超越一个核心区块链属性：“强链质量”

超越核心区块链属性：“强链质量”

作者：@ittaia 、@PGarimidi 和 @jneu_net ：

链质量（CQ）是一个核心的区块链属性。粗略地说，它的含义是：

拥有 3% 的权益（stake）可以让你长期控制 3% 的区块空间（blockspace）。

链质量对于早期吞吐量较低的区块链而言已经足够——但现代区块链具有更高的带宽，可以在单个区块中提交许多交易。

这促使我们提出一个更强、更细粒度的概念，它捕获的是每个区块内部的区块空间划分，而不仅仅是随时间平均的比例。我们称之为强链质量（SCQ）：

拥有 3% 的权益（stake）可以让你控制每个区块中 3% 的区块空间（blockspace）。

本质上，这个属性赋予了权益持有者（stakeholder）在高性能区块链中拥有虚拟通道的能力，保证了他们的交易能够被纳入。

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（block proposer）引入了协议内奖励机制：新铸造的Token和交易费用被授予成功将区块附加到状态机（state machine）的参与方。这些奖励在状态转换函数（state-transition function）中指定，并反映在最终的系统状态中。

在传统的分布式计算中，参与方被分为诚实和恶意。没有必要奖励诚实方（honest party）的正确行为；他们的诚实被认为是模型的一部分。

在密码经济学模型中，参与方被建模为理性行为者（rational actor），可能具有未知的效用函数（utility function）——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相符。结合协议内奖励机制，这引出了链质量的以下理想化定义：

• 链质量（CQ）：一个持有总权益（stake）X% 的联盟，在 GST 之后，有 X% 的概率成为进入链的每个区块的提议者（proposer）。

偏离链质量的链可能允许联盟积累过大比例的奖励，从而削弱诚实行为的积极性，并威胁协议的安全性。

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。显著的挑战包括比特币的 自私挖矿 （在该文献中，CQ 被称为理想 CQ，参见 此处 ）；Monad 的 尾部分叉抵抗 ；以及以太坊的 LMD GHOST 协议（其中 CQ 问题通常被称为“重组”，参见 Goldfish ）。

“强链质量”的由来

当区块空间（blockspace）充裕时，没有必要赋予单个提议者（proposer）对整个区块内容垄断权力——相反，区块空间可以在同一个区块中由多个参与方瓜分。强链质量的以下密码经济学定义抓住了这个想法：

• 强链质量：一个持有总权益（stake）X% 的联盟，在 GST 之后，控制每个区块中 X% 的区块空间（blockspace）。

这个理想化的属性隐含地引出了虚拟通道（virtual lane）的抽象，其中联盟有效地控制每个区块内专属的区块空间比例。

从经济角度来看，拥有一个虚拟通道相当于持有一项可产生费用和 MEV 收入的生产性资产。外部实体通过积累权益（stake）来获取和维护此类通道的竞争，为底层 L1 Token 创造了持续的需求。特定通道能产生的经济价值越大，竞争权益（stake）的激励就越强，并且控制该区块空间访问权限的 L1 权益（stake）所累积的价值就越多。这种抽象允许更强的抗审查性概念，这些概念由协议的 SCQ 有效性属性捕获。

关于强链质量与抗审查性

最近的 研究 强调了抗审查协议的重要性，这类协议能够立即而非最终包含所有诚实方（honest party）的输入。强链质量（SCQ）可以被视为此属性在固定区块容量限制背景下的扩展。

实际上，如果交易纳入的需求超过可用的区块空间（blockspace），则任何协议都无法满足理想的抗审查性概念。SCQ 通过不要求所有诚实交易始终被纳入来解决这个限制，而是为所有质押节点（staked node）提供一个预算，在此预算下，它们的交易被保证纳入。

MCP 协议 被提议作为现有实用拜占庭容错（PBFT）风格共识协议之上的一个小工具（gadget），以使其具有抗审查性。该协议还通过根据权益（stake）按比例（pro rata）分配区块空间（blockspace）给提议者（proposer）来满足 SCQ（参见 MCP 的 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，该内存池也提供了一定程度的抗审查性。

