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麻省理工学院新闻

给加密货币用户更多实惠

路由方案提高了网络的效率,有助于加速区块链事务。

麻省理工学院(MIT)的研究人员联合发明了一种新的加密货币路由方案,可以提高某些网络的效率——并最终提高利润——这些网络的设计目的是加速出了名的缓慢的区块链交易。

加密货币为个人对个人(p2p)金融交易带来了希望,可能会让银行和信用卡变得过时。但还有一个可扩展性的问题:例如,比特币每秒只处理少量交易,而主要的信用卡每秒处理数百或数千笔交易。这是因为区块链——数字分类加密货币的基础——需要很长时间来处理交易。

一种新的解决方案是“支付渠道网络”(pcn),在这种网络中,交易在区块链的参与下完成。成对的PCN用户使用专用金额形成区块链外的托管账户,形成一个大型的、相互连接的联合账户网络。用户通过这些账户进行支付,只需要点击区块链来建立和关闭账户,这大大加快了速度。当交易通过账户进行时,账户也可以收取少量费用。

然而,低效的路由方案甚至会降低这些快速解决方案的速度。他们经常耗尽用户在这些账户上的余额,迫使他们在每个账户上投入大量资金,或者经常在区块链上重新平衡账户。下个月的一篇论文中被呈现在USENIX研讨会上网络系统设计和实现中,研究人员介绍“蜘蛛”,一个更高效的路由方案,让用户只有一小部分资金投资于每个帐户和过程大约四倍交易之前区块链上的平衡。

第一作者Vibhaalakshmi Sivaraman是计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的一名研究生,他说:“在pcn中实现平衡、高吞吐量的路由是很重要的,这样可以确保用户存入联合账户的钱得到有效利用。”“这应该是一项高效且利润丰厚的业务。这意味着尽可能多的路由交易,用尽可能少的资金,给pcn最好的性价比。”

与Sivaraman一同发表论文的还有前博士后Shaileshh Bojja Venkatakrishnan、CSAIL研究生Parimarjan Negi和Lei Yang,以及CSAIL研究员、电气工程和计算机科学副教授Mohammad Alizadeh;伊利诺伊大学香槟分校的拉迪卡·米塔尔;以及卡内基梅隆大学的Kathleen Ruan和Giulia Fanti。

包支付

pcn严重依赖于双向联合账户——双方都可以接收和发送资金——因此资金可以在任何用户之间进行路由。用户B可以与用户a拥有一个联合账户,也可以单独链接到用户C。用户a和C没有直接连接,但用户a可以通过a -B和B-C联合账户向用户C汇款。

要兑换资金,各方必须批准并更新其联合账户的余额。支付只能通过有足够资金处理交易的渠道进行,这造成了重大问题。

传统的方案以最短的路径发送事务,而不知道任何给定用户的余额或该帐户的发送速率。这可能会导致联合帐户中的一个用户处理过多的事务并将余额降低到零,从而使其无法路由更多的事务。更重要的是,用户只能发送全额付款。如果用户想要发送10个比特币,当前的方案会尝试在最短路径上推送全部金额。如果该路径不能同时支持所有10个比特币,他们就会寻找下一个最短路径,以此类推——这可能会减慢或完全失败交易。

受一种称为包交换的互联网通信技术的启发,Spider将每个完整的事务分割成更小的“包”,以不同的速率在不同的通道上发送。这样一来,该计划就可以将这些巨额款项中的大部分通过资金可能不足的账户进行转移。这样,每个数据包到达目的地的可能性就会大大提高,而不会减慢网络速度,也不会因为数据包的大小而遭到拒绝。

“最短路径路由可能导致账户之间的不平衡,耗尽关键的支付渠道,使系统瘫痪,”Sivaraman说。“以平衡两个用户在每个联合账户上的资金的方式转移资金,允许我们重用相同的初始资金,以支持尽可能多的交易。”

所有排队

另一项创新是在拥挤的账户前排队。如果一个帐户不能处理需要它发送货币而不是拒绝的传入事务,它就会将它们排在队列中。然后,它等待任何将补充其资金的交易——在合理的时间范围内——能够处理这些交易。

西瓦拉曼说:“如果你在排队等候,但我在接下来的一秒内把钱汇给你,你就可以用这些钱中的任何一种来进行你的等待交易。”

研究人员还采用了Alizadeh和其他研究人员开发的一种算法,该算法可以监控数据中心的拥塞情况,以识别拥塞账户上的排队延迟。这有助于控制事务率。假设用户A通过用户B向用户C发送资金,用户B的队列很长。接收者C发送发送方,连同付款确认,一个比特的信息在用户b代表事务的等待时间如果太长,用户通过用户b路线少交易排队时间减少,账户b路线更多的交易通过。通过这种方式,通过监控队列,蜘蛛能够确保平衡和交易的速度尽可能高。

最终,pcn的路由越平衡,所需的容量(即所有联合帐户的总资金)就越小,从而实现更高的事务吞吐量。在PCN模拟中,Spider仅使用传统方案中所需容量的25%来处理95%的事务。

研究人员还对被称为“DAGs”的棘手交易进行了测试。DAGs是一种单向支付,用户会不可避免地用光资金,需要在区块链上进行再平衡。在DAG事务上的pcn性能的一个关键度量是为区块链上的每个事务启用的脱机事务的数量。在这方面,Spider能够为每个链上的事务处理8倍的非链事务。相比之下,传统方案只支持两倍于此的非链事务。

“即使非常频繁地进行再平衡,传统的方案也无法处理所有的DAG交易。但是通过非常低频率的再平衡,Spider可以完成所有这些任务,”Sivaraman说。

接下来,研究人员将使Spider对DAG事务更加健壮,因为DAG事务可能导致瓶颈。他们也在探索数据隐私问题和激励用户使用Spider的方法。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://news.mit.edu/2020/spider-cryptocurrency-routing-efficiency-0130