Tìm hiểu BlockDAG

BlockDAG, một sự phát triển từ blockchain, giới thiệu một khái niệm đa tiền nhiệm trong công nghệ sổ cái phân tán. Phần này đi sâu vào cơ chế của nó, đối chiếu nó với những hạn chế của blockchain và làm sáng tỏ các phương pháp tiếp cận phức tạp mà nó sử dụng để tăng khả năng mở rộng và tốc độ.

Sự chuyển đổi từ Blockchain sang BlockDAG

• Từ đồ thị tuyến tính đến đồ thị không tuần hoàn: Công nghệ chuỗi khối truyền thống, do Satoshi Nakamoto tiên phong, dựa trên một chuỗi các khối tuyến tính, trong đó mỗi khối chứa một loạt giao dịch. Trong một blockchain, mỗi khối chỉ tham chiếu đến một khối tiền nhiệm, tạo thành một cấu trúc giống như chuỗi. BlockDAG, viết tắt của Đồ thị tuần hoàn có hướng, là một tiến bộ trong đó các khối có thể tham chiếu nhiều khối tiền nhiệm, không giới hạn ở một dòng duy nhất, từ đó tạo ra cấu trúc biểu đồ thay vì một chuỗi.

• Thách thức về khả năng mở rộng: Thiết kế blockchain áp đặt một khoảng thời gian nghiêm ngặt giữa việc tạo các khối để cho phép lan truyền mạng, hạn chế đáng kể thông lượng giao dịch của nó. Ngược lại, cấu trúc BlockDAG cho phép tạo khối đồng thời mà không cần các khoảng thời gian như vậy, nhằm mục đích đáp ứng thông lượng cao hơn và giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng vốn có trong blockchain.

Ưu điểm kỹ thuật về khả năng mở rộng và tốc độ

• Tăng thông lượng: Kiến trúc BlockDAG, giống như kiến trúc được sử dụng trong giao thức PHANTOM, cho phép các khối được tạo đồng thời. Điều này hoàn toàn trái ngược với blockchain, nơi tốc độ tạo khối bị hạn chế để tránh tạo ra các khối mồ côi và đảm bảo tính bảo mật của giao thức.

• Cải thiện hiệu quả với GHOSTDAG: Giao thức GHOSTDAG là một giải pháp hiệu quả bắt nguồn từ giao thức PHANTOM, được thiết kế để thiết lập tổng trật tự mạnh mẽ trên BlockDAG. Nó sử dụng thuật toán tham lam để chọn một tập hợp con của DAG được gọi là cụm k. Tập hợp con này sau đó được sử dụng để tạo ra một trật tự trở nên khó đảo ngược theo cấp số nhân theo thời gian, do đó duy trì tính toàn vẹn của sổ cái ngay cả với tốc độ tạo khối cao.

• Sắp xếp và tô màu các khối: PHANTOM giới thiệu một cách tiếp cận mới để sắp xếp các khối bằng cách tô màu chúng thành Xanh lam hoặc Đỏ. Khối màu xanh được coi là được khai thác bởi các nút hợp tác, trong khi khối màu đỏ được coi là ngoại lệ, có khả năng bị khai thác bởi các nút độc hại. GHOSTDAG đơn giản hóa điều này bằng cách sử dụng thuật toán tham lam để duy trì thuộc tính cụm k, kế thừa bộ Blue từ mẹo tốt nhất và xây dựng một chuỗi mạnh mẽ cho đến khối gốc. Phương pháp PHANTOM giải quyết vấn đề chi tiêu gấp đôi bằng cách thiết lập một tập hợp con các khối “được kết nối tốt”, được gọi là “khối màu xanh” và cấp cho chúng mức độ ưu tiên so với các “khối màu đỏ” còn lại. Khuyến khích này khuyến khích các thợ mỏ tạo ra các khối có tính kết nối cao với chuỗi khối hiện có, vì các khối màu xanh lam có nhiều khả năng được chấp nhận và khen thưởng hơn.
  Để tăng tính kết nối của khối, các thợ đào đặt mục tiêu kết nối nó với càng nhiều “mẹo” của DAG (khối không được kết nối) càng tốt. Tuy nhiên, việc cố gắng chi tiêu gấp đôi đòi hỏi người khai thác phải hy sinh một số kết nối bằng cách cố tình ngắt kết nối khối của họ khỏi tiền boa dẫn đến giao dịch mà họ dự định chi tiêu gấp đôi. Khả năng kết nối bị giảm này làm cho khối của họ ít có khả năng được chấp nhận hơn, ngăn cản các nỗ lực chi tiêu gấp đôi.
  Thử thách chính nằm ở việc lựa chọn bộ màu xanh “kết nối tốt” một cách hiệu quả. Nếu bộ màu xanh quá nhỏ hoặc được chọn kém, nó có thể không bảo vệ đầy đủ trước các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi. Ngược lại, bộ màu xanh lam quá lớn hoặc được kết nối quá mức có thể cản trở khả năng mở rộng và hiệu quả. Việc tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa hai yếu tố này là rất quan trọng cho sự thành công của phương pháp PHANTOM.
  BlockDAG là một bước nhảy vọt đáng kể so với công nghệ blockchain truyền thống, cung cấp giải pháp cho các hạn chế về khả năng mở rộng và tốc độ. Bằng cách cho phép nhiều khối tiền thân tạo ra các khối và tạo điều kiện cho thông lượng cao hơn, các hệ thống BlockDAG như PHANTOM và GHOSTDAG đang mở đường cho các công nghệ sổ cái phân tán nhanh hơn và hiệu quả hơn. Việc tích hợp các giao thức này vào mạng Kaspa là một minh chứng thực tế cho tính hiệu quả và tiềm năng áp dụng rộng rãi của chúng trong các ứng dụng khác nhau.

