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5分钟了解MIT比特币雠校有商量Utreexo,手机运行全节点不再是梦 | BTC

时间:2022-07-05 02:01 点击:155 次

5分钟了解MIT比特币雠校有商量Utreexo,手机运行全节点不再是梦 | BTC

5分钟了解MIT比特币雠校有商量Utreexo,手机运行全节点不再是梦

美丽喜 美丽喜

\n 2020-04-14\n

眷注

写在前边:\r\nUtreexo是由闪电鸠集(LN)论文作家之一Tadge Dryja冷漠的,它是一种适用于比特币的哈希累加器有商量,现在该有商量主如若由MIT数字货币预备在端庄资助建树,而本文作家Calvin Kim则是该项筹划活跃建树者之一,在这篇著述中,他简便解释了Utreexo的旨趣,并归来了该有商量的4大优点以及2个负面影响。\r\n

5分钟了解MIT比特币雠校有商量Utreexo,手机运行全节点不再是梦\r\n(图片来自:tuchong.com)

\r\n先说说优点:\r\n\r\n\t可齐备几KB的全节点,且在硬盘驱动器(hdd)的同步速率可与固态硬盘(ssd)通常快;\r\n\t允许运行区块下载的并行化处分;\r\n\t通过允许共鸣孤独于数据库齐备,来增强比特币的安全性;\r\n\t不需要分叉即可将Utreexo带入比特币;\r\n\r\n然后是污点:\r\n\r\n\t运行区块下载的带宽使用量加多了20%傍边;\r\n\tUtreexo归档节点的附加存储条款;\r\n\r\n \r\nUtreexo的运作旨趣\r\n 

快速概述:在Utreexo中,一个全节点大约为每个区块只保留一个哈希,而传统的修剪版全节点则必须为每个区块保留通盘的UTXO。

为了连合Utreexo,咱们最初要了解哈希树是奈何职责的。这里要辩论的等于默克尔树(Merkle tree),它亦然比特币所使用的哈希树。

一棵领有8个子叶的默克尔树看起来会是这么的:\r\n

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图1:典型的默克尔树

\r\n该树中的每个数字都代表一个哈希。

比特币中,最底下一转的所稀有字都是交游ID(TXID),00与01的连合哈希恶果等于08,13则是10与11的连合哈希恶果。

现在在比特币中,默克尔树被用于在区块头中生成默克尔根(merkle root)。而Utreexo接受了默克尔树的主意,并将其期骗于UTXO。需要留意的是,Utreexo不会替换区块头中的默克尔树。

现在,要运行一个比特币全节点,你必须存储通盘存在的UTXO,而在Utreexo中,你运行的全节点只需要存储UTXO的根。然后这棵树看起来会是这么的:\r\n

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图2:仅存储根数据的Utreexo树,留意,通盘其它的哈希都被删除了

\r\n从00到13的通盘其它哈希在完成考证后被丢弃了,只须14这个根被保留了下来。

如果用户想要花费UTXO 07,他们必须向你暴露交游的存在。这将通过提供(06, 07, 10, 12)来完成。然后考证节点将使用摄取到的哈希创建一棵单独的树:\r\n

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图3:用于考证的树,留意奈何从该树策动出根

\r\n空缺区域11、13和14可通过考证节点来进行策动,如果这棵树的根是14,它与咱们存储的根匹配,咱们不错说该交游是存在的。

Utreexo稍稍会复杂少量,它的职责样子与此示例有所不同,但这是其主意的一个简便版先容,其解释了奈何只存储一个哈希(而不是通盘的哈希),但仍然是一个全节点。

 \r\nUtreexo大约带来的优点\r\n \r\n优点1、可齐备几千字节的全节点,且在硬盘驱动器(hdd)的同步速率可与固态硬盘(ssd)通常快\r\n现在,全节点有两种类型:归档型(Archival)和修剪型(pruned)。在修剪型全节点中,用户只保留未使用的交游输出(也称为UTXO)。而Utreexo允许另一种称为轮廓气象节点(或CSN)的全节点模式,在其中,咱们只存储根信息和钱包信息。这使得一个全节点的数据可小于1 KB,而现时比特币使用的全节点,用户需存储的数据所以GB单元来推测的。

跟着比特币期骗的加多,仅存储属于用户UTXO的才略就变得越来越紧迫。由于一个用户至少需一个UTXO(而且出于阴事原因,需要更多的UTXO),这将导致UTXO的加多。从下表中,咱们不错明晰地看到UTXO资历的增长。\r\n

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图4 :UTXO计数,放手OP_RETURN

\r\n因此,修剪节点的存储需求将加多,从而加多比特币全节点的最低存储需求。而Utreexo通过允许用户修剪掉不属于他们的UTXO,来禁闭这种情况。

另外,由于轮廓气象节点(或CSN)不错在少于千字节的大小内暗示通盘这个词Utreexo气象,因此无需在运行区块下载技巧查询磁盘。这使得运行区块下载仅发生在RAM上,从而让hdd节点大约像ssd节点通常快速同步。\r\n优点2、允许并行化下载运行区块\r\nUTXO快照是指在特定的区块高度保存通盘UTXO气象。这方面的一个潜在期骗是assumeUTXO模式,它允许从快照高度同步区块链。而快照的主要坚苦,在于其大小是相等大的,现在约为5GB,而且其大小将跟着 上风1 中气象的增长而增长。关于Utreexo,在最坏的情况下[1],小于1 KB是可能的(最佳的情况轻佻是100字节)。使用Utreexo进行UTXO快照诟谇常简便的,ZKvM模式仍是齐备了Utreexo,而且正使用它通过在区块头中包含Utreexo树根来保存区块链气象。

