区块链入门 | 再认识BTC时间链、挖矿奖励及场外交易

来源：区块链大本营

编者注：原标题为《再认识BTC时间链、挖矿奖励及场外交易的概念》

本文将以数字签名和CoinJoin范例的使用为基础，探索比特币独特时间顺序、挖矿费用和场外交易的概念。

01证明单一性：时间链

我们最后结束时的探索计划，再次回来这个问题“什么时候？”从这里开始。

这是一个重要的问题，因为它证明了所谓的“区块链技术”的引入是合理的，这是一个明显被滥用的表达方式，在其最初的含义中，它只是为一个独特时间顺序问题的答案贴上了标签。。

日本公司LayerX将开发使用数字ID验证的区块链投票系统:日本公司Layer X将与一个名为xID的数字身份应用程序合作，在日本加贺市建立一个基于区块链的投票系统。上周四，位于东京的LayerX公司在一份声明中说，它将开发电子投票项目，以努力促进加贺市选举的安全性和可靠性，加贺市拥有6.8万居民。该公司表示，需要解决该区域目前电子投票系统的费用和稳定性问题。据悉，xID应用程序将通过帮助验证选民的身份和确保每人只发放一张选票，从而加强公司现有的投票系统。据报道，LayerX的系统将允许选民检查自己的投票结果，并为他们提供加密能力，以独立验证特定投票的记录和汇总过程是否在区块链网络上正确执行。（Cointelegraph）[2020/12/7 14:28:09]

回到我们的小故事，让我们尝试了解它解决了什么问题。你设计了一个数字现金系统，在该系统中，发行和所有权都是分散的，巧妙地将难题和签名结合在一起。

雄安新区打造基于区块链的慈善捐赠管理溯源平台为防疫捐赠赋能:雄安新区已研发出基于区块链技术的慈善捐赠管理溯源平台，为慈善捐赠提供记账辅助服务，提高了捐赠信息的透明度和公信力。该平台由中国雄安集团数字城市科技有限公司研发推出。记者发现，该平台上每项已完成捐赠和待捐赠的项目，均配发了相应的区块信息、区块高度、存证唯一标志及上链时间。雄安新区公共服务局已将该平台作为新区慈善物资捐赠的重要监管手段。（河北新闻网）[2020/3/13]

但是，我们如何防止用户两次花相同的UTXO呢？如果一个不诚实的用户Carol将sat转移到Daniel所控制的地址，然后签署另一笔交易，将同样的sat重传到她所控制的地址，那么网络将执行哪个交易？从签名和脚本链的角度来看，它们都将是“有效的”，并且都将指向有效的初始发行，并且具有正确的PoW难度。

在你之前的电子黄金实验中，你值得信赖的时间戳服务器轻松地解决了这两个问题。但是现在没有中央服务器，那么谁来定义事件的独特时间顺序呢？

动态 | 上半年政府上链占比两成，三家上市公司落地区块链+政务:金色财经报道，截至今年上半年，全国33个省市的共有71项区块链政务应用，占区块链应用总量的20.3%。2019年第二季度区块链政务应用的数量，较第一季度上涨了59.3%。在A股上市公司中，有7家公司同时涉足区块链和政务领域。不过只有数字认证(300579.SZ)、恒久科技(002808.SZ)、常山北明(000158.SZ)能将二者有效结合，未来也将充分受益区块链政务的成长。[2019/11/12]

如果网络可以以某种方式投票，就可以对此达成民主共识。但是投票程序虽然在具有固定数量的已知参与者的系统中可行，但无法在未知的匿名参与者的动态集合中起作用。

你不能简单地使用“节点数”作为投票权的代理，因为每个用户都可以假装在“Sybil攻击”中“假装”数百万个不同的节点。你需要另一种“抵抗Sybil攻击”的方式来推动所有节点在一个单一的、一致的、不变的历史中找到共识。

动态 | WIPO：中国加密货币或区块链相关专利数全球第一:据The Next Web消息，2019年1月至今，世界知识产权组织（WIPO）已授予242项加密货币或区块链相关专利。截至目前，中国获得790项加密货币或区块链相关专利批准，排名首位；美国以762项专利批准排名第二；韩国和澳大利亚接下来分别以161项和132项紧随其后。此外，nChain通过203项区块链相关专利，为该领域最活跃的企业。[2019/3/14]

不幸的是，基于数学的确定性和最终解决方案在理论上是不可能的。但是基于经济学的统计和渐近解决方案实际上是可行的，并且你足够聪明，可以找到它。这是一个主意：每次矿工试图解决PoW难题时，他们都应该在消息中包含当前交易时间轴的及时快照！

他们不应该只传递发布消息，而应该通过散列函数传递更复杂的信息块，每个块包含的解决方案。上一个区块以及其他用户最近进行的交易列表。

德意志银行数字市场管理负责人：区块链项目越来越接近MVP :据coindesk消息，伦敦区块链博览会上，德意志银行数字市场管理负责人Claudia Coppenolle承认，她认为围绕区块链商业应用的大肆宣传已经度过了高峰。Coppenolle说：“目前人们越来越接近MVP （最简化可实行产品），但是我们仍然需要学习，我们不能只是放出一种产品，希望它能起作用。这样是不可能实现的。”[2018/4/21]

