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一文读懂Kaspa的BlockDAGs技术

作者：未知来源：转载发布时间：2024年03月10日点击数：

这篇文章是关于在权益证明区块链上无法实现的东西，首先回顾比特币的早期，然后是以太坊的发明。之后，它讲述了当今区块链网络面临的挑战，以及如何通过当前的 Kaspa GHOSTDAG PoW 共识来克服这些挑战，该共识是比特币中使用的原始 Nakamoto 共识的概括和扩展。

欢迎来到kaspa。

前言

这篇文章是出于纯粹的兴奋而写的。在 2022 年 10 月 31 日，也就是中本聪撰写比特币白皮书 14 周年之际，本文将要讨论的 8 年工作的结果被宣布和展示，这不仅仅是巧合。

现在，我的兴奋之源。

Kaspa 核心贡献者的 Yonatan Sompolinsky 和 Michael Sutton 发布了第二个 PoW 共识协议，称为 DAGKNIGHT (DK)，它挑战了最初的中本聪共识并解决了区块链三难困境。

DK 目前并未用作共识，但它是一种协议，在理论上超越了我们所知的区块链限制，允许每秒创建多个块 (BPS)，同时保持安全和去中心化，并允许即时交易确认。
使用这样的协议是每个 PoW 爱好者的梦想。

DK的哥哥GHOSTDAG，由Yonatan Sompolinsky、Shai Wyborski和Aviv Zohar共同撰写，早在2016年就已经上线， 2021年在 Advances in Financial Technologies (AFT)' 21大会上发表, 是将在本文中发挥核心作用的协议。即使与其最近发布的继任者相比缺少一项功能，GHOSTDAG 也是迄今为止最快的解决区块链三难问题的 PoW，能够在不牺牲去中心化的情况下实现大量的 BPS，并伴随着由网络延迟决定的即时交易确认——而不是协议。尽管稳健数量一词并不令人惊讶，但令人惊讶的是汇合的集合以及 Kaspa 在保持不减少确认时间的同时增加 BPS 的事实。

GHOSTDAG 是 PHANTOM 家族的一个协议，它假定网络延迟有一个上限，而 DAGKNIGHT 则没有。两者都允许类似的 BPS，但 DK 使用这些 BPS 具有更好的安全性和更好的确认时间。您将在本文后面的章节中更详细地了解这种比较并提高技术准确性。

要观看的视频：

这一切都始于开启区块链时代的协议的灵感，随后是随着时间的推移解决最关键的区块链问题的愿望。现在让我们回到中本聪。

一切开始的地方

2008 年，中本聪和他们的中本聪共识使比特币栩栩如生。
基于工作量证明(PoW) 的加密货币，现在由比特币矿工的努力保护，被开发用于提供点对点交易系统。作为实施的一部分，中本聪还设计了第一个区块链数据库。这足以激发Vitalik Buterin设计另一个区块链Ethereum，它挑战比特币并采取不同的权衡取舍。特别是，它以简单性换取可表达性，因为可表达性是比特币所缺乏的领域。

以太坊拥有遍布全球的八千个节点，允许人们创建分散的应用程序并为技术繁荣提供空间，例如：

去中心化金融（DeFi），当前锁定在 ETH DeFi 产品中的价值等于 $50.99B，
不可替代的代币 (NFT)，您可以拥有的任何东西都可以在其中代表、交易和使用
元宇宙生态系统的基础

成功的代价

沉重的是头戴皇冠的头。

区块链的普及和全球采用表明，每个系统都有其局限性，如果系统想要保持对所有人可用，就必须克服这些挑战。由于网络交易拥塞，以太坊变得过于昂贵，普通人无法每天运营，在这种情况下，您需要贿赂矿工来优先处理您的交易。比特币的设计速度慢得令人痛苦，无论它有多安全以及比特币网络拥有多少计算能力。毕竟，这同样适用于一般的所有 PoW——吞吐量与哈希率脱钩。

这不可避免地导致了更换这些系统的努力。例如，我们已经看到了比特币现金的兴衰，它由于更大的块大小而更快，但为了速度而牺牲了安全性。结果，矿工们转身离开了它，回到了比特币的原始分叉。BitcoinCash 认为比特币的误差幅度太大，选择了一种非常谨慎的方法，并表示通过减少块延迟或增加块大小来增加吞吐量不会产生有意义的不利影响，这意味着更大的块仍然是安全的。

