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LD Capital:淺析基於GHOSTDAG協議的POW公鏈Kaspa

作者:duoduo,LD Capital

Kaspa 是基於 GHOSTDAG 協議構建的 POW 公鏈。與比特幣對比來看,Kaspa 主要是區塊鏈的結構模式發生了改變。比特幣採用的是單一鏈式結構,GHOSTDAG 採用的是有向無環圖(DAG)結構,其中一個塊可以指向多個塊。

代幣 KAS 於 2021 年 11 月上线,總供應量 287 億,現流通量 198 億,流通量佔比 69% ,市值 7.5 億美元,FDV 10.8 億美元。代幣上线至今,漲幅已有百倍。

一、團隊

Kaspa 的團隊有一定知名度,創始人 Yonatan Sompolinsky 現爲哈佛大學博士後,研究方向爲交易排序和 MEV。他早在 2013 年就和當時的博士導師一起構思了 GHOST 協議,相關的論文在以太坊的白皮書被引用。

來源:Kaspa 官網

以下是以太坊白皮書引用的部分內容:

來源:以太坊白皮書

除了創始人之外,還有 5 名核心开發者。Michael Sutton 研究並行算法和分布式系統。Shai Wyborski 是 GHOSTDAG 論文的作者之一,研究經典和量子密碼學。Mike Zak 和 Ori Newman 研究分布式系統开發。Elichai Turkel 是應用密碼學家和區塊鏈高性能开放人員。

來源:Kaspa 官網

二、技術原理

當前 kaspa 的技術原理主要在其 2021 年發表的論文《PHANTOM GHOSTDAG:A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》有所闡述。

比特幣本質上是一個开放且匿名的節點網絡,共同維護一個公共交易账本。账本採用“最長鏈”原則,來實現誠實區塊互相鏈接,保護網絡的安全性。這種設計使得網絡的吞吐量被人爲地進行了抑制,協議可擴展性較低。目前,比特幣區塊每 10 分鐘產出一個,每秒 3 – 7 筆交易。

結構模型:有向無環圖(DAG)結構

Kaspa 提出了 PHANTOM 協議,這是一種基於工作量證明的無許可分類账協議,它將中本聰所定義區塊鏈推廣至有向無環圖(blockDAG)。PHANTOM 可以引用多個前區塊,提供所有區塊和交易的總排序,並輸出一組一致的已被接受的交易。

PHANTOM 包含一個參數 k ,用於控制協議對同時創建的區塊的容忍程度,可以設置該參數以適應更高的吞吐量。當 k= 0 時,意味着沒有分叉,就是比特幣單一鏈、最長鏈結構。

來源:《PHANTOM GHOSTDAG:A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

我們先來認識 DAG 中幾種不同的區塊,下文舉例時將需要採用相應的概念。在上圖中,以區塊 H 爲例:

past(H)={Genesis, C, D, E} — — H 創建之前直接或間接指向 H 的過去區塊;

future(H)={J, K, M} — — H 創建後直接或間接指向 H 的未來塊;

anticone(H)={B, F, I, L} — — 除了過去(H)和未來(H)之外的區塊,這些區塊與 H 沒有直接或間接的關系;

tips(G)={J, L, M} — — 葉塊或端塊,這些塊將成爲新塊的塊頭引用。

識別誠實區塊和惡意區塊

PHANTOM 解決了誠實區塊和惡意區塊的識別問題。惡意攻擊有一個特點:惡意節點生成的區塊與誠實節點生成的區塊之間的連通性較低,而誠實節點生成的區塊之間的連通性會較高。

判斷的標准就是上文提到的參數 K 值。對於特定區塊 X,如果 anticone(X)與誠實塊的交集數高於 k 值,則說明 X 塊與誠實塊的連通性較低,X 將被判定爲攻擊塊;否則,表示 X 與誠實塊之間的連通性較高,X 被認爲是誠實塊。

下圖是一個對誠實區塊和攻擊區塊的判斷。這裏的 K 值爲 3 ,檢查之後,藍色部分爲誠實區塊,紅色部分爲攻擊區塊。

來源:《PHANTOM GHOSTDAG:A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

线性排序

爲了解決雙花問題,項目團隊運用了 GHOSTDAG 協議。其原則是,根據每個區塊的連通性(過去區塊集合中的元素數量)對其進行評分,選擇總分最大的區塊形成主鏈,主鏈將形成初始子集。其余區塊將按照主鏈順序依次投票。整個網絡就會按照連接度從高到低的趨勢進行投票。

下圖顯示了參數 K= 3 的情況下,GHOSTDAG 如何完成排序的過程。每個區塊 X 邊上的小圓圈代表其得分,也就是過去 DAG 中藍色區塊的數量。

步驟 1 ,從最高得分的 M 區塊开始,依次選擇 K、H、D 和創世區塊,以藍色底紋、黑色邊框進行標記,這就形成了初始子集。訪問區塊 D,D 的過去區塊只有創世區塊。

步驟 2 ,訪問區塊 H,H 的過去區塊有 C、D、E,採用前述關於誠實區塊和攻擊區塊的識別方法識別後,C、D、E 屬於誠實區塊,加入子集,以藍色邊框標注。

步驟 3 ,訪問區塊 K,K 的過去區塊包括 H、I,識別後均屬於誠實區塊,標記爲藍色邊框。

步驟 4 ,訪問區塊 M,M 的過去區塊包括 K、F,K 屬於誠實區塊,加入子集,藍色邊框標注。

步驟 5 ,區塊 V 是一個虛擬的塊,該區塊的過去就等於整個當前的 DAG。

來源:《PHANTOM GHOSTDAG:A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

至此,Kaspa 完成新的共識架構的論述,並在實際中進行使用。官網上顯示了 DAG 的可視化生產過程:

