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科普 | 什么是 “数据可得性” ?

数字货币交易所2020-12-21

科普 | 什么是 “数据可得性” ?

“数据可用性”和“数据可用性问题”指的是一些区块链扩展计划面临的问题。具体来说,当创建新块时,节点如何确保块中的所有数据都已释放到网络中?困难在于,如果块生产者没有公布块中的所有数据,就没有人能够发现块中是否隐藏着恶意事务。

在本文中,我将深入讨论数据可用性和相关解决方案的重要性。

区块链节点是如何工作的?

区块链的每个街区由两部分组成:

块头,即块的元数据,由关于块内容的一些基本信息组成,包括事务的默克尔根。

事务数据,即一个块的主要组成部分,由实际的事务数据组成。

区块链网络中主要有两种类型的节点:

完全节点(也称为完全身份验证节点)。这些节点下载区块链的每一笔交易并验证其有效性。这需要大量的资源和数百GB的磁盘空间,但是这些节点具有最高的安全性,因为它们不会接受包含无效事务的块。

轻型客户端。如果您的计算机没有足够的资源来运行整个节点,您可以运行轻型客户端。轻型客户端不需要下载或验证任何事务。他们只下载块头,并假设块中包含的事务是有效的。所以轻客户端的安全性低于整个节点的安全性。

幸运的是,轻客户端有一种方法可以间接检查块中的所有事务是否有效。轻客户端可以依靠整个节点发送关于无效交易的欺诈证明,而无需自己检查交易的有效性。欺诈证明是块中的交易无效的小证明。本文没有详细介绍欺诈证明的操作原理,请阅读本文。

这里只有一个问题:如果整个节点要为某个块生成欺诈证明,就需要知道该块的交易数据。如果块生产者只发布块头,不发布交易数据,整个节点无法验证交易的有效性,为无效交易生成欺诈证书。这需要块生产者发布块的所有数据,但是我们需要找到一种方法来执行它。

为了解决这个问题,光客户端需要想办法检查块的事务数据是否真的公布在网络上,这样整个节点才能验证。但是要避免让轻客户端下载整个块,因为这样会让轻客户端失去意义。

应该如何解决这个问题?首先,我们将讨论数据可用性的相关性以及如何采取解决方案。

数据可用性问题与哪些方案相关

在前一节中,我们介绍了数据可用性的问题。让我们讨论一下它对可伸缩性解决方案的重要性。

增加块大小

在区块链,如比特币,大多数普通的笔记本电脑可以运行整个节点并验证整个链,因为有一个人为规定的块大小限制,以防止区块链变得太大。

但是如果我们想增加最大块大小呢?只有更多的人能够运行整个节点并独立验证区块链,大多数人将运行安全性较低的轻型客户端。这不利于去中心化,因为这会使块生产者更容易改变协议规则,插入无效事务来欺骗轻客户端。因此,为轻型客户端提供防欺诈支持很重要,但是正如我们已经讨论过的,轻型客户端需要一种方法来验证块中的所有数据是否都已发布到网络上。

地区

提高区块链吞吐量的一个方法是将区块链分成多个链,即片。这些片段有自己的块生产者,可以相互通信,在片段之间传递令牌。碎片化的意义是将网络中的块生产者进行分组,这样每个块生产者就不需要处理每个事务,只需要将它们分散到不同的碎片上。每个片段只需要处理一些事务。

一般来说,在碎片化的区块链中,验证器只需要为一个或几个碎片运行整个节点,而为其他碎片运行轻型客户端。毕竟,如果每个验证者都为每个片段运行一个完整的节点,那么碎片化的目的就无法实现。

然而,这种方法有其自身的缺陷。如果片上的块生产者作恶,开始接受无效交易怎么办?与非分区系统相比,这种情况更容易发生在分区系统中,因为后者的每个分区中只有几个块生产者,更容易受到攻击。请记住,块生产者不断被分配到不同的切片。

为了检测碎片是否接受无效交易,我们必须确保碎片中的所有数据都是公开的,以便使用欺诈证据来证明所有无效交易。


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