问题是，当你试图提高网络的吞吐量（通过增加块速率或块大小）时，你不可避免地会增加孤立率，从而降低网络的安全性。

从理论上讲，增加块大小以获得更快的速度会导致硬件要求增加，从而导致能够达到或保持全节点状态的节点基数减少，从而降低去中心化和安全性。然而，即使是更大的区块，交易量也非常低，因此即使验证十倍的交易也不是真正的问题。问题是更多的交易 => 更长的验证时间 => 更高的延迟（因为节点只在验证后才重新传输块），因此增加块大小与减少块延迟具有类似的效果。这就是需要解决的问题。

任何区块链的安全性都依赖于这样一个事实，即块之间的延迟比整个网络学习新块所花费的时间大几个数量级。平行块是孤立的，因此它们会降低诚实链的增长率。克服这种吞吐量/安全性权衡是 Kaspa GHOSTDAG 协议背后的主要动机，它允许并行块，并在 DAG 中排序块，而不是链。

本文提到的其他GHOSTDAG相关协议也是如此。

以太坊周围的情况也很动荡。我们已经看到许多所谓的“以太坊杀手”未能在不牺牲去中心化、安全性，甚至在某些情况下甚至功能或处理类似数量用户的能力的情况下提供以太坊能够实现的功能。尽管其中一些项目交付了出色的产品，但如果大公司没有经济动机，他们仍然倾向于在以太坊上进行建设，而比特币仍然是主要的加密货币和价值存储的声明。

因此，许多人现在明白，开发一种革命性的解决方案至关重要，该解决方案可以充当元技术并挑战成熟的区块链项目。与此同时，这样的解决方案应该为与比特币或以太坊等区块链并肩工作的可能性敞开大门。

此外，在牢记区块链三难权衡的同时，比特币和以太坊实施了升级以跟上不断增长的需求。

第 1 层的可扩展性解决方案：

比特币隔离见证

解决所有未来交易的延展性问题（避免延展性攻击）
增加块大小

以太坊 - 共识协议从 PoW 更改为 PoS

改变节点必须遵循才能进入网络的核心规则，并改变网络的机制以在节点之间达成共识。

关于 PoS 变化的一个主要被忽视的细节是，一般来说，PoS 是中心化的，因为硬币没有很好地传播。有趣的是，以太坊通过使用十年的 PoW 在转换之前传播他们的代币来平衡这一点。然而，尚不清楚这是否足够，我们确实看到了一些令人不安的现象，详见以下文章：超过一半的以太坊网络不包括美国认可的钱包。

第 2 层的可扩展性解决方案：

汇总或状态通道和状态链的应用

比特币

闪电网络

以太坊

以太坊分片
使用：
Polygon - 分散的以太坊扩展平台，使开发人员能够构建可扩展的用户友好的 dApps
Arbitrum - 以太坊汇总扩展解决方案
等。

然而，比以往任何时候都更重要的是挑战过去的革命性，对其进行概括，并进一步突破极限。

谈到当今区块链的局限性，有很多问题需要解决：

流量高峰期间的可扩展性问题
没有足够的事务吞吐量（以每秒事务数 - TPS 衡量），我们不会为了速度而牺牲验证
交易验证速度不足，证明我们的交易不是由机器人抢先的（由缓慢的区块链确认引起）
全节点硬件需求上升

孤块——区块链系统优化的障碍

现在，让我们来解释一下为什么传统区块链存在以前的局限性。

每隔一段时间，两个诚实的矿工会在大约同一时间创建区块，这些区块会相互竞争，直到其中一个被丢弃并且不被区块链接受。这种被丢弃的块通常被称为孤立块，即使是最保守的近似值也声称每 150 个比特币块中至少有一个是孤立的。大多数时候，这是因为需要从该块生成更多块，网络才能将其识别为最长的分叉。

许多区块链假设迫使矿工选择一个区块来指向而不是指向所有区块，这导致了孤块的产生。产生孤儿块所产生的哈希率浪费是当今区块链需要包容性协议（例如 Kaspa 的 GHOSTDAG）的主要原因，它确保没有块是孤儿块。

Kaspa 通过允许并行块共存并通过可证明安全的排序规则解决冲突来解决上一节中所述的问题。为此，Kaspa 使用了由中本聪共识成功挑战的结果增强的 PoW 模型。

与区块链的线性结构的工作方式相反，Kaspa 将交易存储在不创建链但形成块的有向无环图 (DAG) 的块中，该块引用多个前任而不是单个父级，从而解决了高孤块问题块问题。同样的共识协议也为长期未解的问题提供了答案：

“在给定特定目标和固定区块创建率的情况下，你的共识协议是否足够安全以应对任何延迟？”

