探索比特币独特的时间链、挖矿费和场外交易的概念

翻译 |

来源|区块链营地（blockchain_camp）

本文将探讨独特年表、采矿费用和场外交易的概念，建立在数字签名和 CoinJoin 范例的使用之上。

统一性证明：时间链

我们最终探索了这个程序，回到了“什么时候？”的问题上。 从这里。

这是一个重要的问题，因为它证明了所谓的“区块链技术”的引入是合理的，这是一个明显被误用的表达方式，在其原始含义中，仅作为唯一时间顺序问题的答案被标记。 （有趣的是，在这方面，中本聪本人将这种结构称为“时间链”，这是我们在这里使用的术语）。

回到我们的小故事，让我们试着了解它解决了什么问题。 你设计了一个数字现金系统，其中发行和所有权都是分散的，巧妙地结合了谜题和签名。 但是我们如何防止用户两次花费相同的 UTXO 呢？ 如果不诚实的用户 Carol 将 sat 转移到 Daniel 控制的地址，然后签署另一笔交易，将相同的 sat 重新传输到她控制的地址，网络将执行哪个交易？ 从签名和脚本链的角度来看，它们都是“有效的”，并且都指向一个有效的初始问题，具有正确的 PoW 难度。 在您之前的电子黄金实验中，您可信赖的时间戳服务器轻松解决了这两个问题。 但是现在没有中央服务器，那么谁来定义事件的唯一年表呢？ 如果网络能够以某种方式进行投票，就可以就此达成民主共识。 但是投票程序虽然在具有固定数量的已知参与者（通常称为“联盟”）的系统中可行，但不能在未知的匿名参与者的动态集合中发挥作用。 你不能简单地用“节点数”作为投票权的代理，因为每个用户都可以假装在“女巫攻击”中“假装”数百万个不同的节点。 您需要另一种“抗女巫攻击”的方式来推动所有节点在单一、一致、不可变的历史上找到（并维护）共识。 不幸的是，基于数学的确定性和最终解决方案在理论上是不可能的。 但是基于经济学的统计和渐近解实际上是可能的，而且你足够聪明，可以找到它。 这里有一个想法：每次矿工试图解决 PoW 难题时，他们都应该在他们的消息中包含当前交易时间线的时间快照！ 他们不应只传递发布消息，而应通过哈希函数传递更复杂的信息块，每个块包含（连同所述发布消息、时间戳和以正确难度解决难题所需的随机数）解决方案。 以前的区块列表（其他矿工大约 10 分钟前发现的区块）和其他用户最近的交易。 包含已包含在先前块中的事务的块被视为无效。 具有明显与前一个不兼容的时间戳的块也被释放。 使用这个技巧，所有参与者都被激励聚合到同一时间序列的一致版本。 一个 Minnie 可能包含一个有效的交易与之前确认的交易（双花）相矛盾，或者更改时间戳以作弊调整难度，但随后其他节点将拒绝此类交易，浪费新发行的价值并浪费时间和精力。 矿工花钱解决难题，因此，至少在某些情况下，他们只是遵循系统内在的经济激励，并且可以很安全地假设他们想享受与创建不会被拒绝的区块相关的奖励。

矿工费

虽然这个解决方案非常好，但它仍然缺乏一种机制来激励矿工参与其他人的交易。 他们可能只是选择节省验证脚本和签名所需的计算能力（不是散列冲突所需的计算能力，但仍然相关），但仍将他们自己的有效发行包括在其他空块出版物中。 此外，由于受控供应模型导致此类发行中允许的 sat 数量减少将减少（甚至打折 sat 购买力的增加）解决障碍的动机，并最终在上一个时代结束时完全消除，什么时候不会有通货膨胀。 你可以通过引入挖矿费来解决这个问题：用户可以在交易中附加少量额外费用，以激励矿工将它们包括在内。 它是这样工作的：系统允许矿工包括他们的奖励交易，以及发行新的“开采的”sat（与当前纪元兼容），还在块中包括所有创建的有效交易和消耗的 UTXO 之间已完成的 Sat 余额。 费用从不取决于交易量，而仅取决于交易大小（脚本复杂性、签名数量等）和块内所需的优先级。

