【摘 要】
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比特币作为区块链的先驱,引领着全球加密货币去中心化的趋势。随着加密货币用户数量的不断增加,公众对事务吞吐量的要求也越来越高,许多协议都是在中本聪共识的基础上来设计以提高吞吐量的。尽管很多研究在提高中本聪共识的吞吐量方面取得了惊人的进展,但高吞吐量也给区块链带来了一些问题,例如不断增长的区块链大小、不断增长的硬分叉和不断增长的软分叉。在这项工作中,我们提出了一个量化模型来描述和分析本聪共识。我们发现
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比特币作为区块链的先驱,引领着全球加密货币去中心化的趋势。随着加密货币用户数量的不断增加,公众对事务吞吐量的要求也越来越高,许多协议都是在中本聪共识的基础上来设计以提高吞吐量的。尽管很多研究在提高中本聪共识的吞吐量方面取得了惊人的进展,但高吞吐量也给区块链带来了一些问题,例如不断增长的区块链大小、不断增长的硬分叉和不断增长的软分叉。在这项工作中,我们提出了一个量化模型来描述和分析本聪共识。我们发现本聪共识的激励机制并不适合系统吞吐量远高于用户需求的吞吐量的情况。在没有区块奖励的未来,中本聪共识的激励机制会出现漏洞。一些恶意矿工将会利用这些漏洞,在算力很少的情况下实施攻击以获得更多的收益。基于此,本文设计了一个共识方案去提升中本聪共识在高吞吐量下的鲁棒性。通过自适应算法,本共识方案能自动调整块大小来满足用户的需求,同时减少软叉和硬叉。在实验中,本文模拟了不同挖矿算力的恶意矿工对比特币和本共识方案实施削弱攻击。在没有块奖励的情况下,面对一个占整网算力0.25的恶意攻击,比特币的软分叉比率为6.0%,本共识方案可以将软分叉比率降低到0.6%。本文还设计一个未花费交易输出集重分配算法来减少存储需求,能够将区块链大小限制在12.5GB。
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