由于快照的齐备仍是变得相等经济,因此在每个区块高度都有一个快照就变得可行的了。如斯,咱们就不错并行完成区块链同步的齐备,这意味着一台策动机(或CPU中枢)不错从区块高度0同步到300,000,而另一台策动机不错从区块高度300,001同步到600,000。而跟着CPU的优化及GPGPU的兴起,这种异步区块同步,将有助于进一步减少启动比特币全节点所需的时候。\r\n优点3、Utreexo可增强比特币的安全性(允许将共鸣代码与数据库分辩)\r\nlibconsensus模式旨在将共鸣代码从Bitcoin Core 均分辩出来,以便:\r\n\r\n\t不错改变非共鸣代码,而不消顾忌会破损共鸣;\r\n\t允许在不同的比特币齐备中使用一种共鸣API;\r\n\r\n但由于很难将数据库(leveldb)与共鸣代码分开,因此它最终被烧毁掉了。

这是一个相等紧迫的问题,因为在2013年,Bitcoin Core从Berkeley DB漂浮到了levelDB,并碰到了一次不测的临时硬分叉,一次不测的临时软分叉以及一次硬分叉(BIP50)。

现在,比特币的共鸣依赖于levelDB的频频运行,这意味着如果levelDB不行频频职责,则可能会存在使用另一个数据库的分叉。

而使用Utreexo之后,你不错凭据Utreexo树考证传入交游或区块,而不需要数据库。这通过使用随附的暴露查抄传入交游正在花费的UTXO的存在性。\r\n优点4、部署不需要分叉\r\n在诽谤区块链大小方面,由Boneh等人冷漠的RSA累加器,如实要比Utreexo更有用,然而,齐备这种有商量必须要用到软分叉。而关于比特币这么的保守系统而言,即使是软分叉亦然需要相等小心的,也因此,这些类型的累加器很难被期骗于比特币。而 Utreexo的部署,是不需要任何分叉的,用户只需通过运行Utreexo节点来采纳性使用Utreexo即可。

 \r\nUtreexo会带来的污点\r\n \r\n污点1:带宽需求会格外加多20%\r\n假定情况下,有人活命在一个相等偏远、且带宽相等小的地区,而其使用了一台开阔的策动机来同步一个比特币节点,那么Utreexo带来的不是匡助,而是一种伤害。前边提到的暴露必须与TXO沿途发送,这导致从平等节点下载的数据会多出20%傍边。

从这个兴味兴味上讲,Utreexo可被看作是带宽和存储需求之间的一种量度。如果你觉得存储价钱(hdd,ssd)与互联网速率(及本钱)比较是更大的坚苦,那么Utreexo不错有助于去中心化。而如果你觉得互联网速率是一个更大的坚苦,那么Utreexo会有损去中心化。\r\n污点2 :Utreexo归档节点的附加存储条款\r\n所谓Utreexo归档节点,是指存储Utreexo节点所需上述暴露的现存比特币归档节点。

这种节点会存储:\r\n\r\n\t从首创区块动手的通盘区块;\r\n\t从首创区块动手的通盘暴露;\r\n\r\n因为#2的原因,这将给归档节点带来格外的存储职守。如果一个Utreexo归档节点存储每个区块的通盘暴露,这将是轻佻100%的格外数据存储。

然而,这不错通过不为每个区块存储暴露而获得改善。比喻说不错为奇数区块存储暴露,如果节点从偶数区块中苦求暴露,则进行 重同步 。举例,如果苦求区块566的暴露,则Utreexo归档节点将:\r\n\r\n\t检索区块566;\r\n\t检索在区块565处酿成的Utreexo树;\r\n\t改日自区块566的交游期骗于Utreexo树,然后再行生成暴露;\r\n\t将生成的暴露发送给苦求它的节点;\r\n\r\n然后,这不错进一步进行优化,比如每10个区块存储暴露,以此类推,从而进一步减弱了存储职守。

最终,用户不错在cpu使用和存储之间进行量度采用。如果用户不错拜访低价的数据存储,他们不错采纳存储通盘区块的通盘暴露。如果用户的存储空间有限,但其有自在的CPU时候,则不错采纳减少存储量并进行更多策动。

 \r\n论断\r\n 

归来来说,Utreexo和其他有商量通常,代表了量度。我肯定,Utreexo将通过让用户采纳最合适我方的折衷有商量,从而有助于让比特币齐备更高经由的去中心化。

现在建树者们正在积极建树Utreexo(github.com/mit-dci/utreexo),关于任何孝敬,咱们都将不堪戴德:)

相等感谢Tadge Dryja、Ruben Somsen、Paul Grau以及Janus Troelsen审阅了本文。

脚注:

1.在Utreexo当中,你恐怕必须保留多个根,不同区块高度保留的根数目是不同的。在Utreexo论文以及MIT比特币展览会Utreexo简介视频中,辩论于这个问题更详备的解释。↵

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