Casanova：一个可伸缩性的区块链共识协议

Pyrofex公司的一组研究人员最近引入了Casanova算法，这是一种适用于区块链的无领导乐观共识算法。Casanova不是生成链，而是在有向无环图(DAG)中生成块，DAG本质上是一个没有循环的有向图。Casanova通过管道投票和阻止生产来提高可伸缩性，并对双重支出等冲突交易拥有独特的“线路项目否决权”。

“我们正在寻找一种可伸缩的共识算法，我们可以用它来实现几个不同的区块链项目，”研究团队通过电子邮件告诉TechXplore。“我们最初认为Casper可能是对的，并试图证明它是安全的，可以生活在理想的网络条件下。”没过多久，我们就证明事实并非如此，并得出结论:我们必须做出一些重大改变。我们的新算法解决了我们面临的所有问题，但它与以前的方法有很大的偏差。

大多数现有的区块链技术在使整个网络同意每个事务的全局顺序上浪费了大量的时间和资源。虽然这看起来是合理的，但是研究人员认为一个好的区块链方法应该能够以任何顺序处理事务。

我们应该只在必要的时候才使用能源和资源来达成共识，也就是说：当存在两个冲突的事务时，网络必须准确地选择一个。其他区块链也曾尝试过类似的东西，但通过Casanova，我们能够准确地说明如何做到这一点。”

Casanova的一个显著特征是，它本身不构建区块链，而是构建DAG。研究人员将Casanova的结构称为“积木”。如果区块链的结构可以比作一根弦，那么一块积木就像一块由几根弦编织在一起的织物。

研究人员说:“因此，Casanova不再一次确认一个区块，而是对每个网络成员一次确认一个区块。”所以如果网络有1000个成员，我们可以一次确认1000个区块，而不是1个。我们在同一时间完成了所有这些工作，一个常规的区块链将在一个区块上达成共识。

Casanova用验证器代替了矿工，这些验证器每隔一分钟左右就会产生一个区块。当验证器从客户端接收到一个事务时，它们会将其包含在下一个块中，并对该块进行签名，以表明它们已经看到了它。

验证器还彼此交换块，以确保每个人都能看到所有的事务。当验证器准备生成一个新块时，它将包含从其他人那里看到的关于块的信息。

研究人员解释说:“唯一让人担心的是，当两个相互冲突的交易同时出现时，比如一个用户试图将支出增加一倍，它们会在下一个块中包含有关冲突的信息。使用来自每个人的块的信息，网络会决定哪些事务是有效的，哪些事务将被丢弃。

虽然可能感觉这个过程不足以保证安全性，但是验证器使用数学结构来跟踪事务和其他验证器的投票。根据研究人员的说法，这使得他们能够做出重要的推论，从而最终确保安全性。

研究小组表示:“Casanova的一个更美妙的特点是:你可以用双倍的费用向网络发送垃圾邮件，这将使网络速度变慢，但只有垃圾邮件发送者的账户才会变慢。”“其他人的交易都以通常的速度处理，因为你不能强迫他们与你的交易发生冲突。”据我们所知，Casanova对垃圾邮件交易有一种“单项否决权”，这在业内是独一无二的。

虽然有几种块数据算法，但大多数都是工作证明(PoW)，而Casanova使用的是权益证明(PoS)。此外，大多数现有的协议都试图在满足部分顺序的情况下给出一个总顺序。

研究人员写道:“我们是我们所知的第一个区块协商共识的权益证明算法，我们保持交易的部分顺序。”“我们还对区块链的成员应该如何记录和跟踪信息进行了一些全新的观察。”

研究人员将发表一篇新论文，解释为什么他们的观测结果比使用其他区块链或加密货币收集到的数据更普遍、数学上更强、意义上更清晰。Casanova的一大优点是它非常通用，用户可以根据自己的特定需求轻松地调整算法。

“认证观察也很重要;这是我们期望我们的共识算法能够快速响应的主要原因之一。“我们设计了一种共识算法，能够快速、安全地应对网络故障。然后，我们为它构建了一个事务模型，可以用来构建一个区块链。这就是为什么我们认为我们的技术将比今天大多数可用的技术更快、更简单。

为了扩大研究范围，研究人员现在正在实施一个概念证明，并在证明助手Agda中正式验证它。发展Casanova使他们能够对现有的共识文献库收集有价值的见解，他们计划在未来几个月撰写和发表这些文献。

研究人员说:“我们还开发了一个适合Casanova使用的分类账模型，我们将在不久的将来将其构建为一个区块链。”“我们正在研究一个合适的计算模型，它将允许我们构建一个智能的可伸缩的区块链。”之后有很多事情要做，包括许多权益证明机制，如奖励、费用、结合、解除等等。接下来的一年注定是忙碌的一年。