包含先前块中已经包含的交易块被认为是无效的。带有与前一个时间戳明显不兼容的时间戳的块也被释放。

使用这个技巧，所有参与者都被激励去向相同时间序列的一致版本聚合。Minnie可能会包含与先前确认的交易相抵触的有效交易，或者更改时间戳以难度调整，但随后其他节点会拒绝此类交易，从而浪费了新发行的价值，白白浪费了时间和精力。

矿工们花钱来解决难题，因此，至少在某些情况下，他们仅遵循系统内在的经济激励机制，就可以假设他们想要享受相关的奖励，创建不会被拒绝的区块是相当安全的。

02挖矿费用

这种解决方案虽然出色，但仍缺乏激励矿工参与他人交易的机制。他们可能只是选择节省验证脚本和签名所需的计算能力，但仍将自己的有效签发包含在其他空块中发布。

此外，由于控制供应模式，此类发行中允许的sat数量的减少，将降低解决障碍的动机，最终在最后一个时代结束时完全取消，那时将不会出现通货膨胀。

你可以通过引入挖矿费用来解决此问题：用户可以在交易中附加一小笔额外费用，来激励矿工把他们包括进来。

它的工作原理是这样的：该系统允许矿工将其奖励交易包括在内，以及发行新“挖出的”sat，在块中还包括的所有有效交易的已创建和已消费的UTXO之间的sat余额。费用从不取决于交易量，而仅取决于交易规模以及块内所需的优先级。

03可伸缩性问题

包含在区块中的交易所需的最低挖矿费根据“区块空间”的供求而变化。在供应方面，可以添加到时间链的事务数受最大块大小和最大块速率的限制。

在需求方面，每个用户都有不同的约束和偏好。一般来说，对区块空间的需求增加将暗示挖矿费用的增加。

这显然限制了系统的可扩展性。

一般而言，使用时间链还意味着，网络中的每个节点都必须永远监听所有事情：每一个链上交易都必须由每个参与者下载和验证，这些参与者将使用该系统的整个历史，甚至在很久时间以后。这样的系统显然是不可伸缩的。它也缺乏耐用性，因为每个人都必须永远保留每笔交易的副本，从而可以进行任何形式的取证分析和去匿名化尝试。

对于某些用户来说，可以使情况看起来更好，但代价是创建另一个更“有特权”的用户类别。例如，如果你增加块的大小和频率，那么块空间的供应就会增加，其价格就会下降。但是，运行节点的成本(能够独立验证事务和块的有效性)的增长速度远远快于上述供应，从而集中了整个系统的拓扑结构。

当然，一种新的专门节点可以作为某种“签名消息”提供给非验证的低级用户，从而为他们提供事务有效的某种保证。毕竟，引入货币是为了将验证贵金属硬币的昂贵任务委托给少数几个专门的可信实体。但是，就像造币一样，这种策略(被称为“SPV”)意味着一种强大的中央集权，伴随着马洛里等人所带来的干预或审查的风险。

04一个新范例：“Off-Chain”

有一种聪明的方法可以减轻全球共识系统的基本规模限制，而又不会牺牲其分散性。我们将其称为“链下范式”。

这个想法很简单：只要在绝对必要之前就不要将每笔交易都提交到一个交易块中，就可以将大部分流量都置于公共时间链之外，仅将其用于解决冲突和定期解决。

这种演变类似于人们在普通法系统中使用法院和合同的方式：法院可以创建具有公共约束力的先例，达成某种“法律上的全球共识”，但是相对而言它既缓慢又昂贵，因此大多数交易方通常只签署私人双向合同，要求法院仅在发生冲突或需要定期解决时才进行验证和执行。

可以使用高级智能合约来使这种“追索权”的信任度最小化：与实际的法律系统不同，分散的时间链可以避免人为的偏见和腐败，主要依靠密码和代码。与在虚拟化环境中讨论的信用证书不同，脱链交易不是“虚拟”的。它们是实际有效的交易，无论涉及的各方是否诚实，都极有可能被系统强制执行。

你很快就会意识到，这种范例也可以极大地改善系统的耐用性。并非让所有节点永久注册所有交易，这些交易中的大多数将仅在感兴趣的各方之间私下交换，从而使恶意窃听者的取证分析变得更加困难、昂贵、不完整和不可靠。

这种策略的主要实现是由预先资助的双边“支付渠道”组成的辅助网络，该网络可以以信任最小化的原子方式跨多个跃点路由交易。用户用一个极富诗意的名称来称呼它：“闪电网络”。

但是，还有其他一些较小的例子存在于同一范例中。例如，有几种技术可以使实际脚本不在需要的时间范围之内，同时还可以节省块空间和隐私。

通过引入这些最终技术，你的用户最终将拥有在现实生活中使用该系统所需的一切，以便收回一些最重要的货币功能。

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