了解BlockDAG

BlockDAG由区块链演变而来，引入了分布式账本技术的多个先前区块的概念。本节将深入探讨BlockDAG的机制，将其与区块链的局限性进行对比，并剖析其为解决可扩展性和速度问题采用的复杂方法。_

从区块链到BlockDAG的转变

• 从线性图到无环图：由中本聪开创的传统区块链技术依赖于区块的线性序列，每个区块包含一批交易。在区块链中，每个区块仅引用一个前区块，形成链状结构。BlockDAG代表有向无环图，是一种进步，其中每个区块可以引用多个前区块，而不仅限于单个线性，从而创建了一个图形结构而非链状。

• 可扩展性挑战：区块链设计对区块的创建施加了严格的时间间隔，以便进行网络传播，从而显著限制了其交易吞吐量。相比之下，BlockDAG结构允许并发区块创建，无需这样的间隔，旨在适应更高的吞吐量并解决区块链固有的可扩展性问题。

  可扩展性和速度的技术优势

• 增加吞吐量：像PHANTOM协议中使用的BlockDAG架构允许同时创建区块。这与区块链形成了鲜明对比，在区块链中，为避免创建孤立块并确保协议的安全性，区块创建的速率被限制。
• 使用GHOSTDAG提高效率：GHOSTDAG协议是源自PHANTOM协议的高效解决方案，旨在在BlockDAG上建立强大的总顺序。它使用贪婪算法选择DAG的一个子集，称为k聚类（k-cluster）。然后，该子集用于诱导一种随着时间推移变得尤其难以逆转的顺序，由此，即使在高区块创建率下也能保持账本的完整性。
• 对区块排序和着色：PHANTOM引入了一种新颖的区块排序方法，将区块着色为蓝色或红色。蓝色块被认为是由合作节点挖取，而红色块被视为异常值，可能由恶意节点挖取。GHOSTDAG则简化了这一个过程，它使用贪婪算法来维护k聚类属性，从最佳奖励继承蓝色集，并构建一个坚固的链到创世块。PHANTOM方法通过建立一个“连接良好”的块子集，称为“蓝色块”，并优先于“红色块”来处理它们，以此来解决双花问题。这种激励措施鼓励矿工生成与现有区块链高度连接的区块，因为蓝色区块更有可能被接受并获得奖励。
  为了增加区块的连通性，矿工们努力将其连接到尽可能多的DAG（未连接的区块）的奖励（tip）。然而，如果意图进行双花尝试，就需要矿工手动断开他们的区块与他们打算双花的交易的奖励之间的连接。连接性降低后，他们的区块更不太可能被接受，从而阻止了双花尝试。
  在这个过程中，关键挑战在于有效地选择“连接良好”的蓝色集。如果蓝色集太小或选择不当，它可能无法充分防止双花攻击。相反，太大或过度连接的蓝色集可能会阻碍可扩展性和效率。在这两个因素之间找到最佳平衡对于PHANTOM方法的成功至关重要。
  BlockDAG是传统区块链技术的重大飞跃，为可扩展性和速度限制提供了解决方案。通过允许块的多个前区块并促进更高的吞吐量，PHANTOM和GHOSTDAG等BlockDAG系统为更快、更高效的分布式账本技术铺平了道路。将这些协议集成到Kaspa网络中证明了它们在各种应用中的有效性和广泛采用的潜力。

Kaspa中的UTXO

• UTXO，或未花费交易产出，是Kaspa区块链中的基本账户单位。UTXO代表尚未花费的地址收到的Kaspa数量。在该模式下，当一个新区块被挖掘时，会生成UTXO，并给与矿工奖励。在每一笔交易中，UTXO都会被花费；在转移Kaspa时，你就会使用钱包中的UTXO。UTXO的一个重要特点是它不能被部分花费；要发送100 Kaspa，您必须使用至少价值该金额的UTXO，并将多余的部分作为找零返回。此外，UTXO对于跟踪Kaspa所有权至关重要，因为区块链维护了所有UTXO的记录，每个UTXO都链接到特定地址。
• 与基于账户的模型相比，UTXO模型具有多项优势，它以各种方式增强了Kaspa区块链：
• 去中心化：UTXO无需中央权威即可运行，提高了区块链的安全性和对审查的抵抗力。
• 隐私：UTXO系统可以通过隐藏发送者和接收者的详细信息来增强交易隐私。
• 可扩展性：UTXO能够在不影响安全性的情况下进行扩展，以容纳大量交易。
• 另一方面，UTXO模型也面临着挑战：
• 复杂性：UTXO通常比帐户模型更复杂，可能会使用户和开发人员更难理解和管理系统。
• 数据密集性：UTXO系统需要跟踪每个未花费的输出，会使区块链大小逐渐增大。
• 交易大小：交易可能会变得更大，因为它们必须包含多个UTXO，从而影响交易费用和处理时间。
• 总之，虽然UTXO是跟踪数字资产所有权的一个强大而高效的机制，并为Kaspa区块链的安全性、隐私性和可扩展性方面提供了关键优势，但它也带来了与系统操作和效率相关的挑战。

