑戰。

PHANTOM共識

PHANTOM協議在交易吞吐量和可擴展性方麵比傳統區塊鏈有了實質性的改進。與依賴於區塊的順序鏈的區塊鏈不衕，PHANTOM將賬本結構化爲有曏無環圖（DAG），正如我們在前一部分所講，每個區塊可以引用多個前區塊。這種結構性轉變促進了更大的交易量，併解決了區塊鏈對順序區塊驗證的需求所帶來的限製。

爲了在這個更覆雜的結構中保持秩序，PHANTOM利用貪婪算法構建所謂的k聚類——DAG的一個子集，其中各個區塊緊密相連，錶明它們是由誠實節點挖掘的。這個過程包括識別DAG的獎勵，即那些未被新塊引用的塊，然後選擇其中最大的k聚類來錶示網絡的誠實部分。然後，PHANTOM協議通過包括任何具有足夠小的anticone（不相互引用的塊的集合）的塊來擴展這個集合。

BlockDAG內交易的排序至關重要。PHANTOM提出了一種方法，從以拓撲方式遍歷k聚類開始，迭代添加區塊以創建完全有序的列錶。該列錶尊重DAG結構中固有的層次結構，併推遲將塊放在k聚類之外，有效地對它們進行懲罰，從而保護網絡免受可能具有惡意意圖的塊的影響。

定義DAG的另一種方法是具有拓撲順序的圖，這意味著它可以按照每個節點都在其指曏的任何節點之前的順序進行排列。Kaspa報告的一個實際例子：“這個概念的兩個很好的類比是上大學時選課的順序，或者早上穿衣服的順序。”

PHANTOM的可擴展性是一個關鍵特性，無論網絡的吞吐量如何，都被證明是安全的。它與比特幣形成對比，比特幣的安全閾值隨著區塊創建速率的增加而減弱。另一方麵，即使增加了區塊創建速率，PHANTOM仍然保持其安全閾值，前提是網絡的傳播延遲直徑已知併通過參數k進行計算。這對於PHANTOM在不影響安全性的情況下支持更大的區塊或更快的速率至關重要。

PHANTOM協議還通過在分類帳中包含所有有效但不屬於主鏈的塊來解決孤立塊的問題。這種包容性對於最大化網絡內計算能力的使用至關重要。最大的k聚類可能代錶誠實鏈，因爲假定具有網絡大多數計算能力的誠實節點將在其中有很好的代錶性。這種方法確保即使DAG變得覆雜，交易的完整性和順序仍得以保留，網絡仍能抵禦各種攻擊曏量。

在實際應用中，PHANTOM的設計使得賬本能夠有效地處理大量交易，使其成爲加密貨幣和其他尋求剋服傳統區塊鏈技術限製的分布式分類賬應用的有吸引力的基礎。PHANTOM協議不僅提供了一種在DAG內對交易進行排序的方式，還通過其可擴展性和安全性展示了支持新一代高吞吐量賬本繫統的潛力。

GHOSTDAG共識

GHOSTDAG協議是PHANTOM協議優良的迭代，體現了分布式賬本技術髮展的下一步。GHOSTDAG對該領域的主要貢獻是其在blockDAG結構內排序交易的新穎方法，該繫統可以衕時創建多個區塊，與傳統區塊鏈中的線性進展不衕。

GHOSTDAG利用了一種貪婪算法，規避了其前身PHANTOM麵臨的優化問題的計算難題。該算法允許GHOSTDAG快速有效地構建一個k聚類，即blockDAG的一個子集，包括被認爲是由誠實節點挖掘的塊——標記爲“藍色”。這是通過從最佳獎勵繼承藍色集，或者從過去具有最大藍色集的最新塊繼承藍色集，然後添加保持k聚類屬性的新塊來實現的。

GHOSTDAG算法以創世塊（鏈的第一個塊）開始，併遞歸計算每個獎勵的藍色集合，有效地創建了一個延伸回創世塊的這些集合的鏈。未包含在藍色集合中的塊被視爲“紅色”，併受到懷疑，因爲它們很可能是由不合作的節點創建的。GHOSTDAG中對塊的排序是一個精細的過程，首先根據拓撲排序對藍色塊進行排序，然後以一種懲罰性的方式對紅色塊進行定位，衕時不將它們排除在賬本之外。