这些协议的标准实现未能严格实现 SCQ，因为它们允许领导者（leader）选择性地延迟部分交易子集。然而，对这些协议进行微小修改可以使它们重新获得 SCQ（参见 此处 和 此处 的最新结果）。一个相关话题是为减少审查而进行的 强制交易纳入 （另请参见 EIP-7805 ）。MCP 另外展示了如何获得更强的隐藏属性，该属性本质上允许权益持有者（stakeholder）创建虚拟私有通道（virtual private lane），其内容仅在整个区块公开时才显示。我们将在未来的文章中详细阐述这方面。

如何获得强链质量

在 GST 之后获得强链质量需要保证提议者（proposer）不能审查权益持有者（stakeholder）的输入。这通过一个两轮协议实现，该协议对几乎所有基于视图（view-based）的 BFT 协议进行了两个小的修改：

• 第一轮：每个参与方将其已认证的输入发送给所有参与方。

• 第二轮：每个从参与方 i 接收到已认证输入的参与方将其加入到其纳入列表（inclusion list）中。然后它将纳入列表发送给领导者（leader），本质上承诺它将只接受包含此列表中所有输入的区块。

• BFT 提议：领导者（leader）接收这些消息，并将它收到的所有纳入列表的并集包含在区块中。

• BFT 投票：参与方只有在其纳入列表中的所有输入都包含在区块中时，才会投票支持该区块。

很容易验证，这个协议草图（protocol sketch）可以转换为一个完整的协议，该协议满足 GST 之后的强链质量，提供抗审查性，并且对于诚实领导者（honest leader）而言是活跃的（live）。添加 GST 之前的 SCQ 也需要每轮等待一定数量的值或列表的法定人数（quorum）。我们将在后续文章中详细阐述该协议及其推广。

最近的研究表明，强链质量和抗审查性在常规 BFT 协议的投票轮次之上 还需要额外两轮 （如上述协议草图所示）。我们将在后续文章中也详细阐述这一结果。

尽管强链质量（SCQ）规定了联盟可以控制的区块空间（blockspace）比例，但它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（staked node）在一个集合中保留空间，但不对该集合中交易的排序提供任何保证。

这为交易排序机制的设计开辟了一个广阔的研究领域，这些机制可以进一步增强区块链生态系统内的公平性和效率。一个有前景的方法是根据优先费用（priority fee）对交易进行排序。我们将在未来的文章中也详细阐述排序的细微之处。最初发布于 a16zcrypto.com 文中所表达的观点属于所引用的 AH Capital Management, L.L.C. (“a16z”) 个人员工，并不代表 a16z 或其关联公司的观点。此处包含的某些信息来源于第三方，包括 a16z 管理的基金的投资组合公司。尽管这些信息来源于被认为是可靠的来源，但 a16z 未独立核实此类信息，也不对其当前或持续的准确性或其在特定情况下的适用性做出任何陈述。此外，此内容可能包含第三方广告；a16z 未审查此类广告，也不认可其中包含的任何广告内容。

你应该就这些事项咨询你自己的顾问。提及任何证券或数字资产仅用于说明目的，不构成投资建议或提供投资咨询服务的要约。此外，此内容不针对任何投资者或潜在投资者，也不供其使用，在任何情况下均不得作为投资于 a16z 管理的任何基金的决策依据。（对 a16z 基金的投资要约将仅通过该基金的私募备忘录、认购协议及其他相关文件发出，并且应完整阅读。）提及、引用或描述的任何投资或投资组合公司不代表 a16z 管理的车辆中的所有投资，并且不能保证这些投资会盈利，也不能保证未来进行的其他投资会具有相似的特征或结果。Andreessen Horowitz 管理的基金所进行的投资列表（不包括发行人未授权 a16z 公开披露的投资以及未宣布的公开交易数字资产投资）可在 https://a16z.com/investment-list/ 获得。

内容仅截至所示日期有效。这些材料中表达的任何预测、估计、预报、目标、前景和/或意见如有更改，恕不另行通知，并可能与他人表达的意见不同或相悖。请参阅 https://a16z.com/disclosures/ 获取其他重要信息。

• 原文链接： x.com/a16zcrypto/status/...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～