當(dāng)前解決比特幣可擴展性問題的解決方案有哪些

我們都知道比特幣不是最可擴展的加密貨幣，每秒大約只能進行6.5次交易。好吧，這樣的說法其實也并不是很靠譜，因為比特幣有閃電網(wǎng)絡(luò)，并接受SegWit，但簡而意知，比特幣仍然沒有那么大的可擴展性。我喜歡社區(qū)里真正聰明的人來積極開發(fā)比特幣。今天我將討論一下我的一些想法。這些想法是我在提交大學(xué)論文時的理論基礎(chǔ)。

閃電網(wǎng)絡(luò)

目前可用的最酷的解決方案。閃電網(wǎng)絡(luò)可以被認為是比特幣的另一層。閃電網(wǎng)絡(luò)允許雙方進行近乎即時的交易，而不會阻塞比特幣的主要層。雙方之間的這些交易發(fā)生在閃電網(wǎng)絡(luò)建立的支付通道上。一旦建立了支付通道，雙方就可以發(fā)送數(shù)千筆不需要出現(xiàn)在主區(qū)塊鏈上的交易。這明顯減少了區(qū)塊鏈上的擁塞。然后，當(dāng)任何一方一旦終止合同，他們就會將合同廣播到主網(wǎng)，然后礦工就會將其作為單個交易進行驗證。

我喜歡閃電網(wǎng)絡(luò)，我甚至可能在某個時候建立我自己的節(jié)點。閃電網(wǎng)絡(luò)也有一些缺點。例如，它們只適用于很小的交易。

SegWit

另一種解決方案是所謂的隔離證人（SegWit）。這個解決方案的思想是將簽名分割成一個單獨的結(jié)構(gòu)。由于簽名約占塊大小的65%，這就為交易提供了更多的空間。

比特幣現(xiàn)金

比特幣現(xiàn)金選擇了一個更簡單的解決方案。只需增加塊大小。比特幣塊大小為1MB，比特幣現(xiàn)金塊大小為8MB。這使得比特幣的吞吐量比比特幣高出8倍。這個解決方案與原來的比特幣網(wǎng)絡(luò)不兼容。因此，比特幣現(xiàn)金和比特幣是兩種不同的貨幣，當(dāng)這種變化發(fā)生時，它被稱為硬分叉。比特幣現(xiàn)金的批評者表示，這只是一個創(chuàng)可貼式的解決方案，會拖延規(guī)模問題，并導(dǎo)致社區(qū)分裂。

背景

簡單介紹一下我的背景，我是一名網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生。在我的論文中，我寫了一篇關(guān)于比特幣可擴展性問題的論文。我已經(jīng)丟失了原來的文件，只能找到一個粗略的副本，如下圖所示。

本文收集了我的一些想法，這些想法可以直接或間接地幫助解決比特幣可擴展性問題。我想對它們做一個快速的概述。

分類賬的壓縮

關(guān)于區(qū)塊大小爭論的一個擔(dān)憂是，分類賬的大小將迅速增長。例如，BTC中的塊是1MB，而BHC中的塊是8MB?？紤]到一個區(qū)塊大約每10分鐘就會被開采一次，隨著時間的推移，分類賬將會慢慢增長。我做了一張圖表，向你展示總賬的增長情況。

我想快速指出，這是假設(shè)所有的塊都被填滿到最大容量。比特幣的現(xiàn)金流量從未達到8MB的塊大小。

雖然數(shù)學(xué)計算起來很簡單，結(jié)果卻很令人驚訝。假設(shè)比特幣將存在100年甚至1000年左右，我們很快就能看到賬本的規(guī)模將變得大得離譜。100年后，比特幣賬戶將達到5000Gb左右。

節(jié)點有兩種類型，完整節(jié)點和輕節(jié)點。完整的節(jié)點存儲整個區(qū)塊鏈而輕量級的節(jié)點使用一種稱為Simрlifiеdрауmеnt vеrifiсаtiоn （SPV）來驗證交易。輕量級節(jié)點錢包跳過了幾個安全步驟，這可能會使用戶容易受到攻擊。這一點很重要的一個例子是在2015年7月4日發(fā)生的意外分叉，其中更新的完整節(jié)點錢包不受影響，而輕量級節(jié)點錢包處于危險之中。