PHANTOM共识

PHANTOM协议在交易吞吐量和可扩展性方面比传统区块链有了实质性的改进。与依赖于区块的顺序链的区块链不同，PHANTOM将账本结构化为有向无环图（DAG），正如我们在前一部分所讲，每个区块可以引用多个前区块。这种结构性转变促进了更大的交易量，并解决了区块链对顺序区块验证的需求所带来的限制。

为了在这个更复杂的结构中保持秩序，PHANTOM利用贪婪算法构建所谓的k聚类——DAG的一个子集，其中各个区块紧密相连，表明它们是由诚实节点挖掘的。这个过程包括识别DAG的奖励，即那些未被新块引用的块，然后选择其中最大的k聚类来表示网络的诚实部分。然后，PHANTOM协议通过包括任何具有足够小的anticone（不相互引用的块的集合）的块来扩展这个集合。

BlockDAG内交易的排序至关重要。PHANTOM提出了一种方法，从以拓扑方式遍历k聚类开始，迭代添加区块以创建完全有序的列表。该列表尊重DAG结构中固有的层次结构，并推迟将块放在k聚类之外，有效地对它们进行惩罚，从而保护网络免受可能具有恶意意图的块的影响。

定义DAG的另一种方法是具有拓扑顺序的图，这意味着它可以按照每个节点都在其指向的任何节点之前的顺序进行排列。Kaspa报告的一个实际例子：“这个概念的两个很好的类比是上大学时选课的顺序，或者早上穿衣服的顺序。”

PHANTOM的可扩展性是一个关键特性，无论网络的吞吐量如何，都被证明是安全的。它与比特币形成对比，比特币的安全阈值随着区块创建速率的增加而减弱。另一方面，即使增加了区块创建速率，PHANTOM仍然保持其安全阈值，前提是网络的传播延迟直径已知并通过参数k进行计算。这对于PHANTOM在不影响安全性的情况下支持更大的区块或更快的速率至关重要。

PHANTOM协议还通过在分类帐中包含所有有效但不属于主链的块来解决孤立块的问题。这种包容性对于最大化网络内计算能力的使用至关重要。最大的k聚类可能代表诚实链，因为假定具有网络大多数计算能力的诚实节点将在其中有很好的代表性。这种方法确保即使DAG变得复杂，交易的完整性和顺序仍得以保留，网络仍能抵御各种攻击向量。

在实际应用中，PHANTOM的设计使得账本能够有效地处理大量交易，使其成为加密货币和其他寻求克服传统区块链技术限制的分布式分类账应用的有吸引力的基础。PHANTOM协议不仅提供了一种在DAG内对交易进行排序的方式，还通过其可扩展性和安全性展示了支持新一代高吞吐量账本系统的潜力。

GHOSTDAG共识

GHOSTDAG协议是PHANTOM协议优良的迭代，体现了分布式账本技术发展的下一步。GHOSTDAG对该领域的主要贡献是其在blockDAG结构内排序交易的新颖方法，该系统可以同时创建多个区块，与传统区块链中的线性进展不同。

GHOSTDAG利用了一种贪婪算法，规避了其前身PHANTOM面临的优化问题的计算难题。该算法允许GHOSTDAG快速有效地构建一个k聚类，即blockDAG的一个子集，包括被认为是由诚实节点挖掘的块——标记为“蓝色”。这是通过从最佳奖励继承蓝色集，或者从过去具有最大蓝色集的最新块继承蓝色集，然后添加保持k聚类属性的新块来实现的。