开辟新天地 - 学术界和 DAGlabs

Kaspa是一个开放社区驱动的项目，由有向无环图 (DAG) PoW 协议公司 DAGlabs 的前成员发起。

DAGlabs 是作为一项大学倡议而成立的。在 Guy Corem 和后来的 Sizhao Yang 的帮助下，Yonatan 从一家名为 Polychain Capital 的加密货币 VC 筹集了大约 800 万美元，这成为了 DAGlabs 的初始资金。毋庸置疑，就 2018 年的加密货币市场而言，这算不上什么大数目。

使用这笔启动资金，他们购买了采矿设备并将 PHANTOM 系列协议实施到一个工作平台中。其余筹集的资金用于研发。

DAGlabs 基于BTCD全节点代码库的分支开发代码。主要目标是使系统的设计尽可能接近比特币的架构和假设：PoW、区块、UTXO、交易费用等。核心开发人员对代码库进行了重大重构，然后将其调整为由GHOSTDAG 协议。卡斯帕的诞生即将来临。

注意：该项目最初的商业计划是开发类似 OPoW 的 ASIC 并销售和分发它们的哈希率。

从大学项目到开源社区驱动的卓越

Kaspa 以零分配或预挖方式启动，其主要愿景是成为去中心化、纯粹和开放的计划。最初的Kaspa 贡献者由前 DAGLabs 开发人员和研究人员组成，他们积极为 Kaspa 及其代码库的进步和维护做出贡献，并且是开放的 Kaspa 社区高度重视的一群人。

DAGLabs 成员和未来 Kaspa 核心贡献者的种子早在项目本身出现之前就播下了。Vitalik Buterin在最初的以太坊白皮书中提到了 2013 年的 GHOST 协议——Yonatan Sompolinsky 博士（现在是 Kaspa 核心贡献者的一部分）和 Aviv Zohar 教授的发明。Buterin 利用了 Sompolinsky 博士和 Aviv Zohar 教授的研究成果，并利用它为以太坊网络建立了一定的安全措施。

尽管以太坊本身并没有实现 GHOST，但他们最终确实实现了包容性区块链协议的变体，也发表于当年的 Financial Crypto（由 Yoad Lewenberg、Yonatan Sompolinsky 和 Aviv Zohar 撰写）。该论文首先提出了区块的有向无环图结构，即 blockDAG，但其重点是在不降低安全性的情况下提高吞吐量，并线性化跨矿工的区块奖励。

BlockDAG 是 Kaspa 项目的技术核心。它们的结构与区块链不同，正如我们所知，在工作量证明共识中支持 DAG 应用的开发团队最初是 DAGlabs。Yonatan Sompolinsky 博士参与了以下协议的创建，与他在 DAGlabs 内外的学术同行合作，或与 Kaspa 下的开源社区合作，按时间顺序排列：

1. GHOST
2. SPECTER
3. PHANTOM
4. GHOSTDAG（Kaspa当前共识）
5. DAGKNIGHT（Kaspa下发布的第一个共识）

现在，让我们来看看这一切是如何开始的。

Yonatan 是一名博士。耶路撒冷希伯来大学Aviv Zohar教授的学生。在这个富有成效的咨询下，他们（和其他几个合作者）为中本聪共识提供了第一个正式的安全证明，并发明了 GHOST、SPECTRE 和 PHANTOM GHOSTDAG（后来更名为 GHOSTDAG）。

现在也是提及另一个重要的核心贡献者Shai Wyborski的好时机。

尽管 Yonatan Sompolinsky 和 Aviv Zohar 早在 Shai 出现之前就发明了 GHOSTDAG (GD)，但 GHOSDAG 作者在证明 GD 安全性方面遇到了障碍。

因此，原始论文需要新的证据，确实需要防弹。这是 Shai Wyborksi 在 DAGLabs 的首要任务之一：修复错误并找到更好的安全证明。这也是为什么 Shai 被提及为 GD 论文的合著者。

参与其中的每个人都认为证明 GD 安全性最多需要一个月，但事实证明这是一项艰巨的任务，Shai 花了一年的大部分时间，这需要他发明一种新技术，然后由另一个人利用/扩展核心贡献者Michael Sutton证明了最新协议 DAGKNIGHT (DK) 的安全性。本文后面将详细介绍这一重要任务。

但是长期寻找的安全证明并不是一个人的工作成果。相反，它是一位密码专家和伟大的研究人员与一位数学技术人员的富有成果的合作，一方面将这些想法转化为连贯的证明，另一方面是一位具有丰富的 DAG 分析经验的具有伟大思想和直觉的计算机科学家 - Shai 和 Yonatan。

因此，DAGlabs 的目的是将可用协议之一或其组合实施到 PoW 模型，Kaspa 最终决定实施 GHOSTDAG 并放弃 SPECTRE。DAGKNIGHT 是解决另一个问题的意外副产品，并且仅在 DAGlabs 解散很久之后才发布。