這個協議的獨創之處不僅在於它能夠有效地排序交易，還在於它的可擴展性。GHOSTDAG可以在不影響賬本安全性的情況下適應增加的區塊創建率。它確保隻要大部分計算能力由誠實節點控製，交易的順序在時間上是一緻且不可變更的。

實際上，GHOSTDAG的區塊排序方法及其固有的可擴展性轉化爲比傳統區塊鏈更高效的分布式賬本。這在像Kaspa這樣的網絡中尤爲明顯，其中處理大量交易而不犧牲速度或安全性的能力至關重要。

BlockDAG結構使區塊能夠引用多個前區塊，這通過允許併行創建許多區塊顯著提高了吞吐量。然而，這也引入了對這些區塊及其交易進行排序的挑戰，而這正是GHOSTDAG所解決的問題。憑借其高效的算法和可擴展性，GHOSTDAG被定位爲下一波分布式賬本技術中的關鍵組成部分，通常被稱爲區塊鏈3.0，旨在解決速度、安全性和可擴展性的三難睏境。

總之，GHOSTDAG代錶了分布式賬本設計的重大飛躍，爲速度和可擴展性等關鍵問題提供解決方案，衕時保持網絡的完整性和安全性。隨著技術的成熟和在更多應用中的採用，它很可能會在可預見的未來重新定義分布式賬本技術的架構。

從GHOST到DAG KNIGHT：Kaspa共識協議的演變

Kaspa生態繫統從GHOST到DAG KNIGHT的演變代錶了分布式賬本技術中共識協議領域的重大進步。從GHOST協議開始的開創性工作爲一繫列創新變革奠定了基礎，最終導緻了DAG KNIGHT的創建。這一演變展示了在駕馭去中心化繫統固有覆雜性的衕時提高交易吞吐量和網絡安全性的承諾。

2013年由Yonatan Sompolinsky博士和Aviv Zohar推出的GHOST協議解決了區塊創建率與網絡安全相關的關鍵問題。它引入了“貪婪最重觀察子樹”的概念，以優化區塊樹中的主鏈選擇。這種變化實現了更高的區塊創建率和更大的區塊大小，而不必擔心51%攻擊（工作量證明加密貨幣中普遍存在的一個問題）。

在隨後的幾年裡，這項成果催生了PHANTOM協議，該協議推廣了中本聰共識的最長鏈規則，以選擇最大的、充分連接的區塊子集。PHANTOM引入了一個優化問題，旨在選擇最大的k聚類子DAG，k代錶網絡延遲的上限。

DAG KNIGHT協議則得到了進一步髮展，消除了假設先驗延遲界限的必要性，從而解決了PHANTOM和先前協議的一個局限性。DAG KNIGHT在不假設網絡延遲上限的情況下運行，使其成爲第一個針對計算能力低於50%的攻擊者的無許可無參數共識協議。

無參數性對網絡性能有著至關重要的影響。與通常受其硬編碼延遲參數約束的參數化協議不衕，DAG KNIGHT允許網絡根據其實際條件進行收斂。它根據實時對抗性延遲進行調整，使交易確認能夠在正常互聯網條件下在幾秒鐘內髮生，這是對其前身的重大改進。

DAG KNIGHT的模型假設了拜占庭式設置，這意味著攻擊者可以任意偏離協議規則，但在攻擊者控製的計算能力少於50%的假設下，繫統是安全的。它確保網絡在任意高吞吐量配置下仍然保持安全，僅受節點硬件和網絡骨幹容量的限製。

DAG KNIGHT的優化範式反映了一個雙重最小最大問題，它搜索最小的k，使得最大的k聚類覆蓋至少50%的DAG。這種微妙的方法在所選塊集合之間容忍了足夠的延遲和斷開連接，平衡了安全性和活躍性。

該協議的自穩定特性使其能夠在滿足條件後從過去的故障中恢覆，確保交易在恢覆後得到安全確認。DAG KNIGHT是響應式的，不是在當前可觀察到的延遲意義上，而是在對手可能造成的最大延遲的較弱意義上。

總的來説，DAG KNIGHT的共識協議代錶了Kaspa生態繫統的成熟髮展，提供了一個更具適應性、更安全、更高效的繫統，是區塊鏈技術研究和髮展進步性的明證。