KAS(Kaspa):世界上最快的PoW Layer1

2023-07-18 16:59:51

在《共识篇——区块链世界的法律》一文中,我们曾详细介绍行业内常见的共识机制,其中PoS与PoW仍是当下主流,二者孰优孰劣的争执由来已久。在以太坊合并转为PoS后,业内对PoW性能更持悲观态度。大部分新公链选择了PoS及其变种机制,或如DCR(Decred)、CFX(Conflux)等选择PoS+PoW混合共识。

 

作为2021年上线的新公链,Kaspa(KAS)团队显然不认可这种观点。他们认为,PoW是真正的去中心化系统。目前很多区块链项目为了追求可扩展性和高性能而牺牲了去中心化,但去中心化才是加密货币的核心。因此Kaspa坚持在PoW中解决扩展性和效率问题,降低中心化机构操纵的可能性。

 

凭借GHOSTDAG协议,Kaspa有效兼顾了高TPS和安全性,使其成为目前PoW中速度最快且开源、去中心化并具备完全可扩展性的Layer1。本文将帮助大家了解Kaspa协议,包括它的背景、技术、发展现状以及未来规划。

 

 

Kaspa诞生的背景

Kaspa创始人Yonatan Sompolinsky在学术圈颇有成就,其论文广为传播,被引用上千次,并且他还是区块链行业的早期参与者。2013年,Yonatan与导师Aviv Zohar共写了GHOST协议,该协议后被以太坊引用,用于解决分叉带来的安全问题。

 

在GHOST协议论文中,Yonatan提出了DAG(有向无环图)用于区块链网络的理念。随后,Yonatan一直着手于blockDAG的研究,在2018年成立了DAGlabs,并发布了论文《PHANTOM: 一种可扩展的BlockDAG协议》,对GHOST协议进行了进一步升级。

blockDAG

blockDAG示例图

 

DAGlabs当时的商业计划是开发OPoW ASIC矿机并销售,但由于OPoW技术不成熟,该计划最终搁浅,DAGlabs解散。DAGlabs的部分前成员相信PoW和blockDAG的未来,决定共同开发Kaspa,打造一个不需要牺牲去中心化就可以实现最快、可扩展且安全的blockDAG项目。

 

由于崇尚BTC、LTC、XMR等加密货币的社区自治精神,Kaspa坚持开源并采用完全公平的代币分配模式,不提供任何预挖和预售。KAS只能通过挖矿获得,并保持每月发行缩减,每年产量平稳减半的机制。

 

KAS月发行量公式

KAS月发行量公式

 

KAS 发行时间表

KAS 发行时间表

 

 

Kaspa的技术:GHOSTDAG协议

与同样采用PoW的比特币相比,Kaspa速度快百倍。自上线起,Kaspa就实现了秒级出块,并在10秒内就能得到完全确认,其未来目标是提升到32个区块/秒,最终愿景是实现100个区块/秒。提升网络速度也意味着矿工出块数量的增加,有助于算力的去中心化分布。

 

Kaspa的快速得益于GHOSTDAG协议,Yonatan于2021年在PHANTOM协议的基础上进行了改进,发布论文《PHANTOM GHOSTDAG:中本聪共识的可扩展概括》。

 

比特币采用最长链原则保障安全性,每个区块之间需要有一定的时间间隔让所有诚实节点接收并确认新区块。而DAG的拓扑结构,相较于原有的线性区块链,可以实现多线程,使得区块处理速度大幅提升。目前不少公链都采用了DAG结构,例如AVAX-XFantom等。

 

Kaspa的DAG结构演示

Kaspa的DAG结构演示

 

线性区块链结构演示

线性区块链结构演示

 

DAG结构的问题是如何在区块并行的情况下保障网络安全。Yonatan在SPECTRE 协议论文中曾证明了恶意区块相较诚实区块的连通度较低,因此协议可以通过判断区块间的连通度高低,区分出诚实区块和恶意区块。

 

GHOSTDAG协议用anticone(X)代表与区块X无关的区块集合,集合S代表诚实节点的集合,当anticone(X)与集合S的交集数越多,代表其与诚实区块的连通度越低。协议会选择一个k值作为判断标准,常用的DAG协议中k值为3,即交集数小于或等于3的为诚实区块。

 

如下图所示,诚实区块标记为蓝色,恶意区块标记为红色。anticone(C)={B,D,E,H,I,K},与蓝色集合S的交集为B,D,I,共3个,标记为蓝色;而anticone(E)={B,C,D,F,G,I},与蓝色集合S的交集为B,C,D,F,G,I,共6个,标记为红色。



但这个分类过程需要遍历,因此计算过程非常庞大。GHOSTDAG协议巧妙地采用了贪婪算法,该算法能够用最快速度给出最优解分类。如下图所示:



1. 算法贪婪地选择一条最长路径(创世块、D、H、K),首先访问D并将其关联的创世块加入蓝色集合;

2. 访问H,将关联的区块C、D、E经过诚实区块检验后加入蓝色集合;

3. 访问K,将关联的诚实区块H、I加入蓝色集合,B虽然与K关联,但anticone(B)={C,D,E,H,I,L},与蓝色集合的交集为{C,D,E,H},共4个,判定为恶意区块,不列入蓝色集合;

4. 访问M,经判定,M关联的K为诚实区块加入蓝色集合,F为恶意区块;

5. 访问虚拟区块V,将关联的诚实区块M列入蓝色集合。经判定,L为恶意区块,不列入蓝色集合,虽然J不是恶意区块,但添加J后会使得anticone(I)与蓝色集合的交集从3个变为4个,因此J也并不列入蓝色集合。

 

筛选出蓝色集合后,协议按照拓扑排序原则进行线性排序,最终将诚实区块都按序连接起来,从而保障并行区块的即时确认以及安全性。

 

 

Kaspa的未来:DAGKNIGHT与智能合约

Kaspa社区及开发者现都十分活跃,在积极拓展KAS日常使用场景的同时,开发人员还在不断更新协议。2022年10月,Yonatan发表了新论文《DAG KNIGHT 协议:中本聪共识的无参数概括》,提供现有GHOSTDAG的改进版——DAGKNIGHT。DAGKNIGHT是GHOST协议的第四次升级(前三次分别为SPECTRE、PHANTOM、GHOSTDAG)。

 

Kaspa在持续发展下也突破了新纪录,Testnet 11 测试网中,Kaspa最高TPS达到3000+,4-10秒内完成了10个区块确认,刷新了PoW Layer1的最快确认速度。近期Kaspa在重写RUST语言并处于测试阶段。RUST语言重写完成后,Kaspa将会进行DAGKNIGHT协议升级,进一步提升Kaspa性能,随后启动智能合约开发,届时Kaspa上的Layer2以及DeFi开发都会轻松很多。

 

目前,CoinEx Wallet已支持KAS资产管理,下载体验

 

【更多信息】

Kaspa官网:https://kaspa.org/

市值排名:https://coinmarketcap.com/currencies/kaspa/

Kaspa白皮书:https://eprint.iacr.org/2018/104.pdf

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