在基于區(qū)塊鏈的項目中，這個問題顯然會隨著時間的推移而增長。解決這個問題的一種方法是壓縮這個數(shù)據(jù)。我將假設(shè)，隨著分類帳規(guī)模的增長，完整節(jié)點和輕節(jié)點之間的比例將傾向于完整節(jié)點。這是因為存儲整個分類帳將變得越來越昂貴。這是一件壞事，因為完整節(jié)點的數(shù)量越少，網(wǎng)絡(luò)的集中度就越高。由于比特幣是一種去中心化的貨幣，及時解決這個問題符合社區(qū)的利益。

我的想法是，以某種方式實現(xiàn)壓縮到比特幣分類賬，減少分類賬的大小。其中一個問題是熵。熵在外行術(shù)語中是隨機性的度量。

熵是壓縮算法的一個重要方面。這是因為高熵數(shù)據(jù)更難壓縮。簽名和哈希值的熵非常大，這意味著它們壓縮得不好。另一個問題是使用的壓縮算法必須是無損的。無損壓縮就是在壓縮過程中不丟失任何數(shù)據(jù)。這是至關(guān)重要的，因為被壓縮的信息是至關(guān)重要的。這意味著大約35%的數(shù)據(jù)可以被壓縮。我沒有具體數(shù)據(jù)來支持這一點，但我將作出一個假設(shè)，超過數(shù)據(jù)可以有一個2:1的壓縮比。根據(jù)我上面描述的數(shù)字，隨著時間的推移，我們可以看到分類賬的規(guī)模減少了17.5%。對于BCH，它可以節(jié)省幾個TB。

我們該如何實現(xiàn)呢？

目前，比特幣區(qū)塊的形成看起來像一條直線的區(qū)塊。

BTC區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)

模式簡單。當(dāng)找到一個新塊時，將它添加到區(qū)塊鏈中，然后重復(fù)。如果我們添加檢查點塊呢？我將檢查點塊定義為n個塊的合并。當(dāng)找到n個塊時，它們被用來創(chuàng)建檢查點塊。然后塊1到塊n可以刪除。

檢查點塊

有什么優(yōu)點？

· 首先，可以壓縮檢查點塊。

· 這一額外步驟還允許刪除冗余數(shù)據(jù)塊。（您可以從數(shù)據(jù)庫中刪除或刪除歷史信息，并減小數(shù)據(jù)庫的大小）

· 不需要硬分叉。

· 降低運行完整節(jié)點的成本。

· 更有效地實現(xiàn)分片。

分片是什么？

數(shù)據(jù)庫分片是數(shù)據(jù)庫或搜索引擎中的數(shù)據(jù)水平分區(qū)。每個單獨的分區(qū)都被稱為分片或數(shù)據(jù)庫分片。每個分片都保存在一個單獨的數(shù)據(jù)庫serverinstance上，以分散負載。數(shù)據(jù)庫中的一些數(shù)據(jù)仍然以所有分片的形式存在［notes 1］，但是一些數(shù)據(jù)只出現(xiàn)在單個分片中。每個分片（或服務(wù)器）作為這個數(shù)據(jù)集子集的單一源，基本上不同的節(jié)點可以存儲少量檢查點塊，而不是區(qū)塊鏈的Gb甚至Tb。然后，當(dāng)一個礦工想要某個檢查點塊時，他們可以廣播他們想要的塊，而另一個擁有正確塊的節(jié)點將用有效數(shù)據(jù)響應(yīng)。

這種技術(shù)在集中式系統(tǒng)上非常有效，可以通過節(jié)點或服務(wù)器實現(xiàn)信任。但正如你所知，比特幣是一個不可信的系統(tǒng)。我們?nèi)绾沃拦?jié)點4不是惡意的，并給我們一個未修改的檢查點塊呢？目前，我們還不知道。這個的解是什么？ Merkel的根源在于比特幣如何確保交易沒有被篡改。如果檢查點塊4的Merkel根位于檢查點塊5之前的Merkel根標(biāo)題中，那么我們就可以假設(shè)這是一個有效的塊。攻擊者要生成假塊，必須挖掘2n個塊。

分割塊以增加吞吐量

現(xiàn)在想象一下，如果我們可以讓不同的團隊或節(jié)點池處理不同的問題。例如，檢查點塊中的每個塊可以有一個團隊。團隊可以解決不同的問題，允許吞吐量增加n。