DAGlabs 旨在挑战已经有效的方法并开发增强版本或全新的协议。然而，DAGlabs 在 2021 年 Kaspa 发布之前解散了，DAGlabs 的大多数前成员现在通过社区的志愿服务/赠款为 Kaspa 做出贡献。

Kaspa 是对 blockDAGs 八年多的理论研究和设计的结果。从 GHOST 开始，每个实施都经历了许多系列的修改和改进，最终确定了当前先进的 GHOSTDAG 协议，该协议从理论转化为 Kaspa 的功能性无许可分类账。

理论研发

Yonatan Sompolinsky 博士

2013 - GHOST 协议
2016 - 幽灵协议

Yonatan Sompolinsky 博士、Shai Wyborski 博士、Aviv Zohar 教授

2018 - 幻影纸

DAGlabs/Kaspa (2018-2021)

2018 - PHANTOM 协议和 Kaspa 开发
2020 - GHOSTDAG 协议
2021 - PHANTOM GHOSTDAG协议，起源于PHANTOM论文，作为Kaspa共识的应用

卡斯帕（自 2021 年起）

2021 年 11 月 7 日——Kaspa 主网发布
2022 年 10 月 1 日 - DAGKNIGHT 协议（GHOSTDAG 继承者和 Kaspa 的未来共识）

关于上述协议的一些说明

SPECTER 和 PHANTOM GHOSTDAG（或简称 GHOSTDAG）有些相似，因为它们都具有其他协议所没有的属性。 GHOSTDAG是线性排序，SPECTER是无参数的，只有DAGKNIGHT两者兼得，在流量上堪称科技钻石。

PHANTOM 可以被认为是一个共识协议家族，其中 GHOSTDAG 和 DAGKNIGHT 是它的两个实例。

PHANTOM 和 GHOSTDAG 本质上是一样的，都在同一篇论文中一起介绍过。然而：

PHANTOM 作为一个范例，一个现实中不可能存在的理想化版本，创造了 GHOSTDAG 的理论先驱。

GHOSTDAG 充当 PHANTOM 的实现，或理论基础的实际近似。

Kaspa 目前的共识是 GHOSTDAG (GD) (2021)，这是 PHANTOM 范式 (2018) 的改进实现，是 Kaspa 的核心贡献者和 Aviv Zohar 共同创立的另一个共识。尽管如此，这对 Kaspa 来说似乎还不够好，因为他们已经瞄准了当前 Kaspa 共识的未来升级，现在能够每秒 1 个块（BPS）和每秒 300 个交易（TPS），目前发布的DAGKNIGHT (DK)，这将使游戏更上一层楼。不是通过提高吞吐量，因为吞吐量可能会稍微下降，因为 DK 在计算上比 GD 更费力，但最终是通过更好地利用 GD 属性并提供更高的安全标准。不过目前卡斯帕的重心还是GD，接下来就是DK的高光时刻了。

因此，当前的 GD 确实假定了网络延迟的上限，而其最近的继任者 DK 却没有。然而，DK 和 GD 这两个共识兄弟都是基于 PoW 的响应式异步分裂共识协议，对高达 50% 的攻击者具有弹性（香草中本聪共识也是如此）。

当我们谈论考虑延迟响应的解决方案时，如果没有 PoW，这一切都是不可能的。

如果我们回顾比特币，中本聪并没有创新新技术，但创新的是将技术组合在一起创造出独特的东西。卡斯帕也是如此。

尽管 DAG 本身并不是突破，但 Kaspa 开发人员设计的 BlockDAG 技术解决方案代表了超越传统区块链实现的下一个飞跃。 Kaspa 开创性的 blockDAG 是一种完全去中心化、本质上可扩展的解决方案，通过中本聪共识模型的推广遵守最高安全标准。

然而，中本聪的共识模型并不是 Kaspa 的唯一灵感。他们也高度尊重比特币开放社区贡献的心态和发展方式。

看下面的 Kaspa Improvement Proposal (KIP), Rust rewrite 为例，写的和比特币的改进提案 BIPs 类似。

Kaspa 既没有团队也没有路线图，而且永远不会有。

就像比特币一样。

开发以开源方式完成，这意味着开发人员按照他们认为合适的方式进行工作，然后通过每周或每两周一次的公开研发会议进行协调。如果开发人员有一个实质性的项目要提议，他们会写一个资助申请并从社区收集 KAS；社区财务主管然后处理资金。

每一个未来的运动都会在 Kaspa Discord 上公开讨论。因此，要推动您的愿望清单得到实施，请加入 Discord 并表达您的议程。

Kaspa - 加密白银的账本

这个项目背后的愿景是建立一个以互联网速度运行的类似中本聪的服务。我们想建立一个系统，超越中本聪 v1 协议（又名中本聪共识）的限制，同时遵守比特币中嵌入的相同原则。