可扩展性（和持久性）问题 一笔交易被包含在一个区块中所需的最低挖矿费用根据“区块空间”的供求而变化。 在供应方，可以添加到时间链的交易数量受到最大块大小（每个块小于 4 兆字节）和最大块速率（大约每 10 分钟一个）的限制。 在需求方面，每个用户都有不同的约束和偏好（有些用户可以等待更长时间以减少支付，有些用户可以支付更多以减少等待，有些使用具有动态费用估算功能的钱包，有些则没有）。 一般来说，对区块空间需求的增加将意味着挖矿费用的增加。 这显然限制了系统的可扩展性（特别是，由于矿工费用与转移的价值量无关，我们可以说它实际上降低了可分割性）。 一般来说，使用时间链还意味着网络中的每个节点都必须永远监听所有内容：每个链上交易都必须由每个将使用系统的整个历史记录的参与者下载和验证，即使在很长一段时间之后. 这样的系统显然是不可扩展的。 它还缺乏持久性，因为每个人都必须永远保留每笔交易的副本，这使得任何形式的取证分析和去匿名化尝试成为可能。 可以让某些用户看起来更好，但代价是创建另一个更“特权”的用户类别。 例如，如果你增加区块大小和频率，那么区块空间的供应就会增加，而它的价格就会下降。 然而，运行一个节点（能够独立验证交易和区块的有效性）的成本比上述供应增长得更快，集中了整个系统拓扑。 当然，一种新型的专用节点可以作为某种“签名消息”提供给非验证低级用户，为他们提供交易有效的某种保证。 毕竟，引入货币是为了将验证贵金属硬币的昂贵任务委托给少数专门的、值得信赖的实体。 但是，就像造币一样，这种策略（称为“SPV”）意味着强大的集中化，伴随着政治干预或审查的风险，Mallory 等人。

新范式：“链下”有一种巧妙的方法可以减轻全球共识系统的基本规模限制，而不会牺牲其权力下放。 我们称之为“链下范式”。 这个想法很简单：只要你在绝对必要之前不将每笔交易提交到交易块中，你就可以将大部分流量保留在公共时间链（其昂贵的全球共识）之外，以解决冲突和定期解决。 这种演变类似于人们在普通法体系中使用法院和合同的方式：法院可以创造具有公开约束力的先例比特币时间，实现某种“法律全球共识”，但它相对缓慢且昂贵，因此大多数交易方通常只签署私人双向合同，仅在发生冲突或需要定期解决时才要求法院核实和执行。 先进的智能合约可用于最大限度地减少对这种“追索权”的信任：与实际的法律系统不同比特币时间，去中心化时间链可以避免人为偏见和腐败，主要依靠密码学和代码。 与虚拟化背景下讨论的信用证书不同，链下交易不是“虚拟的”。 它们实际上是有效的交易，无论相关各方是否诚实，都极有可能被系统强制执行。 您很快就会意识到，这种范式还可以极大地提高系统的耐用性。 不是让所有节点永久注册所有交易，这些交易中的大部分只会在相关方之间私下交换，这使得恶意窃听者的取证分析更加困难、昂贵、不完整和不可靠。 该策略的主要实施是一个预先资助的双边“支付渠道”的辅助网络，它可以以信任最小化的原子方式跨多跳路由交易。 用户给它起了一个很有诗意的名字：“闪电网络”（它的缩写通常包含在系统整个协议族的标签中，命名为“LNP/BP”，类似于历史上的“TCP/IP”）。 但是，同一范例中还存在其他较小的示例。 例如，有几种技术可以使实际脚本不在所需的时间范围内，同时还可以节省块空间和隐私。 （人们给这些技术起了很多奇怪的名字，比如“Taproot”、“Graftroot”、“g*root”、“Scriptless Script”等）通过引入这些最终的技术，你的用户将最终拥有你需要的一切使用该系统以回收一些最重要的货币功能。 希望这篇文章对你有用，欢迎在评论区和我们一起讨论。

原版的：

﹏

﹏﹏﹏