深入解讀Kaspa:基於GHOSTDAG協議的POW公鏈

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07-29

深入解讀Kaspa:基於GHOSTDAG協議的POW公鏈

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月上線,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。代幣上線至今,漲幅已有百倍。

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一、團隊

Kaspa的團隊有一定知名度,創始人Yonatan Sompolinsky現為哈佛大學博士後,研究方向為交易排序和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。

深入解讀Kaspa:基於GHOSTDAG協議的POW公鏈

來源:Kaspa官網

以下是以太坊白皮書引用的部分內容:

深入解讀Kaspa:基於GHOSTDAG協議的POW公鏈

來源:以太坊白皮書

除了創始人之外,還有5名核心開發者。Michael Sutton研究並行演算法和分散式系統。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研究分散式系統開發。Elichai Turkel是應用密碼學家和區塊鏈高效能開放人員。

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深入解讀Kaspa:基於GHOSTDAG協議的POW公鏈

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開放且匿名的節點網路,共同維護一個公共交易賬本。賬本採用“最長鏈”原則,來實現誠實區塊互相連結,保護網路的安全性。這種設計使得網路的吞吐量被人為地進行了抑制,協議可擴充套件性較低。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

Kaspa提出了PHANTOM協議,這是一種基於工作量證明的無許可分類賬協議,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 包含一個引數k ,用於控制協議對同時建立的區塊的容忍程度,可以設定該引數以適應更高的吞吐量。當k=0時,意味著冇有分叉,就是比特幣單一鏈、最長鏈結構。

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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為例:

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

future(H)={J,K,M} — — H建立後直接或間接指向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冇有直接或間接的關係;

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

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。

判斷的標準就是上文提到的引數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 將被判定為攻擊塊;否則,表示X與誠實塊之間的連通性較高,X被認為是誠實塊。

下圖是一個對誠實區塊和攻擊區塊的判斷。這裡的K值為3,檢查之後,藍色部分為誠實區塊,紅色部分為攻擊區塊。

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

線性排序

為了解決雙花問題,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。其餘區塊將按照主鏈順序依次投票。整個網路就會按照連線度從高到低的趨勢進行投票。

下圖顯示了引數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區塊開始,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,以藍色邊框標註。

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,標記為藍色邊框。

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,藍色邊框標註。

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。

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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的視覺化生產過程:

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來源:Kaspa官網

三、算力情況

KAS挖礦演算法為kHeavyHash,支援GPU單挖或與ETHW、ETC雙挖,支援部分FPGA和ASIC礦機挖礦。

根據官方區塊鏈瀏覽器,Kaspa的算力為2.6–2.7 PH/s。根據Mining Pool的資料,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次較為明顯的算力增長。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。

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來源:miningpoolstats

從算力分佈來看,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為37.1%;有超過56.7%的區塊鏈是被未被標記的地址生產的。

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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)。

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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。

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來源:Kaspa官網,LD Capital

根據f2pool的資料,Kaspa的24小時產出價值目前為第四名,僅次於比特幣、狗狗幣和萊特幣,高於ETC和BCH。

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來源:f2pool

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,主要為交易所錢包;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100–10K代幣的地址處於減倉流出,0–100代幣以及10k以上的地址均處於流入之中。近7天,持有100–10K的地址,以及持有100m至1b的Humpback地址處於減倉流出,其他的地址則處於流入之中。

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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,項目核心開發人員Michael Sutton發表了關於DagKnight Consensus的論文,這種共識機制是GHOSTDAG的演變,理論上可以為更快的交易和確認時間奠定基礎。

正在測試中

使用Rust程式語言重寫程式碼

目前,Kaspa 是用GoLang程式語言編寫的。Michael Sutton使用Rust 程式語言重寫程式碼,這將提高Kaspa的效能和交易速度。

手機錢包開發

使用者對高效能移動錢包有較為強烈的需求,預計開發時間需要3–4個月。

整合Kaspa在Ledger上使用

使用者能夠使用硬體錢包Ledger傳送和接收KAS。

正在研究開發中

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。

釋出項目白皮書

圍繞Kaspa的技術有若干研究論文,但是項目官方白皮書尚未釋出,正在整理中。

改進歸檔節點

目前Kaspa的標準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資料。

發展規劃

實施智慧合約,建立生態

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

智慧合約的開發和部署,是其能夠進一步發展的最重要因素。如果智慧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,如果智慧合約部署不順利、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為充分。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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