2019-10-01 06:06:01
比特币的低成本替代品

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加密货币比特币受天文用电量和超大碳足迹的限制。几乎零能耗的替代品听起来太好了,难以置信,但正如计算机与通信科学学院(IC)的拉希德·瓜拉维(Rachid Guerraoui)教授所解释的那样,所有这些都取决于我们对确保交易安全的理解。

为了解释为什么在他的分布式计算实验室(DCL)中开发的系统代表了我们对加密货币以及总体上数字信任的思考方式的范式转变,Rachid Guerraoui教授使用了一个法律隐喻:新系统中的所有参与者都是“无辜的,直到证明有罪。”

这与中本聪(Satoshi Nakamoto)在2008年首次描述的传统比特币模型形成了鲜明对比,传统比特币模型依靠解决称为“共识”的难题来保证交易的安全性。在此模型中,分布式系统中的每个人都必须就所有交易的有效性达成一致,以防止恶意玩家欺诈-例如,通过两次使用相同的数字令牌(两次支出)。为了证明自己的诚实并达成共识,玩家必须执行复杂且耗能大的计算任务,然后再由其他玩家进行验证。

但是在他们的新系统中,Guerraoui和他的同事颠倒了所有参与者都是潜在骗子的假设。

他解释说:“我们采取了极简主义的方法。我们意识到,玩家无需达成共识;他们只需要在出现恶意行为时就加以阻止。” “因此,我们假设每个人都是诚实的,如果玩家看到某人试图做错事,他们将忽略该玩家,并且只会忽略该玩家。”

由于没有达成共识要求,DCL的新系统被称为拜占庭可靠广播(Byzantine Reliable Broadcast),可以以几乎为零的能源成本实现大规模的安全加密货币交易,“大约相当于交换电子邮件的成本,” Guerraoui说,并且仅有几克的二氧化碳,而单笔比特币交易估计只有300公斤。

与比特币相比,这可能是一个很大的优势。据报道,比特币的全球耗电量接近奥地利,而全球碳足迹可与丹麦媲美。

沟通是关键

因此,如果用户不确定谁是恶意参与者,如何才能确保加密货币交易是安全的?瓜拉维说:玩家只需要互相交流。

“例如,如果恶意玩家想要付款,则该系统将不允许任何人从该玩家那里接受付款,直到随机选择的样本确认该玩家没有向其他人汇款为止;否则,该付款将不会接受。”他解释说。 “基本上,我们说的是,您只需要与样本玩家交换信息即可实现加密货币。”

传达或广播信息的核心要素是赋予拜占庭可靠广播系统以其名称的原因。在今年早些时候于2019年ACM分布式计算原理研讨会(ACM PODC)的会议记录中首次发表了系统背后的理论结果之后,该会议是该领域两个最负盛名的会议之一,Guerraoui和他的同事最近又发表了第二篇会议论文描述了其算法的实现和放大。

由于描述了第一种可替代共识的可扩展解决方案,第二篇DCL论文已经引起了业界的关注,并在该领域的另一场顶级会议DISC 2019(第33届国际分布式计算研讨会)上获得了最佳论文奖。该奖项将于10月中旬在匈牙利布达佩斯举行。

从银行到自行车共享

除了较低的成本和能源消耗,拜占庭可靠广播系统在交易安全性方面丝毫不减。尽管它的应用范围比比特币窄-仅适用于加密货币,而不适合诸如智能合约之类的更复杂的交易-该系统除货币外还可以管理其他形式的货币。

Guerraoui说:“它可以用于交换商品的抽象加密货币,例如自行车共享程序中的自行车。”

他和他的同事计划在2020年底之前将其新系统作为开源代码发布,任何人都可以下载和使用。

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