UTXO ở Kaspa

UTXO, hay Đầu ra giao dịch chưa chi tiêu, là đơn vị tài khoản cơ bản trong chuỗi khối Kaspa. UTXO thể hiện số lượng Kaspa nhận được từ một địa chỉ chưa được chi tiêu. Trong hệ thống này, UTXO được tạo khi một khối mới được khai thác, mang lại phần thưởng cho người khai thác. Đối với các giao dịch, UTXO sẽ được sử dụng; khi bạn chuyển Kaspa, bạn đang sử dụng UTXO từ ví của mình. Một tính năng quan trọng của UTXO là chúng không thể được chi tiêu một phần; để gửi 100 Kaspa, bạn phải sử dụng UTXO có giá trị ít nhất là số tiền đó, với phần vượt quá sẽ được trả lại dưới dạng tiền lẻ. Ngoài ra, UTXO rất quan trọng để theo dõi quyền sở hữu Kaspa, vì blockchain duy trì bản ghi của tất cả các UTXO, mỗi UTXO được liên kết với một địa chỉ cụ thể.

Mô hình UTXO tự hào có một số lợi ích so với các mô hình dựa trên tài khoản, nâng cao chuỗi khối Kaspa theo nhiều cách khác nhau:

• Phân quyền: UTXO hoạt động mà không cần cơ quan trung ương, tăng cường tính bảo mật của blockchain và khả năng chống kiểm duyệt.
• Quyền riêng tư: Hệ thống UTXO có thể nâng cao quyền riêng tư của giao dịch bằng cách che khuất thông tin chi tiết của người gửi và người nhận.
• Khả năng mở rộng: UTXO có khả năng mở rộng quy mô để đáp ứng nhiều giao dịch mà không ảnh hưởng đến bảo mật.
• Tuy nhiên, mô hình UTXO cũng đặt ra những thách thức nhất định:
• Độ phức tạp: UTXO thường phức tạp hơn Mô hình tài khoản, có khả năng khiến việc hiểu và quản lý hệ thống trở nên khó khăn hơn đối với cả người dùng và nhà phát triển.
• Mức độ chuyên sâu của dữ liệu: Hệ thống UTXO yêu cầu theo dõi từng đầu ra chưa được sử dụng, dẫn đến kích thước blockchain lớn hơn theo thời gian.
• Quy mô giao dịch: Các giao dịch có thể trở nên lớn hơn vì chúng phải bao gồm nhiều UTXO, ảnh hưởng đến phí giao dịch và thời gian xử lý.

Tóm lại, mặc dù UTXO là một cơ chế mạnh mẽ và hiệu quả để theo dõi quyền sở hữu tài sản kỹ thuật số và mang lại những lợi ích chính về bảo mật, quyền riêng tư và khả năng mở rộng cho chuỗi khối Kaspa, nhưng chúng cũng gây ra sự phức tạp và thách thức liên quan đến hoạt động và hiệu quả của hệ thống.

