DAG系統區塊大小和出塊時間的通俗解析之一-ODAILY_IOT

大家好，今天來講講區塊大小和出塊時間這個問題，順便聊一下在SoteriaDAG的設計里，我們是怎么處理這個問題的。

擴容是問題的關鍵

區塊大小和出塊時間是一對設計變量，直接決定了區塊鏈系統的容量。拿比特幣系統來舉例：

比特幣系統大致每10分鐘挖出一個1MB的區塊。而每筆交易平均占250字節。所以一個區塊可以容納4000筆交易。10分鐘里有4000筆交易，于是就有了每秒7筆交易這個系統容量的著名數字。如果要擴容一千倍，我們可以把這兩個參數調整一下嗎？比如區塊大小變成100MB，出塊時間變成每秒一個，于是就有了新的系統容量數字：400000/60~每秒7000筆交易，秒殺paypal和visa。答案顯然是NO。而且問題不在存儲，而是在于網絡傳輸。

ETC將正式激活DAG限制和MESS兩項提案:10月1日，Ethereum Classic官方發推稱，ETC核心開發者大會針對51％攻擊解決方案和Epoch校準提案（DAG限制）進行了討論。最終結果為：

1.ECIP-1099提案，即固定DAG大小限制將正式激活；

2.ECIP-1100（MESS）提案將正式激活，即修正指數主觀評分，為網絡安全提升了額外的指數難度；

3.其他所有應對51%攻擊的ECIPs仍保留在草案中。[2020/10/1]

網絡傳輸與安全基礎

POW的安全的基礎，是建立在個人算力不超過全網算力的50%這一基礎上的。而潛在的必要條件是任何節點要和網絡其他節點公平競爭。這就跟賽跑一樣，大家得一起起跑才行。而區塊鏈系統是個異步系統，POW的安全性只有系統狀態就近同步的情況下才能保證。POW挖礦獎勵其實有一個重要原則就是獎勵礦工們盡快的把自己挖出來的區塊廣播出去，被網絡接收；同時在使勁的接收從網絡傳回來的其他區塊，而不是把算力浪費在成不了氣候的鏈上(最長鏈原則)。這進進出出(TX/RX)其實本質是利用礦工在系統框架下的自然行為保證了網絡的同步。

動態 | DAG支付網絡COTI宣布將團隊禁售期延長至2023年6月:DAG支付網絡COTI官方宣布，雖然目前針對代幣分配方案的全部更改尚未完成，但官方宣布，將立即執行針對COTI團隊持有的部分代幣鎖定期限，將團隊禁售期延長至2023年6月。[2020/1/5]

從發卷考試到挖礦

大家小時候上學的時候都是經常考試吧。那個時候老師會把卷子給第一排的童鞋，然后一個一個的從前往后傳。坐在最后一排的童鞋總是非常晚地拿到卷子。那么好了，如果拿到卷子的童鞋就開始做了，那最后一排的同學拿到卷子的時候，第一排的同學都開始做好久了，搞不好還做完了，這個不公平。所以，老師要求每個同學拿到卷子的時候扣在課桌上，等到大家都拿到了，老師說“現在開始記時”，大家才能開始做。這就是公平競爭帶來的同步。

行情 | 概念板塊集中反彈 基于DAG概念漲幅居首:根據非小號數據顯示，目前各概念板塊集中反彈，22個概念板塊中僅支付概念下跌。目前排名第一的板塊是基于DAG，平均漲幅為10.67%，其中NANO在板塊中漲幅第一，漲幅為43.22%；排名第二的板塊是數據存儲，平均漲幅為10.65%，其中DDD在板塊中漲幅第一，漲幅為49.33%；排名第三的板塊是2018世界杯，平均漲幅為8.85%，其中SOC在板塊中漲幅第一，漲幅為51.25%。排名倒數前三的板塊分別是支付概念，IFO概念，比特幣山寨；板塊平均漲幅分別是-0.03%，0.74%，1.63%。[2018/8/17]

PoS/DPoS+DAG或者BFT+DAG更有可能成為未來DAG項目的共識機制:Node Capital研究中心在闡述DAG 項目的投資邏輯時表示，目前已經落地的DAG公鏈項目都不具備智能合約的功能，因此目前新募集的DAG項目都會以具備圖靈完備智能合約平臺，或者提供智能合約跨鏈執行的接口作為賣點。由于目前DAG共識機制的學術研究尚處于進展過程中，這些號稱能實現智能合約的DAG項目是否能在近期實現所宣稱的功能，仍要打上一個問號。由于DAG高并發、異步的特征，非常適合IoT類應用，許多IoT類項目都會偏愛DAG架構。IOTA就是以處理機器間小額高頻交易為應用場景。另一方面，IoT設備一般不具備PoW挖礦所需的算力，因此PoS/DPoS+DAG或者BFT+DAG更有可能成為未來DAG項目的共識機制。[2018/6/11]

