区块链图结构公式算法解析

区块链图结构公式算法解析

图结构算法研究背景

众所周知，现有的共识算法并不完美。以比特币为例，比特币采用的是PoW共识算法，而PoW算法面临着严重的效率问题，而比特币受限于共识算法和区块容量，每分钟只能处理约2000笔交易（一说是每秒7笔，主要取决于交易大小），相对缓慢的速率使得比特币网络上的拥堵成为常事。

比特币的效率瓶颈，主要在于其验证需基于最长链的串行签名。因为在一维度的链状结构中，区块的产生严格按照时间顺序产生，需要上一个区块进行广播后才能产生下一个区块，并且需要所有节点共同认证，而这个过程较为漫长。

为解决这个问题，可以引入图结构DAG，降低了区块产生过程的顺序要求，有利于区块产生过程的并行性，也就是说，可能有两个甚至更多的区块共同产生。

提高并行性将会大大提高计算速率，突破共识算法的效率瓶颈，但同时也会带来产生冗余或错误区块等不良影响，需要进行总的排序和验证对它进行筛选。因此基于DAG的共识算法的关键之处在于节点之间的联系关系和最终正确区块的选择办法。

下面我们分析一些具体的项目算法。

由以色列学者提出，可被视为最基本的DAG共识算法。它和最长链共识算法的唯一区别在于引入了DAG图状结构。区块之间由最基本的父子节点进行连接，并遵循最长链算法，按照区块的时间关系，当链长度相同时选择时间较早的区块。

其效率可以如上图所示，红色代表最优效果，蓝色表示采用图计算的实际效果，绿色代表未采用的效果。

phantom

最大K聚类算法选择区块，其概要可归纳为：只有一个带加入区块的DAG图的反锥面的节点数＜=K，即除该区块链能到达的路径上的区块和能达到该区块的路径上的区块外的其它区块数，该区块才能够加入DAG。