Sự đồng thuận PHANTOM

Giao thức PHANTOM thể hiện mình là một cải tiến đáng kể so với blockchain truyền thống về thông lượng giao dịch và khả năng mở rộng. Không giống như blockchain, dựa trên chuỗi khối tuần tự, PHANTOM cấu trúc sổ cái dưới dạng Đồ thị chu kỳ có hướng (DAG) như chúng ta đã thấy trong đoạn trước, trong đó mỗi khối có thể tham chiếu nhiều khối trước đó. Sự thay đổi cấu trúc này tạo điều kiện cho khối lượng giao dịch lớn hơn và giải quyết các hạn chế do nhu cầu xác thực khối tuần tự của blockchain đặt ra.

Để duy trì trật tự trong cấu trúc phức tạp hơn này, PHANTOM sử dụng thuật toán tham lam để xây dựng cái được gọi là cụm k—một tập hợp con của DAG trong đó các khối được liên kết chặt chẽ với nhau, cho thấy chúng được khai thác bởi các nút trung thực. Quá trình này bao gồm việc xác định các đầu của DAG, là các khối chưa được tham chiếu bởi các khối mới hơn, sau đó chọn cụm k lớn nhất trong số chúng để thể hiện phần trung thực của mạng. Sau đó, giao thức sẽ mở rộng tập hợp này bằng cách bao gồm bất kỳ khối nào có phản diện đủ nhỏ, tức là tập hợp các khối không tham chiếu lẫn nhau.

Thứ tự của các giao dịch trong blockDAG là then chốt. PHANTOM đề xuất một phương pháp bắt đầu bằng việc duyệt qua cụm k theo cách tôpô, thêm các khối lặp đi lặp lại để tạo danh sách có thứ tự đầy đủ. Danh sách này tôn trọng hệ thống phân cấp vốn có trong cấu trúc của DAG và trì hoãn việc đặt các khối bên ngoài cụm k, trừng phạt chúng một cách hiệu quả và do đó bảo vệ tính toàn vẹn của mạng khỏi các khối có thể đã được khai thác với mục đích xấu.

Một cách khác để xác định DAG là biểu đồ có thứ tự tôpô, nghĩa là nó có thể được sắp xếp theo trình tự trong đó mỗi nút xuất hiện trước bất kỳ nút nào mà nó trỏ tới. Một ví dụ thực tế được Kaspa báo cáo: “Hai điểm tương đồng tuyệt vời với khái niệm này là thứ tự tham gia các khóa học ở trường đại học hoặc mặc quần áo vào buổi sáng”.

Khả năng mở rộng của PHANTOM là một tính năng chính, được chứng minh là an toàn bất kể khả năng thông lượng của mạng. Nó trái ngược với Bitcoin, nơi ngưỡng bảo mật yếu đi khi tốc độ tạo khối tăng lên. Mặt khác, PHANTOM duy trì ngưỡng bảo mật ngay cả khi tốc độ tạo khối tăng lên, miễn là đường kính độ trễ lan truyền của mạng được biết và được tính thông qua tham số k. Chất lượng này rất quan trọng đối với khả năng PHANTOM hỗ trợ các khối lớn hơn hoặc tốc độ nhanh hơn mà không ảnh hưởng đến bảo mật.

Giao thức PHANTOM cũng giải quyết vấn đề về khối mồ côi—các khối hợp lệ nhưng không phải là một phần của chuỗi chính—bằng cách đưa tất cả các khối vào sổ cái. Sự bao gồm này là công cụ giúp tối đa hóa việc sử dụng sức mạnh tính toán trong mạng. Cụm k lớn nhất có thể đại diện cho chuỗi trung thực vì các nút trung thực, được cho là sở hữu phần lớn sức mạnh tính toán của mạng, sẽ có các khối của chúng được thể hiện tốt bên trong nó. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng ngay cả khi DAG ngày càng phức tạp, tính toàn vẹn và trật tự của các giao dịch vẫn được bảo toàn và mạng vẫn an toàn trước các vectơ tấn công khác nhau.

Trong các ứng dụng thực tế, thiết kế của PHANTOM cho phép sổ cái có thể xử lý khối lượng giao dịch lớn một cách hiệu quả, khiến nó trở thành nền tảng hấp dẫn cho tiền điện tử và các ứng dụng sổ cái phân tán khác đang tìm cách khắc phục những hạn chế của công nghệ chuỗi khối truyền thống. Giao thức PHANTOM không chỉ cung cấp cách đặt hàng các giao dịch trong DAG mà còn thể hiện, thông qua khả năng mở rộng và các thuộc tính bảo mật, tiềm năng hỗ trợ thế hệ hệ thống sổ cái thông lượng cao mới.