-约纳坦·索姆波林斯基

Kaspa 是世界上第一个 blockDAG——一种支持并行块和即时交易终结的账本架构。 Kaspa 由一个强大的工作量证明引擎传播，具有快速的单秒块间隔，是一个开源、去中心化和完全可扩展的第 1 层。

Kaspa 的开发是为了解决数字资产使用中的三难困境：安全性、可扩展性和去中心化。利用革命性的 blockDAG 而不是区块链，Kaspa 可以实现最快、可扩展和最安全的交易，而绝对不会牺牲去中心化。

凭借其目前每秒 1 个区块 (BPS) 和每秒 300 笔交易 (TPS) 的速度，Kaspa 比比特币快 600 倍，并且象征性地取代莱特币成为“加密货币的银”。

Kaspa 核心开发者

Kaspa 核心贡献者主要包括前 DAGlabs 开发人员和具有学术背景的研究人员，他们积极为 Kaspa 及其代码库的进步和维护做出贡献，并且是开放的 Kaspa 社区高度重视的一群人。

Michael Sutton - 研究员和核心开发人员

希伯来大学计算机科学硕士，分布式系统研究员和开发人员

Ori Newman - 核心开发人员

加密货币和分布式系统开发人员

Yonatan Sompolinsky - 研究员、创始人

哈佛大学计算机科学博士后

Shai Wyborski - 研究员

博士研究古典和量子密码学的候选人

Elichain Turkel - 核心开发人员

应用密码学家和高性能系统开发人员

Mike Zak - 核心开发人员

加密货币和分布式系统开发人员

Kaspa 和他们超越区块链的方法

目的

Kaspa，技术上不是中本聪共识，而是它的泛化，从 2017 年开始致力于将 DAG 开发成一个独立的基于 PoW 的加密货币，并试图从外部突破中本聪共识的极限，同时牢记泛化。

泛化的目标是在安全方面保留 Nakamoto 共识的关键方面，同时允许更多的扩展。

上述 DAG 不是一种共识机制，而是一种具有有向边且没有循环的数学结构（即，没有从顶点（构成图的基本单元）返回到自身的路径）。

在分布式账本的上下文中，blockDAG 是一种 DAG，其顶点代表块，其边代表块对其前辈的引用。

在 blockDAG 分类账中，新区块引用其矿工在本地看到的图表的所有提示（尚未被引用的区块）。因此，在区块链或 Block

DAG 中，块会立即发布。

请参考 Kaspa 核心贡献者创建的实际实时 DAG 可视化来填充图片。

Kaspa 的主要可扩展性特性是在不牺牲安全性的情况下允许更高的 TPS 和 BPS。除此之外，您还可以通过同时验证并行块来获得一定规模（这是 Kaspa Rust 重写冲刺目标的一部分，到 2022 年 11 月中旬其状态为 80/100%）。

在这样做的同时，Kaspa 坚持由 PoW 区块创建、交易费用、矿工参与、全节点角色以及 UTXO 模型和通缩区块奖励的使用组成的 PoW 模型。然而，Kaspa 取代了约束性最长链规则，也称为具有最多累积工作量证明（以难度衡量）规则的最重有效链，该规则允许就并行块的优先级达成快速共识，并且，因此，哪些交易被认为是有效的。

从矿工的角度来看，挖矿过程大体上是一样的。无论是 Kaspa 还是 Bitocin，挖矿总是并行进行的。如果矿工在挖矿时听说了一个新区块，他们会放弃当前区块并开始挖一个新区块。

然后，如果攻击者事后挖掘出比诚实链更长的链，那么最长链规则会使项目容易受到历史重写的影响。 51% 区块重组攻击是所有工作量证明系统的一个根本缺陷：因为最长链规则无法区分诚实和恶意矿工，具有足够计算能力的恶意矿工可以根据自己的需要重写历史。这就是为什么任何工作量证明系统都需要假设至少 50% 的采矿权属于诚实的参与者。

注意：如果这是您第一次阅读 51% 攻击并想了解更多信息，请阅读以下文章，我在其中解释了您需要了解的所有内容以了解本文的上下文：

学习区块链基础知识 - 第 4 部分：51% 攻击

尽管如此，这是否是一个缺陷仍然是一个哲学立场问题。如果大多数网络想要回滚链，协议是否应该阻止他们这样做？

然而，这可以通过 Kaspa 和他们从中本聪共识中获得的 49% 哈希率攻击抵抗力来解决，这是共识协议可能具有的最佳安全性。然后，Kaspa 实现的是在不失去该属性的情况下扩大规模。

