KAS(Kaspa):世界上最快的PoW Layer1

2023-07-18 16:59:51

在《共識篇——區塊鏈世界的法律》一文中,我們曾詳細介紹行業內常見的共識機制,其中PoS與PoW仍是當下主流,二者孰優孰劣的爭執由來已久。在以太坊合併轉為PoS後,業內對PoW性能更持悲觀態度。大部分新公鏈選擇了PoS及其變種機制,或如DCR(Decred)、CFX(Conflux)等選擇PoS+PoW混合共識。

 

作為2021年上線的新公鏈,Kaspa(KAS)團隊顯然不認可這種觀點。他們認為,PoW是真正的去中心化系統。目前很多區塊鏈項目為了追求可擴展性和高性能而犧牲了去中心化,但去中心化才是加密貨幣的核心。因此Kaspa堅持在PoW中解決擴展性和效率問題,降低中心化機構操縱的可能性。

 

憑借GHOSTDAG協議,Kaspa有效兼顧了高TPS和安全性,使其成為目前PoW中速度最快且開源、去中心化並具備完全可擴展性的Layer1。本文將幫助大家瞭解Kaspa協議,包括它的背景、技術、發展現狀以及未來規劃。

 

 

Kaspa誕生的背景

 

Kaspa創始人Yonatan Sompolinsky在學術圈頗有成就,其論文廣為傳播,被引用上千次,並且他還是區塊鏈行業的早期參與者。2013年,Yonatan與導師Aviv Zohar共寫了GHOST協議,該協議後被以太坊引用,用於解決分叉帶來的安全問題。

 

在GHOST協議論文中,Yonatan提出了DAG(有向無環圖)用於區塊鏈網絡的理念。隨後,Yonatan一直著手於blockDAG的研究,在2018年成立了DAGlabs,併發布了論文《PHANTOM: 一種可擴展的BlockDAG協議》,對GHOST協議進行了進一步升級。


blockDAG

blockDAG示例圖

 

DAGlabs當時的商業計劃是開發OPoW ASIC礦機並銷售,但由於OPoW技術不成熟,該計劃最終擱淺,DAGlabs解散。DAGlabs的部分前成員相信PoW和blockDAG的未來,決定共同開發Kaspa,打造一個不需要犧牲去中心化就可以實現最快、可擴展且安全的blockDAG項目。

 

由於崇尚BTC、LTC、XMR等加密貨幣的社區自治精神,Kaspa堅持開源並採用完全公平的代幣分配模式,不提供任何預挖和預售。KAS只能通過挖礦獲得,並保持每月發行縮減,每年產量平穩減半的機制。


KAS月發行量公式KAS月發行量公式

 

KAS 發行時間表

KAS 發行時間表

 

 

Kaspa的技術:GHOSTDAG協議

與同樣採用PoW的比特幣相比,Kaspa速度快百倍。自上線起,Kaspa就實現了秒級出塊,並在10秒內就能得到完全確認,其未來目標是提升到32個區塊/秒,最終願景是實現100個區塊/秒。提升網絡速度也意味著礦工出塊數量的增加,有助於算力的去中心化分布。

 

Kaspa的快速得益於GHOSTDAG協議,Yonatan於2021年在PHANTOM協議的基礎上進行了改進,發佈論文《PHANTOM GHOSTDAG:中本聰共識的可擴展概括》。

 

比特幣採用最長鏈原則保障安全性,每個區塊之間需要有一定的時間間隔讓所有誠實節點接收並確認新區塊。而DAG的拓撲結構,相較於原有的線性區塊鏈,可以實現多線程,使得區塊處理速度大幅提升。目前不少公鏈都採用了DAG結構,例如AVAX-XFantom等。

 

Kaspa的DAG結構

Kaspa的DAG結構演示

 

線性區塊鏈結構演示

線性區塊鏈結構演示

 

DAG結構的問題是如何在區塊並行的情況下保障網絡安全。Yonatan在SPECTRE 協議論文中曾證明瞭惡意區塊相較誠實區塊的連通度較低,因此協議可以通過判斷區塊間的連通度高低,區分出誠實區塊和惡意區塊。

 

GHOSTDAG協議用anticone(X)代表與區塊X無關的區塊集合,集合S代表誠實節點的集合,當anticone(X)與集合S的交集數越多,代表其與誠實區塊的連通度越低。協議會選擇一個k值作為判斷標準,常用的DAG協議中k值為3,即交集數小於或等於3的為誠實區塊。

 

如下圖所示,誠實區塊標記為藍色,惡意區塊標記為紅色。anticone(C)={B,D,E,H,I,K},與藍色集合S的交集為B,D,I,共3個,標記為藍色;而anticone(E)={B,C,D,F,G,I},與藍色集合S的交集為B,C,D,F,G,I,共6個,標記為紅色。




但這個分類過程需要遍歷,因此計算過程非常龐大。GHOSTDAG協議巧妙地採用了貪婪算法,該算法能夠用最快速度給出最優解分類。如下圖所示:


1. 算法貪婪地選擇一條最長路徑(創世塊、D、H、K),首先訪問D並將其關聯的創世塊加入藍色集合;

2. 訪問H,將關聯的區塊C、D、E經過誠實區塊檢驗後加入藍色集合;

3. 訪問K,將關聯的誠實區塊H、I加入藍色集合,B雖然與K關聯,但anticone(B)={C,D,E,H,I,L},與藍色集合的交集為{C,D,E,H},共4個,判定為惡意區塊,不列入藍色集合;

4. 訪問M,經判定,M關聯的K為誠實區塊加入藍色集合,F為惡意區塊;

5. 訪問虛擬區塊V,將關聯的誠實區塊M列入藍色集合。經判定,L為惡意區塊,不列入藍色集合,雖然J不是惡意區塊,但添加J後會使得anticone(I)與藍色集合的交集從3個變為4個,因此J也並不列入藍色集合。

 

篩選出藍色集合後,協議按照拓撲排序原則進行線性排序,最終將誠實區塊都按序連接起來,從而保障並行區塊的即時確認以及安全性。

 

 

Kaspa的未來:DAGKNIGHT與智能合約

Kaspa社區及開發者現都十分活躍,在積極拓展KAS日常使用場景的同時,開發人員還在不斷更新協議。2022年10月,Yonatan發表了新論文《DAG KNIGHT 協議:中本聰共識的無參數概括》,提供現有GHOSTDAG的改進版——DAGKNIGHT。DAGKNIGHT是GHOST協議的第四次升級(前三次分別為SPECTRE、PHANTOM、GHOSTDAG)。

 

Kaspa在持續發展下也突破了新紀錄,Testnet 11 測試網中,Kaspa最高TPS達到3000+,4-10秒內完成了10個區塊確認,刷新了PoW Layer1的最快確認速度。近期Kaspa在重寫RUST語言並處於測試階段。RUST語言重寫完成後,Kaspa將會進行DAGKNIGHT協議升級,進一步提升Kaspa性能,隨後啓動智能合約開發,屆時Kaspa上的Layer2以及DeFi開發都會輕鬆很多。

 

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【更多信息】

Kaspa官網:https://kaspa.org/

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

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