Sự đồng thuận GHOSTDAG

Giao thức GHOSTDAG, được coi là sự lặp lại tinh tế của giao thức PHANTOM, thể hiện bước tiếp theo trong quá trình phát triển công nghệ sổ cái phân tán. Đóng góp chính của GHOSTDAG cho lĩnh vực này là cách tiếp cận mới để đặt hàng các giao dịch trong cấu trúc blockDAG, một hệ thống cho phép tạo đồng thời nhiều khối, không giống như tiến trình tuyến tính được thấy trong các chuỗi khối truyền thống.

GHOSTDAG tận dụng một thuật toán tham lam, giúp loại bỏ khả năng tính toán khó khăn của vấn đề tối ưu hóa mà người tiền nhiệm của nó, PHANTOM, phải đối mặt. Thuật toán này cho phép GHOSTDAG xây dựng cụm k một cách nhanh chóng và hiệu quả, một tập hợp con của blockDAG bao gồm các khối được coi là đã được khai thác bởi các nút trung thực—được gắn nhãn là 'Xanh'. Điều này đạt được bằng cách kế thừa bộ Blue từ mẹo tốt nhất hoặc khối gần đây nhất có bộ Blue lớn nhất trong quá khứ, sau đó thêm các khối mới duy trì thuộc tính cụm k.

Thuật toán GHOSTDAG bắt đầu với khối Genesis, khối đầu tiên của chuỗi và tính toán đệ quy các bộ Blue của mỗi đầu, tạo ra một chuỗi gồm các bộ này kéo dài trở lại khối Genesis một cách hiệu quả. Các khối không có trong bộ Xanh lam được coi là 'Đỏ' và bị nghi ngờ vì chúng có thể được tạo bởi các nút không hợp tác. Việc sắp xếp các khối trong GHOSTDAG là một quy trình phức tạp, trước tiên sắp xếp các khối Xanh theo loại cấu trúc liên kết và sau đó định vị các khối Đỏ theo cách phạt chúng mà không loại chúng khỏi sổ cái.

Điểm nổi bật của giao thức này không chỉ nằm ở khả năng sắp xếp các giao dịch một cách hiệu quả mà còn ở khả năng mở rộng của nó. GHOSTDAG có thể đáp ứng tốc độ tạo khối tăng lên mà không ảnh hưởng đến tính bảo mật của sổ cái. Nó làm như vậy bằng cách đảm bảo rằng thứ tự giao dịch được thỏa thuận và không thay đổi theo thời gian, miễn là phần lớn sức mạnh tính toán được kiểm soát bởi các nút trung thực.

Về mặt thực tế, cách tiếp cận của GHOSTDAG để đặt hàng khối và khả năng mở rộng vốn có của nó chuyển thành sổ cái phân tán hiệu quả hơn đáng kể so với blockchain truyền thống. Điều này đặc biệt rõ ràng trong các mạng như Kaspa, nơi khả năng xử lý khối lượng giao dịch lớn mà không ảnh hưởng đến tốc độ hoặc tính bảo mật là điều tối quan trọng.

Cấu trúc blockDAG cho phép các khối tham chiếu nhiều khối trước đó, giúp tăng đáng kể thông lượng bằng cách cho phép tạo nhiều khối song song. Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra thách thức trong việc đặt hàng các khối này và giao dịch của chúng, đó chính xác là thách thức đối với các địa chỉ GHOSTDAG. Với thuật toán hiệu quả và khả năng mở rộng, GHOSTDAG được định vị là một thành phần quan trọng trong làn sóng công nghệ sổ cái phân tán tiếp theo, thường được gọi là blockchain 3.0, nhằm tìm cách giải quyết bộ ba bất khả thi trong việc đạt được tốc độ, bảo mật và khả năng mở rộng mà không cần thỏa hiệp.

Tóm lại, GHOSTDAG thể hiện một bước nhảy vọt sâu sắc trong thiết kế sổ cái phân tán, đưa ra giải pháp cho các vấn đề quan trọng về tốc độ và khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn và bảo mật của mạng. Khi công nghệ trưởng thành và được áp dụng trong nhiều ứng dụng hơn, nó có thể xác định lại kiến trúc của công nghệ sổ cái phân tán trong tương lai gần.

