链质量(CQ)是区块链的核心属性。粗略地说,它说:

拥有 3% 的股份,随着时间的推移,您可以控制超过 3% 的区块空间。

链质量对于吞吐量较低的早期区块链来说已经足够了,但现代区块链具有更高的带宽,并且可以在单个区块内提交许多交易。

这激发了一个更强大、更细粒度的概念,捕获每个块内块空间的划分,而不仅仅是随时间平均的分数。我们称之为强链质量 (SCQ):

拥有 3% 的股份,您就可以控制每个区块中超过 3% 的区块空间。

本质上,该属性使利益相关者能够在高吞吐量区块链内拥有虚拟通道,保证他们的交易包容性。

区块链的“链质量”

比特币的关键创新之一,现在几乎存在于每个区块链中,是为区块提议者引入了协议内奖励机制:新铸造的代币和交易费用将授予成功将区块附加到状态机的一方。这些奖励在状态转换函数中指定,并反映在生成的系统状态中。

在传统的分布式计算中,各方分为诚实方和恶意方。没有必要奖励诚实方的正确行为;他们的诚实被认为是模型的一部分。

在加密经济模型中,各方被建模为理性参与者,可能具有未知的效用函数——目标是设计激励措施,使他们的利润最大化行为与协议的成功保持一致。与协议内奖励机制一起,这导致了链质量的以下理想化定义:

  • 链质量 (CQ):持有总股份 X% 的联盟,扣除 GST 后,成为进入链的每个区块的提议者的概率为 X%。

偏离链质量的链可能会让联盟积累大量奖励,从而抑制诚实行为并威胁协议的安全。

许多现代区块链通过使用权益加权随机领导者轮换来满足或旨在满足此属性。值得注意的挑战是比特币的自私挖矿(在该文献中,CQ 被称为理想 CQ,请参阅此处); Monad 的 尾分叉阻力;以及以太坊的 [LMD GHOST(https://eth2book.info/latest/part2/consensus/lmd_ghost/) 协议(其中 CQ 问题通常称为“重组”,请参阅Goldfish)。

“强链质量”来自何处

当区块空间丰富时,没有必要赋予单个提议者对整个区块内容的垄断权——相反,区块空间可以在同一个区块的多方之间进行划分。以下强链质量的加密经济学定义体现了这一想法:

  • 强大的链条质量:持有总股份 X% 的联盟在扣除商品及服务税后,可以控制每个区块中 X% 的区块空间。

这种理想化的属性隐含地导致了虚拟通道的抽象,其中联盟有效地控制每个块内块空间的专用部分。

从经济角度来看,拥有虚拟通道相当于持有可产生费用和MEV收入的生产性资产。外部实体之间通过股权积累来获取和维护此类通道的竞争,创造了对基础 L1 代币的持续需求。给定通道可以产生的经济价值越大,争夺权益的激励就越强,并且管理该区块空间访问的 L1 权益产生的价值就越大。这种抽象允许通过协议的 SCQ 有效性属性捕获更强的抗审查概念。

论强链质量和抗审查性

最近的工作强调了抗审查协议的重要性,该协议立即而不是最终包含诚实各方的所有输入。强链质量(SCQ)可以被视为此属性对具有固定区块容量约束的设置的扩展。

在实践中,如果对交易包含的需求多于可用的区块空间,则任何协议都无法满足抗审查的理想概念。 SCQ 通过不要求始终包含所有诚实交易,而是为所有质押节点提供保证交易包含的预算来解决此限制。

MCP 协议 被提议作为现有实用拜占庭容错 (PBFT) 式共识协议之上的一个小工具,以使其能够抵抗审查。该协议还通过根据权益按比例分配提议者区块空间来满足 SCQ(参见 MCP 的第 5.3 节)。现有的基于 DAG 的 BFT 协议提供了一种实现多写入者内存池的方法,该方法还提供了一定程度的审查阻力。

由于允许领导者有选择地延迟交易子集,这些协议的标准实现无法严格实现 SCQ。然而,对这些协议进行轻微修改可以让他们重新获得 SCQ(请参阅最近的结果此处此处)。一个相关主题是用于减少审查的强制交易包含(另请参阅EIP-7805)。

MCP还展示了如何获得更强大的隐藏属性,该属性本质上允许利益相关者创建虚拟私人通道,其内容仅在整个区块公开时才会显示。我们将在以后的帖子中扩展这方面的内容。

如何获得强大的链条质量

在商品及服务税后获得强大的链条质量需要保证提案者无法审查利益相关者的输入。这是通过两轮协议实现的,对几乎所有基于视图的 BFT 协议进行了两个小改动:

  • 第 1 轮:各方将其经过认证的输入发送给所有各方。

  • 第 2 轮:收到来自 i 方的认证输入的各方将 i 添加到其包含列表中。然后,它将其包含列表发送给领导者,实质上承诺它只接受包含此列表中所有输入的块。

  • BFT 提案:领导者接收这些消息并将其收到的所有包含列表的并集包含在区块中。

  • BFT 投票:一方仅对包含其包含列表中的所有输入的区块进行投票。

很容易检查该协议草图是否可以转换为完整的协议,满足 GST 后的强大链质量,提供审查制度阻力,并且为诚实的领导者提供支持。添加 GST 之前的 SCQ 还需要等待每轮中的值或列表的法定人数。我们将在后面的文章中详细介绍该协议及其概括。

最近的工作表明,强大的链质量和审查阻力需要在常规 BFT 协议的投票轮之上再进行两轮(如上面的协议草图所示)。我们还将在以后的帖子中详细阐述这一结果。

虽然强链质量(SCQ)规定了联盟可以控制的区块空间的比例,但它并没有完全指定交易如何排序执行。 SCQ 可以解释为为每个质押节点保留集合中的空间,但不保证该集合中的交易如何排序。

这为交易排序机制的设计开辟了丰富的研究领域,可以进一步提高区块链生态系统内的公平性和效率。一种有前途的方法是根据优先费用来排序交易。我们还将在以后的帖子中详细介绍订购的细微差别。

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