基于描述符证明（Proof of Descriptor）的区块链可扩展性

《Distributed Ledger Technologies: Research and Practice》：Blockchain Scalability with Proof of Descriptor

区块链通过 descriptor 对象实现并行交易挖掘，采用图状账本结构增强可扩展性，并设计抗51%攻击的哈希算法。实验显示吞吐量较 Solana 提升4倍。

　　

摘要

区块链网络采用共识机制，使参与者能够在无需依赖可信第三方的情况下交换交易。基于工作量证明（Proof of Work）的共识机制会消耗大量能量来选定区块矿工，这种延迟限制了系统的性能。其他共识机制，如权益证明（Proof of Stake）或实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance），仍然需要指定一个单一的验证者来将区块添加到链中，从而无法实现区块的并行生成和发布。在本文中，我们提出了一种新的共识机制——描述符证明（Proof of Descriptor），该机制允许客户端通过使用描述符对象协作完成区块链交易的发布，该对象存储了关于交易并行执行的相关信息。描述符证明机制支持可交换交易的并发挖掘，无需依赖单一领导者来将交易添加到账本中，从而实现客户端之间的协作。我们还提出了一种基于图的账本架构，该架构具有多个入口点，以提高描述符证明机制的可扩展性，并采用了一种安全的哈希方案来抵御远程攻击。我们的研究表明，无论面对恶意领导者、51%攻击还是其他已知的区块链漏洞，我们的方法都具有与现有方案相当的安全性。此外，实验评估表明，我们的方法能够随着网络规模的扩大而提升性能，在吞吐量方面相比最快的顺序式区块链平台Solana，最高可实现$\times$倍的提升。