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中央财经大学金融学博士:区块链共识机制的经济学分析-定律马科普

2022-9-19 13:41

来源: 定律马元宇宙

有向无环图 (DAG) 及其经济学含义


有向无环图指任意一条边有方向、不存在环路的图形结构。DAG 共识机制改变了区块链系统的市场结构,DAG 中的交易单元包含了交易、签名及父辈单元信息,交易单元间以哈希相关联,在经济系统中不存在区块概念,自然也没有出块、打包等过程,DAG 通过用户间相互确认缩短交易确认时间。在 DAG 共识机制中所有交易都并发进行,无交易吞吐量瓶颈限制,节点越多交易确认速度越快,在链式结构无此类优点。DAG 结构和链式结构本质上都是分布式结构,其本质区别在于账本的异步性与同步性 :DAG 作为一种典型的谣言传播算法,通过在节点间发送账本数据,将记账行为进行异步处理来增加数据吞吐量 ;链式结构则是实现定期同步检查点的数据库同步机制。[19]

DAG 共识机制通过以下步骤防止双重支付 :第一,节点尝试使用两个相同的输出单元时,当其中一个单元包含另一个单元时、且有先后顺序时,则直接拒绝后面单元。第二,两个相同的输出单元,无先后顺序,则在整个 DAG 经济系统中,建立总顺序后,出现早的单元得以确认,出现晚的单元无效。第三,设置总顺序的定义,相同地址发布超过一个单元时,要求每个后续单元包含所有先前单元。第四,若节点恶意发布顺序相同的两个单元,无论这两个单元输出中有无相同字符按照全网总顺序处理,后续单元无效。第五,若用户按照协议尝试同一输出两次排序后生成单元,则按照本身顺序,晚生成单元无效。

DAG 在革新数据结构和记账方式的同时,也存在一些问题 :

1. 无法保证交易状态的原子性和账本的统一性

从时间维度而言,可能存在某节点在确认某笔交易时候,其交易确认时间无法估计 ;

从节点维度而言,可能存在某节点没有被广播到某时间的交易信息,从而导致交易无法更新。

2. 在并行处理模式下,随着交易量增多,DAG 数据结构会日益复杂,对安全性提出的要求也会日益增加。

总结而言,不同算法共识的经济学含义都是解决“谁有记账权”和“在分布式系统中如何同步账本”这两个核心问题,在 POW 共识机制提出问题的解决方案后,POS、DPOS 以及 DAG 等新型共识机制试图对 POW 的缺陷进行改进,或对于区块链经济系统的不同政策目标进行取舍。同时,不同算法共识具有融合的趋势,尤其以 POW与 POS 共识机制的有机结合最为突出,POW 解决了 POS 的初始 token 分配问题和作恶节点成本低问题,而 POS 在一定程度减轻了 POW 出块速度慢和能源浪费问题。此外,若在 POW 的基础上引入 POS,则将区块链系统的安全性建立在诚实节点拥有超过一半权益的基础上,即同时掌握超过 51% 的算力和权益才能发起 51% 攻击。

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