「泰斗级开发者」共同提出比特币新协议:将大幅节省网路频宽用量、提高安全性

三名比特币研究学者、区块链开发者近期针对比特币网路的「交易频宽」优化,透过 email 向 Bitcoin Core 提出了新的协议提案「Erlay」,针对目前的网路频宽能节省 75% 的网路流量,除了提升效率也能进一步解决扩容问题。

 

笔比特币交易被发起后,会在由一万多个节点组成的整个网路中,涟漪般的散步到整个网路,让所有的帐本能同步所有「等待被验证的交易(Bitcoin Mempool)」。

今天,比特币网路会透过每个节点进行彼此的(设定为每个节点向 8 个附近节点)广播,确保每一笔交易节点接收到消息与整个网路达成同步。

透过目前这样「flooding」的方式,能带给整个比特币网路很高的容错能力,没有单一突破点可以停止中继(relay),且具有相当低的延迟性。不过新协议希望解决的问题在于重复使用全网频宽,造成效率上的浪费:

「目前的『BTCflood』在每次交易广播占用了整个网路中约略30-50%的频宽,这是十分低效率且增加了网路的扩容限制(Scalability limitation)。」三名学者在名为《比特币的交易中继频宽优化》的论文中写道。

该篇论文由英属哥伦比亚大学研究员 Gleb Naumenko,以及两名比特币知名开发者、前 Blockstream 技术长 Greg Maxwell 以及 Blockstream 共同创办人暨核心开发者 Pieter Wuille 共同著作。

新提出的中继协议「Erlay」可以让比特币节点使用的「交易频宽」节省高达 75%。

「Erlay 主要的想法是,每笔交易不向每个节点广播每笔交易,而是仅通过少量连接直接发送通知。新协议将透过在广播讯号间,每个连接点上周期性地运行一个协调协议来实现进一步的中继。」

根据 Naumenko 的说法,新的协议将节省了节点消耗一半以上的频宽,因此可以增加节点之间的连接,例如从原本的「1 对 8 连接」,增加四倍到「1 对 32」,与目前的协议相比,Erlay 就能节省大约 75% 的总频宽流量。

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– 不同TPS中,新旧协议间每个月所消耗的频宽(Naumenko et al., 2019)-

虽然这项研究似乎听起来只是优化整体效率,然而实际上他还能为整个比特币网路带来更高的安全性。

比特币的安全性一定程度上取决于节点之间的连接程度(比特币连接 8 个节点、以太坊连接13个),这个新协议允许节点之间更多的连接,能够避免网路节点受到「Eclipse 攻击」

「Eclipse 攻击是指,让攻击的目标节点与最长链断绝联系,在这种情况下,例如,攻击者可以造假资料使目标节点相信节点已接收到了一笔支付。」

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– Eclipes 攻击示意图 –

当受害节点重置连接的节点,并再次连上比特币主网,受害节点便会发现实际上这笔交易在比特币主网上并不存在。

被问及这项协议是否会更新到比特币最受欢迎的软件实现比特币核心,Naumenko表示,

「几周前,我与几位比特币核心贡献者聊天,评论反馈整体上是正面的,不过他们也希望我们进行更多测试。在测试更完整之前,我会给大家更多的时间来熟悉这项新技术。」

根据该篇论文的说法 Erlay 协议将会让比特币网路的延迟性(Latency)从 3.15 秒增加到 5.75秒,但三名学者认为,对于整个比特币出块时间的 10 分钟来说,增加约略两秒钟并不会对网路造成太大的影响。

然而,这项协议的升级采用上可能会采取软分叉的方式,对于一般节点来说,更高的安全性当然是更好的,然而对于矿工来说可能会影响到升级意愿。

经动区询问,早期便投入比特币研究、Cypherpunk Taiwan 的发起人陈伯韦也提出这项协议在升级上可能遇到的挑战,

「就矿工的角度来说,由于挖矿在『找到区块』的计算竞争中,即使是短时间的延迟增加,可能会降低比特币矿工的采用意愿,因为对他们来说是分秒必争的。」

虽然新协议升级要受到采用仍需更多的测试以及社群的支持,Naumenko 对这项升级感到十分乐观,

「社群中许多人,鼓励我们继续努力实施这项协议,如果社群喜欢的话,那么这项协议应该成为未来主要版本之一(希望是下一个版本)。」Naumenko 总结道。

 

DisclosureBlockstream 策略长 Samson Mow 受邀将出席动区动趋与 Obito.io 于 7/2、7/3在台北共同举办之《亚洲区块链高峰会 2019》,作为嘉宾讲者与其他会议与会嘉宾研讨比特币及区块链技术与未来发展潜力。

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