這里邊有兩個變量：第一個是傳卷子的時間，第二個是做題目的時間。卷子可以是一張紙，也可以厚厚一沓。假設我們傳卷子必須要一張一張的傳，因為老師印卷子的時候是每一頁都印了全班的量。所以，傳卷子可以半分鐘就傳完了，也可以傳10分鐘都沒有全發完。同樣，題目也難可易，聰明的童鞋用計算器可以十分鐘就做完了，嚴謹的童鞋完全口算，也許要兩個小時才做完。

概念板塊全線下跌 唯“基于DAG”獨漲:根據行情數據顯示，受大盤下跌影響，今日各概念板塊全線下跌，基于DAG板塊獨漲，漲幅達0.92%。其中超級算力板塊跌幅最大，跌幅達11.09%。[2018/3/7]

你現在估計明白我為什么說發卷考試了。傳卷子就對應我們的區塊大小，題目的難度就對應我們的出塊時間。小小的區別在于：在區塊系統里，沒有老師給大家喊“現在開始記時”；而是，童鞋們拿到考卷就開始做。具體是這樣一個節奏：每一個新產生的區塊，網絡傳播的時間是半分鐘。每個礦工都是收到這個新塊驗證無誤了之后才開始在上邊挖礦。新區塊就像一份新的試卷，網絡傳播就是發卷。而這個卷子發給所有同學需要至少半分鐘，然鵝，每輪挖礦總有人比別的人早半分鐘拿到試卷。但是礦工覺得這其實也無所謂，首先，題挺難的，考試時間是十分鐘，晚拿到試卷半分鐘影響不太大；其次，和在教室里考試不一樣，大家的座次是隨機的而且經常在換，先拿到考卷的人每次都不一樣，所以也沒問題。有些倒霉的礦工在TA挖出一個新塊的時候半分鐘在網絡另外一邊已經產生出來的新塊還沒有傳播到他這里。于是他的新塊就被無情的drop了，也就是變成了孤塊。TA的工作就也被無情的浪費了。不過這個沒辦法，設計就是贏者通吃，但是TA在客觀上其實對整個網絡的安全也做了貢獻

擴容之殤

我們想要擴容，能做的是要么把區塊的尺寸變大，要么縮短出塊時間，要么兩個都變。我們先試試出塊速度從10分鐘改成半分鐘。這下亂了，考卷還沒有發完有些童鞋就做完開始拿下一套考卷做了。于是教室里的混亂場面一度無法控制：滿地的做了一半的考卷，大家都在忙著收新來的考卷。這個參數的調整導致出現大量的孤塊和分叉，不僅大量的網絡算力被浪費了，而且更關鍵的是我們前邊說的同步帶來的安全模型也蕩然無存了：每一套新的試卷，都沒發給全班呢，就有一小簇童鞋做出來了。于是重新發下一套試卷。也就是說平均每個童鞋就只做了15秒的題，就得要么完成要么白做了。這個直接帶來的結果就是只有一半的算力在做有用工作，另外一半在做錯誤的考卷。從網絡攻擊者的角度上看，如下圖所示，TA其實只是在和一半的算力在拼，也就是說只要他的算力占全網絡的33%，TA就有可能贏,而不是我們平時所說的50%

那我們再試試把區塊大小增加到之前的二十倍，也就是也變成10分鐘。同樣的道理，每套卷子的頁數多了,發卷子的時間變長了，也就是傳輸的時間變長了，而做卷子的時間不變，也就是出塊的速度不變，那最后教室里還是同樣的混亂：仍然出現大量的孤塊和分叉，以及造成了相似的算力浪費。于是我們可以看出來，只要傳輸速度和出塊速度可比，系統一開始設計的很多特性都無法保證了，特別是安全性。這兩個參數不可比的時候就可以了嗎？比如把區塊大小增加4倍，離20倍還挺遠，可以嗎？然，也是不太行的。因為區塊的大小變了，等于我在兩套協議下工作，我更改的那一刻之前就有一大堆部署兼容等等的各種軟件工程和社區的問題需要考慮和處理。這個是個非常荊棘的道路，我們找個機會在《StoteriaDAG和分叉的通俗解析》中仔細的科普。不管如何，大家現在應該明白了擴容這件事其實是這兩個參數互相制約，互相作用之下的妥協結果。這個問題在DAG的環境下就更加有趣了。

包容之美

我們做BlockDAG，其中一個重要的目標其實就是擴容。我們前邊討論已經顯見：擴容被一對互斥的參數制約。他們之所以在blockchain系統里表現的這么復雜，說到底還是網絡同步和贏者通吃這兩條原則導致的。試想，如果后排的童鞋收到卷子的時候，即使前排童鞋都做完了，已經要下一套試卷了，他們仍然堅持做完并且得到心儀的分數，這樣沒有喇嘛多的孤塊兒和分叉，這將多么美好啊。BlockDAG就是解決了這個問題，礦工們可以并行的挖礦，不用擔心別人挖出來新的區塊之后，自己這個新塊就沒用了；而是全心全意的繼續挖礦，并及時的把挖出來的區塊廣播出去。下一篇連載我們會詳細討論在DAG的前提下，這兩個參數是如何互動的。

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