Kaspa GHOSTDAG 认识到诚实的区块彼此之间的连接非常好，但与敌对的区块则不然（即使敌对的区块之间可以很好地连接），因此，只要攻击者在计算上较差，诚实的网络就会看起来就像一个高度连接的块块，其中包括网络中的大多数块。通过找到这个块并优先考虑其中的块，攻击网络而只控制少数块生产变得不可行。

这种机制在 PHANTOM 论文中已有描述，正如我们所知，Kaspa 使用 GHOSTDAG 协议，即 PHANTOM 范式的实现。

如果您想更深入地研究这个概念，我建议您从以下材料开始：

Kaspa——我们实际上在这里做什么？ by 晒德社

增加吞吐量如何损害比特币的安全性 |通过奥里·纽曼

用 BlockDAG 扩容比特币 |通过奥里·纽曼

blockDAG 范式介绍 |通过亚历山德拉特兰

Kaspa 和他们的区块链三难解决共识协议，GHOSTDAG 和 DAGKNIGHT

GHOSTDAG 白皮书

白皮书

让我们从 DK 所做的简要执行摘要开始。重申一下，GHOSTDAG是PHANTOM的一个版本，GHOSTDAG的改进后续是DAGKNIGHT。因此，由于这一切都是从 PHANTOM 开始的，我们可以从 PHANTOM 规则的定义开始进行比较，然后是 Kaspa 论文中使用的一些数学词汇。

注意：要了解从 PANTHOM 到 GHOSTDAG 的路径，请阅读 Kaspa 的 Shai (Deshe) Wyborski 的文章 — 我们实际上在这里做什么？，从 PHANTOM 到 GHOSTDAG 部分。

PHANTOM 规则是根据 anticone（既不是块的过去也不是其未来的块）因素区分诚实和攻击者的 DAG 的规则。我们可以将 PHANTOM 规则简单地描述为“找到没有块的反锥体大于 k 的最大子 DAG”。请注意，这是比特币最长链规则的推广，其中比特币可以描述为 k=0 的 PHANTOM。

比特币最长链规则的 PHANTOM 推广可以描述为 k=0 的 PHANTOM，其中 k > 2Dλ

D = 网络延迟

λ = 区块创建率

k = 诚实网络中块的最大反锥体大小

一个区块的 anticone 可以由区块的矿工在其创建时不知道的区块和在区块的矿工完成其传播之前创建的区块组成。

PHANTOM 优化规则是返回最大 k 个连接的簇。

一个诚实的块集是一个最大的 k-连通块集，大部分是完全连接的。

在 GHOSTDAG 中，我们设置参数 D 和 k，使其在大多数情况下在 D 秒内不产生超过 k 个区块。 k 参数量化“连接良好”的块的“连接”程度。 “连接良好”的块只是块的集合，这样每个块最多与其他 k 个块平行。我们称之为 k-cluster。

DK 背后的观察是，我们不是提前选择 k，而是寻找最小的 k，使得最大的 k-cluster 覆盖超过一半的块。因此，我们不是提前选择 k，而是使用网络条件来确定最佳当前 k。这消除了对网络延迟进行硬连接的先验限制的需要。

现在，回到两种协议的比较。

在 GD 和 DK 中，确认时间与网络延迟成比例。不同之处在于 GD 像网络延迟的硬连线限制一样缩放，而 DK 像观察到的网络延迟一样缩放。在 GD 中，我们必须提前决定延迟的边界 D，更糟糕的是，我们必须采取较大的误差范围来保持安全性（目前设置为 10 秒）。这意味着两件事：

1. 如果延迟改善远低于 D，则确认时间变得次优。

2. 如果延迟降低到 D 以上，则安全性随之降低。

因此，例如，如果延迟在很长一段时间内变为 12 秒，那么在此期间，45% 的攻击者可能会接管网络；如果它变为 60 秒，则 25% 的攻击者可以接管网络（仅粗略地说明这一点）。请注意，这适用于所有 PoW 链。

DK 解决了这两个问题。也就是说，它不需要误差幅度，因此确认时间可以非常接近网络的限制而无需冒险，因为如果网络条件恶化，conf times 将自动增加以进行补偿。

DAGKNIGHT (DK) 从 GHOSTDAG (GD) 演变而来

在 Yonatan 的帮助下，Shai 通过创建确凿的数学证明证明了 GD 的安全性。这个证明随后被 Michael Sutton 升级和扩展，形成了 DK 的证明。

然而，DK 证明绝非简单的扩展。 Michael 和 Yonatan 不喜欢假设的攻击者在观察到低延迟 DAG 时可以利用更高延迟的最坏情况先验假设来获得一些优势。