來源:Kaspa 官網

三、算力情況

KAS 挖礦算法爲 kHeavyHash,支持 GPU 單挖或與 ETHW、ETC 雙挖,支持部分 FPGA 和 ASIC 礦機挖礦。

根據官方區塊鏈瀏覽器,Kaspa 的算力爲 2.6 – 2.7 PH/s。根據 Mining Pool 的數據,Kaspa 的算力排名在 30 名左右,在 BCH、BSV、DASH 之後,在 DOGE、LTC 之前。

Kaspa 的算力呈現持續增長的趨勢。2022 年 10 月、 2022 年 12 月、 2023 年 2 月、 2023 年 7 月分別經歷了 4 次較爲明顯的算力增長。今年 3 月有礦機廠商推出了專業礦機,來提高礦工的挖礦效率。

來源:miningpoolstats

從算力分布來看,算力集中度不算太高。在最新的 999 個區塊中,前五大礦池產出佔比爲 37.1% ;有超過 56.7% 的區塊鏈是被未被標記的地址生產的。

來源:miningpoolstats

四、代幣經濟模型

代幣分配

KAS 於 2021 年 11 月推出,無預挖、零預售、無代幣分配;總供應量 287 億枚,現流通量 198 億枚,流通量佔比 69% ,市值 7.5 億美元,FDV 10.8 億美元。

代幣釋放

按照排放計劃,KAS 每個月均按照給定方式降低產出,從而使得每年可以減少一半的產出。下圖是釋放示意圖,可以看到早期有較高的釋放率,早期礦工積累有大量籌碼。具體的釋放日期表可以在官網進行查詢(https://kaspa.org/wp-content/uploads/2022/09/KASPA-EMISSION-SCHEDULE.pdf)。

根據代幣排放表,計算了 2023 年 7 月至 2024 年 6 月期間,KAS 代幣每個月排放量以及釋放價值,具體如下表所示。如果按照 0.037 的價格計算, 2023 年 7 月份,KAS 將排放價值 1900 萬美元的代幣,此後逐漸降低;至 2024 年 6 月,排放價值約 1000 萬美元的代幣。

來源:Kaspa 官網,LD Capital

根據 f 2 pool 的數據,Kaspa 的 24 小時產出價值目前爲第四名,僅次於比特幣、狗狗幣和萊特幣,高於 ETC 和 BCH。

來源:f 2 pool

持倉情況

持有 1 個及 1 個以上 KAS 的地址共有 26.7 萬個。代幣集中程度也比較高,前 10 地址持有 17.299% 的代幣,主要爲交易所錢包;前 100 地址持有 26.13% ;前 1000 地址持有 61.35% 。

從代幣的流動情況來看,近 30 天,持有 100 – 10 K 代幣的地址處於減倉流出, 0 – 100 代幣以及 10 k 以上的地址均處於流入之中。近 7 天,持有 100 – 10 K 的地址,以及持有 100 m 至 1 b 的 Humpback 地址處於減倉流出,其他的地址則處於流入之中。

來源:kaspa 區塊鏈瀏覽器

五、當前進展與發展計劃

官網披露了 2023 年以來的一些重要進展和近期發展計劃。

已完成

2023 年 2 月,項目核心开發人員 Michael Sutton 發表了關於 DagKnight Consensus 的論文,這種共識機制是 GHOSTDAG 的演變,理論上可以爲更快的交易和確認時間奠定基礎。

正在測試中

  • 使用 Rust 編程語言重寫代碼

目前,Kaspa 是用 GoLang 編程語言編寫的。Michael Sutton 使用 Rust 編程語言重寫代碼,這將提高 Kaspa 的性能和交易速度。

  • 手機錢包开發

用戶對高性能移動錢包有較爲強烈的需求,預計开發時間需要 3 – 4 個月。

  • 集成 Kaspa 在 Ledger 上使用

用戶能夠使用硬件錢包 Ledger 發送和接收 KAS。

正在研究开發中

  • 按照 DagKnight Consensus 對共識機制進行升級

  • 進一步提高每秒出塊數和每秒交易數

目前 Kaspa 每秒產出 1 個區塊,目標是提到到每秒產出 32 個區塊。當前測試網上可以達到每秒 10 個區塊產出。

  • 發布項目白皮書

圍繞 Kaspa 的技術有若幹研究論文,但是項目官方白皮書尚未發布,正在整理中。

  • 改進歸檔節點

目前 Kaspa 的標准節點只能訪問三天前的交易,通過改進歸檔節點,可以檢索到更多歷史數據。

發展規劃

  • 實施智能合約,建立生態

Kaspa 希望在其公鏈上實現智能合約、Defi 和 Layer 2 應用程序,建立相應的生態系統。

智能合約的开發和部署,是其能夠進一步發展的最重要因素。如果智能合約能夠及時順利部署,並且建立起具備一定活躍度的生態,Kaspa 市值仍有進一步上漲空間。但是,如果智能合約部署不順利、生態未能發展,則未來發展會存在明顯瓶頸。

六、總結

項目團隊技術實力較強,發展基礎較好。提出了新的區塊鏈模式,嘗試新的發展方向。早期獲得了從以太坊轉移出來的算力,算力持續提高。

市值較高,已上漲超過百倍。目前,KAS 市值 7.5 億美元,排名在 60 名前後,市場對於技術團隊和算力增長部分的估值已經較爲充分。未來的增長,需要更有力的預期來支撐。

代幣潛在拋壓較大。早期礦工持有大量低價籌碼,另外還有每日持續產出,如果拋售,將造成較大的價格衝擊。

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