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比特币现金BCH分片技术

coinw 阅读:115 2018-09-18 17:52:46 评论:0

 当论述比特币如何根据未来的应用扩大而扩容时,摩尔定律通常作为论据之一。确实,摩尔定律确实对于一些晶体管时代是适用的,但我们也注意到,由于物理上的局限,单核CPU的处理速度并未提升,CPU的厂商反而增加了内核数量用于进行平行运算。

这意味着比特币为了迎合摩尔定律,区块构建和验证必须采用额外的CPU内核。为了将额外的内核有效加以利用,我们必须将数据进行局部化处理,这一组织数据进行局部化处理的流程就是分片技术(sharding)。

      但目前比特币所采用的数据结构中,区块头中的Merkle根阻碍了数据被局部化处理。通过规范排序(CTOR)改变Merkle根运算的顺序,才能实现数据的分片化处理。比如区块中有4笔交易,如果我们将交易的哈希值(交易ID)按顺序排列,这一新的Merkle根将按照如下方式计算(TX_A HASH < TX_B HASH,从左至右,以此类推)。值得注意的是,对于Merkle的验证这种新的排序方法与过去的方法一样安全。

如果按照CTOR(交易规范排序)将交易归类,可以采用两个独立的算法来计算子树B和子树C的哈希值,运算结果可以返回聚合器生成子树A,并依次与币基交易哈希值结合,为区块模板生成一个有效的Merkle根。

  目前,区块的Merkle根必须按照TTOR(交易拓扑顺序)排列的交易列表运算(正在进行中交易排在已达成交易之后),但分片技术必须根据前后一致的分类对数据进行维护。在分片系统中由于可能的数据局部化而造成的不匹配,以及子树哈希值必须计算的数据集,未经过大量的同步,单个分片就无法预先运算子树哈希值。为了解决这一问题,须组织Merkle 树,使其成为单个分片可以计算的子树哈希值集合,从而进行运算。

  哈希值标准化交易排序的另一有用特性是:内存池对交易的接收也可以在多个进程间应用分片技术。这可以通过在多个内存池处理器前面放置多个交易“路由器”来实现。

  在这种结构中,路由器1和路由器2可以在同一分类中向以前达成的内存池接受器发送交易。采用类似的方法,内存池接受器可以相互查询,还可以查询UTXO数据库,从而保证母交易存在并可以使用。

  随着内存池在多个进程间被分片,API请求处理器可以处理各个Merkle子树的哈希值。如图(1)所示,我们可以向子树B和子树C提出请求,之后不断将它们聚合到Merkle根中。

  为了构建以上结构中的节点,区块链中的基本数据结构必须率先就位。在适用于运算Merkle根的分片数据结构建立之前,不能轻易利用分片技术编写软件。标准化交易排序应先于任何此类软件的创建。

  这就是ABC目前倡导这些变革的原因所在,我们必须为未来的需求做好准备,这意味着我们现在就要开始着手,打造能够处理极大区块的节点。这项任务可谓任重而道远,要花费数年时间才能完成。

  有些人提出让ABC制定行之有效的优化性能标准,正如前面提到的,必须首先编写出相应的软件才能确立这样的标准。由于这一进程要耗时数年,标准不能建立,必须在策划之前就开展真正的工程设计。对于工程设计工作的简述已在前面阐明了。

  为了支持协议的顺畅升级,目前版本必须能够产生及验证两种类型的区块,其结果是区块模板的生成变慢,对验证产生一些较小影响。由于在初始的拓扑分类后,需要对交易重新分类,事实上当前的Bitcoin ABC v0.18.0 版本生成区块模板的速度略有下降,这是有意而为之,并且这一问题在CTO之后重构代码并且Merklix树最终被激活后能够得到解决。

  如果BCH希望根据摩尔定律可扩容,就不一定非要选择分片技术。但是,单个CPU的速度不会明显变快,单靠专门的硬件无法解决扩容问题,因此协议必须向节点推进能够实现水平扩容的软件,因为垂直扩容对于大小约1GB左右的区块就行不通了。并且,水平扩容是针对比特币一层的,矿工们可以在全球范围内收取交易手续费,比特币的激励机制也必然将会维持下去。

  

 

 


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