低延迟 DAG 只是一个窄 DAG，其中所有块都连接良好。打个比方，看起来像链条的 DAG 是“最大连接”的。此外，当所有块都连接时，不能有任何并行块。

起初，他们尝试了几种方法将 GD 调整为一种着色方法，可以为连接良好的 DAG 提供边缘，代表较低的实际延迟。他们排除了几个选项，为每个选项找到了攻击方式。然后，他们灵光一闪，想到了最初的 DK 想法：“DK 论文中的最小-最大优化定义”，基于此，他们意识到他们可以达到一个全新的领域：“无参数”。

在接下来的三年里，Yonatan 建议 Michael 建立一个证明，他们遇到了一个又一个挑战，每个挑战都需要对原始想法进行重大改进。通过这样做，一层又一层，他们构建了一个独特的解决方案，您可以在 DK 论文中阅读相关内容。

在那段时间里，Yonatan 基于他丰富的 DAG 分析经验提供了许多见解，主要是在分析 SPECTRE 时获得的。

卡斯帕点数

1）区块DAG 101

快速异步 PoW；块图；这里的共识是对区块顺序的同意。

DAG 协议的唯一作用是在 DAG 上输出线性排序，以便我们确保所有节点都了解哪个块在哪个块之前，并且知道块之间的所有其他拓扑关系不需要明确排序。

2) Kaspa 目标

从用户的角度：

使 Kaspa 成为最快的 p2p 现金系统

创建一个公平的系统，其中：

用户的交易不是抢先交易

奖励所有区块而不区分链上和链下区块。

使用基于 PoW 的 DAG 背后的核心思想是用信息量更大的范式取代中本聪共识的挖矿范式，其中矿工只传播和扩展获胜链，其中矿工传播和扩展区块的整个历史——每个新区块都指向历史上所有最近的区块，而不是指向获胜的区块。

从技术角度：

大多数 Kaspa 开发人员目前都专注于 Rust 重写以提高 TPS 和 BPS。

Kaspa 可以从以下两个选项中选择后续重点，也可以同时应用这两种方法：

选项1）

让 Kaspa 成为以太坊的数据可用性层

构建到以太坊中——而不是创建一个单独的独立产品。为此，Kaspa 设计了网络以向以太坊生态系统订购交易。

选项 2)

直接向 Kaspa 添加智能合约功能，让 Kaspa 原生支持智能合约。

3) Kaspa 试图完成什么？

增强区块链的可扩展性并允许廉价快速的点对点 (P2P) 交易。

为了缩短确认时间，通过减轻和消除尽可能多的网络假设来解决当今区块链的问题，这意味着您不必假设一定的网络延迟。这可以通过应用 DK 协议的无参数性来实现。

4）如今的区块链项目存在哪些问题，Kaspa是如何解决的？

当今世界需要：

1）增加 BPS，同时保持确认时间不减少：

由于确认时间不随区块时间变化，Kaspa 增加了 BPS，而由网络延迟而非协议决定的确认时间保持不变。

2) 高吞吐量：目前约为 300 TPS，Kaspa 正在努力大幅提高吞吐量。

3）几乎恒定的磁盘空间要求和从头开始引导新节点的恒定时间：Kaspa 提供了一个新节点，只需下载过去两天的完整历史记录和过去的一些近乎恒定的大小证明，即可从头开始进行无信任同步。甚至不需要下载完整历史的区块头。目前，Kaspa 是唯一具有剪枝功能的基于 DAG 的技术。顺便提一下，为 DAG 设计修剪程序通常非常非常困难。

5）Kaspa 想如何解决当前的区块链问题？

通过移除区块形成一条链的假设，这样如果同时创建两个区块，下一个矿工不需要选择一个 blockDAG 指向，而是可以选择同时指向两个区块。同时。这将创建块的 DAG，或 BlockDAG。

这是可能的，因为为了产生 blockDAG 对 PoW 挖掘协议进行了更改，这意味着块可以引用多个前辈而不是单个父块。

6) Kaspa 会提供什么？

一、交易排序

Kaspa 希望瞄准 DeFi 堆栈的基础设施层，即交易序列层，并成为 DeFi 用户的突出排序者，利用 Kaspa 服务对交易进行排序，并以更有限的方式与以太坊主链通信。

二。具有抗操纵性的交易排序

Kaspa 旨在规避公共内存池（网络公开可见的待处理交易等待区），确保矿工无法及时串通，无法从用户身上榨取价值，这意味着 Kaspa 想要击败抢先运行的机器人和矿工。

Kaspa 在这里显着提高交易安全性的方法将适用：

加密挑战和加密功能

至少 10，最好是 100，每秒块 (BPS)