GHOSTDAG算法以创世块（链的第一个块）开始，并递归计算每个奖励的蓝色集合，有效地创建了一个延伸回创世块的这些集合的链。未包含在蓝色集合中的块被视为“红色”，并受到怀疑，因为它们很可能是由不合作的节点创建的。GHOSTDAG中对块的排序是一个精细的过程，首先根据拓扑排序对蓝色块进行排序，然后以一种惩罚性的方式对红色块进行定位，同时不将它们排除在账本之外。

这个协议的独创之处不仅在于它能够有效地排序交易，还在于它的可扩展性。GHOSTDAG可以在不影响账本安全性的情况下适应增加的区块创建率。它确保只要大部分计算能力由诚实节点控制，交易的顺序在时间上是一致且不可变更的。

实际上，GHOSTDAG的区块排序方法及其固有的可扩展性转化为比传统区块链更高效的分布式账本。这在像Kaspa这样的网络中尤为明显，其中处理大量交易而不牺牲速度或安全性的能力至关重要。

BlockDAG结构使区块能够引用多个前区块，这通过允许并行创建许多区块显著提高了吞吐量。然而，这也引入了对这些区块及其交易进行排序的挑战，而这正是GHOSTDAG所解决的问题。凭借其高效的算法和可扩展性，GHOSTDAG被定位为下一波分布式账本技术中的关键组成部分，通常被称为区块链3.0，旨在解决速度、安全性和可扩展性的三难困境。

总之，GHOSTDAG代表了分布式账本设计的重大飞跃，为速度和可扩展性等关键问题提供解决方案，同时保持网络的完整性和安全性。随着技术的成熟和在更多应用中的采用，它很可能会在可预见的未来重新定义分布式账本技术的架构。

从GHOST到DAG KNIGHT：Kaspa共识协议的演变

Kaspa生态系统从GHOST到DAG KNIGHT的演变代表了分布式账本技术中共识协议领域的重大进步。从GHOST协议开始的开创性工作为一系列创新变革奠定了基础，最终导致了DAG KNIGHT的创建。这一演变展示了在驾驭去中心化系统固有复杂性的同时提高交易吞吐量和网络安全性的承诺。

2013年由Yonatan Sompolinsky博士和Aviv Zohar推出的GHOST协议解决了区块创建率与网络安全相关的关键问题。它引入了“贪婪最重观察子树”的概念，以优化区块树中的主链选择。这种变化实现了更高的区块创建率和更大的区块大小，而不必担心51%攻击（工作量证明加密货币中普遍存在的一个问题）。

在随后的几年里，这项成果催生了PHANTOM协议，该协议推广了中本聪共识的最长链规则，以选择最大的、充分连接的区块子集。PHANTOM引入了一个优化问题，旨在选择最大的k聚类子DAG，k代表网络延迟的上限。

DAG KNIGHT协议则得到了进一步发展，消除了假设先验延迟界限的必要性，从而解决了PHANTOM和先前协议的一个局限性。DAG KNIGHT在不假设网络延迟上限的情况下运行，使其成为第一个针对计算能力低于50%的攻击者的无许可无参数共识协议。

无参数性对网络性能有着至关重要的影响。与通常受其硬编码延迟参数约束的参数化协议不同，DAG KNIGHT允许网络根据其实际条件进行收敛。它根据实时对抗性延迟进行调整，使交易确认能够在正常互联网条件下在几秒钟内发生，这是对其前身的重大改进。

DAG KNIGHT的模型假设了拜占庭式设置，这意味着攻击者可以任意偏离协议规则，但在攻击者控制的计算能力少于50%的假设下，系统是安全的。它确保网络在任意高吞吐量配置下仍然保持安全，仅受节点硬件和网络骨干容量的限制。

DAG KNIGHT的优化范式反映了一个双重最小最大问题，它搜索最小的k，使得最大的k聚类覆盖至少50%的DAG。这种微妙的方法在所选块集合之间容忍了足够的延迟和断开连接，平衡了安全性和活跃性。

该协议的自稳定特性使其能够在满足条件后从过去的故障中恢复，确保交易在恢复后得到安全确认。DAG KNIGHT是响应式的，不是在当前可观察到的延迟意义上，而是在对手可能造成的最大延迟的较弱意义上。

总的来说，DAG KNIGHT的共识协议代表了Kaspa生态系统的成熟发展，提供了一个更具适应性、更安全、更高效的系统，是区块链技术研究和发展进步性的明证。