Từ GHOST đến DAG KNIGHT: Sự phát triển của các giao thức đồng thuận của Kaspa

Sự phát triển từ GHOST thành DAG KNIGHT trong hệ sinh thái Kaspa thể hiện sự tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực giao thức đồng thuận trong công nghệ sổ cái phân tán. Công việc quan trọng bắt đầu với giao thức GHOST đã đặt nền tảng cho một loạt thay đổi mang tính đổi mới, dẫn đến việc tạo ra DAG KNIGHT. Sự phát triển này thể hiện cam kết cải thiện thông lượng giao dịch và bảo mật mạng đồng thời giải quyết sự phức tạp vốn có của các hệ thống phi tập trung.

Giao thức GHOST, được Tiến sĩ Yonatan Sompolinsky và Aviv Zohar giới thiệu vào năm 2013, đã giải quyết vấn đề quan trọng về tốc độ tạo khối liên quan đến an ninh mạng. Nó đưa ra khái niệm “cây con được quan sát nhiều nhất” để tối ưu hóa việc lựa chọn chuỗi chính trong cây khối. Thay đổi này cho phép tỷ lệ tạo khối cao hơn và kích thước khối lớn hơn mà không sợ bị tấn công 51%, mối lo ngại phổ biến đối với tiền điện tử bằng chứng công việc.

Trong những năm tiếp theo, công việc này đã tạo ra giao thức PHANTOM, giao thức này tổng quát hóa quy tắc chuỗi dài nhất của Đồng thuận Nakamoto (NC) để chọn tập hợp con lớn nhất, được kết nối đầy đủ của các khối. PHANTOM đã giới thiệu một vấn đề tối ưu hóa nhằm chọn DAG phụ cụm k tối đa, với k đại diện cho giới hạn trên của độ trễ của mạng.

Tuy nhiên, giao thức DAG KNIGHT tiến thêm một bước bằng cách loại bỏ sự cần thiết phải giả định giới hạn độ trễ tiên nghiệm, từ đó giải quyết một trong những hạn chế của PHANTOM và các giao thức trước đó. DAG KNIGHT hoạt động theo giả định không có giới hạn trên về độ trễ mạng, khiến nó trở thành giao thức đồng thuận không tham số không được phép đầu tiên an toàn trước những kẻ tấn công có sức mạnh tính toán dưới 50%.

Tính không tham số có ý nghĩa quan trọng đối với hiệu suất của mạng. Không giống như các giao thức được tham số hóa thường bị hạn chế bởi các tham số độ trễ được mã hóa cứng, DAG KNIGHT cho phép mạng hội tụ theo các điều kiện thực tế của nó. Nó điều chỉnh theo độ trễ đối nghịch theo thời gian thực, cho phép xác nhận giao dịch diễn ra trong vòng vài giây trong điều kiện internet bình thường, một cải tiến đáng kể so với các phiên bản tiền nhiệm.

Mô hình của DAG KNIGHT giả định thiết lập Byzantine, nghĩa là kẻ tấn công có thể tùy ý đi chệch khỏi các quy tắc của giao thức, nhưng hệ thống được bảo mật với giả định rằng kẻ tấn công kiểm soát dưới 50% sức mạnh tính toán. Nó đảm bảo mạng vẫn an toàn trong các cấu hình thông lượng cao tùy ý, chỉ bị hạn chế bởi dung lượng phần cứng của nút và đường trục của mạng.

Mô hình tối ưu hóa của DAG KNIGHT phản ánh một vấn đề tối thiểu-tối đa kép, trong đó nó tìm kiếm k tối thiểu sao cho cụm k lớn nhất chiếm ít nhất 50% DAG. Cách tiếp cận sắc thái này chấp nhận độ trễ vừa đủ và khả năng ngắt kết nối giữa tập hợp các khối đã chọn, cân bằng giữa sự an toàn và sự sống động.

Bản chất tự ổn định của giao thức cho phép nó phục hồi sau các lỗi trong quá khứ khi các điều kiện được đáp ứng, đảm bảo xác nhận an toàn các giao dịch sau khi khôi phục. DAG KNIGHT phản ứng nhanh, không phải theo nghĩa độ trễ có thể quan sát được hiện tại mà theo nghĩa yếu hơn là độ trễ tối đa mà kẻ thù có thể gây ra.

Nhìn chung, giao thức đồng thuận của DAG KNIGHT thể hiện sự phát triển trưởng thành trong hệ sinh thái Kaspa, cung cấp một hệ thống thích ứng, an toàn và hiệu quả hơn, là minh chứng cho bản chất tiến bộ của nghiên cứu và phát triển công nghệ blockchain.