高区块权重——结合极端的每秒区块速率，这将来自那些 100 BPS

注意：目前，Kaspa 以 1 BPS 运行，这将通过 Rust 重写冲刺提高。 Kaspa 的最终目标是达到 100 BPS。

目前（2022 年 11 月 18 日），他们正在 Rust 重写冲刺期间测试 30 BPS。

从测试：

该图显示了块处理速率与网络每秒产生的块数 (BPS) 的函数关系。基准测试在 AMD Ryzen 9 3900X 12 核节点上执行。区块包含约 100-200 笔交易。

红线标记了我们可以处理的块数小于产生的块数的情况。因此，我们希望选择一个在红线和绿线之间有一定安全余量的块号（以解决 IBD、硬件差异、网络问题和其他意外问题）。蓝色区域标记的参数区域表示 3x 的安全裕度。

注意绿线最初是如何增加的；这是随着图形宽度的增长而发挥的并行化的力量。然而，随着我们不断增加块速率，并行核心变得饱和，计算的组合方面变得更加主导，从而性能下降。的

三、相当于基于适当 DAG 排序的区块链双花保护，它还通过消除对大块延迟的需要，提出了解决普通区块链扩展问题的方法。

以下描述摘自 Shai Deshe Wyborski 的一篇文章，他在文中描述了 Kaspa GHOSTDAG 共识协议的主要目的之一，无论区块延迟和区块往返时间之间的比率如何，该协议都是安全的。

GD 交付的正确顺序是：

拓扑：块不能出现在其任何父块之前的顺序中

达成共识：在任何时间点，网络中的所有节点都必须同意除了恒定数量的新块之外的所有节点的顺序

安全：计算能力较差的对手无法追溯地恢复块的顺序

能够提供活跃度：应该有一个明确的标准来确定一个块何时“完成”，因为它永远不会改变它在排序中的位置，并且每个块都应该在恒定的时间内满足这个标准

高效：即使考虑到不断增长的 DAG，确定、计算和维护顺序的问题对于今天的计算机来说应该是可行的

四、 Freeloading 绑定特征（GD 论文的引理 12）

GHOSTDAG 命令提供的一项功能，用于解决源自我们允许并行块和多个父块的设计的问题。

这种特殊性质限制攻击者的区块指向诚实区块，并利用诚实区块的工作来提高其可信度。这种现象称为 Freeloading，引理 12 只是意味着希望恢复任意旧块的攻击者不能以有意义的方式使用诚实块来执行重新排列攻击。

V. 矿工可提取价值（MEV）阻力特征，涉及更复杂的加密方式

MEV 有时被称为矿工可以从用户那里收取的“隐形税”——本质上是矿工在区块链网络上生产区块时可以从移动交易中提取的最大价值。 MEV 最初用于工作量证明的上下文中，其中矿工控制块中事务的顺序和包含，但也存在于 PoS 中。

六。默认权衡修剪历史数据

收益：新节点的同步速度更快。

损失：默认情况下，新节点以 SPV 模式同步，或者，如果他们希望通过资源密集型（因此更中心化）的存档节点来验证整个历史记录

七。具有 TX 确认的即时速度，例如，对于新版本的 Uniswap 和类似的项目来说，这将是非常好的：

确认您的交易有效

告知交易进入了约定的交易顺序，所以你知道你没有抢先

并阐明对当前交易状态的确切影响是什么，我的意思是即使在解密阶段之后你的交易发起的事情的状态

一直以来：

剩余的 PoW 安全性

以几乎零费用运营

7) Kaspa 加密货币 KAS 的用途是什么？

Kaspa (KAS) 是加密货币代币的名称，它可以作为整个排序和排序层的引擎或气体（如果需要）。该名称源自阿拉姆语，意为银或钱。

用例：

一、燃气

二。拍卖区块中的交易顺序

交易顺序由块的顺序定义。在我们有两个包含冲突事务的并行块的情况下，我们系统地忽略来自具有较小“过去大小”的块的事务。然后，过去的大小代表当前块之前的块的基数。一个块的过去大小是它过去的块数——它直接或间接指向的块数。

8) Kaspa 用户未来可以期待哪些重大改进？

在领先项目中以服务形式交付智能合约的能力，允许区块链用户更具表现力的偏好。这种改进的一个例子是为 DeFi 用户触发执行条件的可能性——当且仅当另一组条件发生时，能够说出何时想要在 20 个区块中触发用户交易。这些类型的表达性参考将允许用户指定允许的滑点和类似的东西，以涵盖异步性和交易实际开采时发生的事情的不确定性，并允许用户在他们的偏爱。