如何使用安全袋技術(shù)解決比特幣網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題

譯者：簡(jiǎn)單來(lái)講，就是對(duì)交易進(jìn)行延遲滿(mǎn)足，或許這個(gè)也是比特幣的跨鏈切入口之一

比特幣的網(wǎng)絡(luò)擁塞情況千差萬(wàn)別。在交易高峰期時(shí)，成千上萬(wàn)的交易在等待被打包入塊，從而導(dǎo)致手續(xù)費(fèi)飆升，許多用戶(hù)仍不得不等待。與此同時(shí)，在交易較少的時(shí)候，甚至沒(méi)有足夠的交易來(lái)填滿(mǎn)整個(gè)區(qū)塊，最小的手續(xù)費(fèi)就足以快速確認(rèn)。

當(dāng)然，對(duì)于需要快速完成大量交易的服務(wù)來(lái)說(shuō)，高峰時(shí)段的網(wǎng)絡(luò)擁塞是一個(gè)大問(wèn)題。例如，交易所、礦池或工資單服務(wù)有時(shí)會(huì)同時(shí)向數(shù)百名用戶(hù)付款，而這些用戶(hù)可能會(huì)迫不及待地想拿到錢(qián)，這是人之常情。因此，這些服務(wù)需要支付高昂的費(fèi)用，才能將這些交易優(yōu)先得到確認(rèn)。

現(xiàn)在，比特幣核心開(kāi)發(fā)者Jeremy Rubin認(rèn)為，他已經(jīng)找到了如何可靠地緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞的方法，可以提高高峰時(shí)段比特幣的吞吐量。

他的解決方案被稱(chēng)為 OP_SECURETHEBAG。

安全袋技術(shù)（Securing the Bag）

要了解OP_SECURETHEBAG（下面簡(jiǎn)稱(chēng)為“安全袋”），讓我們以一個(gè)實(shí)際的示例為例，從基礎(chǔ)入手。在此示例中，有12個(gè)客戶(hù)都要求交易所在手續(xù)費(fèi)較高的時(shí)候發(fā)出提現(xiàn)請(qǐng)求。（實(shí)際情況中，這個(gè)數(shù)字可能會(huì)是1200個(gè)，這里以12個(gè)客戶(hù)為例是為了更容易解釋概念。）

即使沒(méi)有安全袋，交易所也不會(huì)那么傻的創(chuàng)建12筆單獨(dú)的交易來(lái)分別向每個(gè)客戶(hù)轉(zhuǎn)賬。相反，為了節(jié)省費(fèi)用，它會(huì)創(chuàng)建了一筆“分批（batched）”交易。交易可能會(huì)包含3個(gè)輸入（包含3個(gè)都對(duì)應(yīng)交易所的“from”支出地址）和12個(gè)輸出（包含對(duì)應(yīng)不同客戶(hù)的“to”收款地址，）。在此示例中，假設(shè)輸出金額加上手續(xù)費(fèi)剛好等于輸入，因此沒(méi)有找零（change）地址。

在下面的圖像中，左邊為單獨(dú)交易，右邊為分批交易。

由于分批交易包含許多個(gè)輸出（一對(duì)多個(gè)客戶(hù)），因此在數(shù)據(jù)方面非常大。一筆交易如果體積越大，將其打包入塊的成本就越高。在高峰時(shí)段，交易所要迅速讓交易確認(rèn)的成本會(huì)非常高。（雖然不像12筆單獨(dú)交易那么貴，但成本仍然很高。）

交易所也有可能會(huì)用較低的手續(xù)費(fèi)來(lái)節(jié)省成本，在這種情況下，需要一段時(shí)間來(lái)確認(rèn)交易。但是在交易確認(rèn)之前，客戶(hù)不確定他們是否真的會(huì)收到這筆錢(qián)，需要一直等待：這筆錢(qián)可能會(huì)被雙花，直到交易被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊。這會(huì)讓客戶(hù)很不高興，交易所也不想這樣。（在某些情況下，甚至可能不允許讓客戶(hù)等待：例如，根據(jù)合同，工資發(fā)放時(shí)有義務(wù)在特定的某一天確認(rèn)交易。）

安全袋的作用就體現(xiàn)在這里。

安全袋是一個(gè)提議中的“ 操作碼（OpCode）”——比特幣編程語(yǔ)言的一個(gè)附加功能。該操作碼實(shí)質(zhì)上是讓交易所將分批交易“拆分”為兩筆交易：“付款”交易和“收款”交易。

其中“付款”交易包含了三個(gè)原始輸入，對(duì)應(yīng)的是交易所的地址。但它只包含一個(gè)特殊輸出。這個(gè)輸出稱(chēng)為“已提交輸出（committed output）”，其中包含一個(gè)密碼哈希值：一個(gè)看似隨機(jī)但相對(duì)較短的數(shù)字字符串。

這個(gè)哈希值實(shí)質(zhì)上是一個(gè)唯一的序列號(hào)，其鏈接到兩筆交易中的另一個(gè)：“收款”交易。安全袋的關(guān)鍵在于，“已提交輸出”只能通過(guò)這個(gè)特定的“付款”交易來(lái)使用，并通過(guò)哈希值將兩者相連。（用技術(shù)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，哈希值將提交給除“prevouts”之外的整個(gè)“收款”交易，這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。）

可以將“收款”交易視為原始交易的后半部分。它只包含一個(gè)輸入（對(duì)應(yīng)“付款”交易中的已提交輸出）以及所有12個(gè)輸出。因此，包含所有輸出的“收款”交易要比“付款”交易大得多。

在下面的圖片中，你可以看到左邊是正常的分批交易，而右邊是兩個(gè)獨(dú)立的交易（“付款”和“收款”）。

當(dāng)交易所向12個(gè)客戶(hù)發(fā)出付款時(shí)，會(huì)同時(shí)廣播“付款”和“收款”交易。但這兩者之間有一個(gè)很大的區(qū)別，這就是該方案的核心。體積較小的“付款”交易包含了相對(duì)較大的手續(xù)費(fèi)，以確?？焖俅_認(rèn)。由于該交易很小，從數(shù)據(jù)角度來(lái)說(shuō)，即使是相對(duì)較大的手續(xù)費(fèi)也不會(huì)很多。

相比之下，較大的“收款”交易包含相對(duì)較低的費(fèi)用，這意味著可能需要一段時(shí)間才能確認(rèn)。但是在這里，等待低價(jià)交易確認(rèn)對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)不是大問(wèn)題了，因?yàn)橐坏案犊睢苯灰妆淮_認(rèn)，就可以確保這筆錢(qián)保證對(duì)應(yīng)唯一的“收款”交易。資金會(huì)被錨定在區(qū)塊鏈中，只能由這幾個(gè)交易所客戶(hù)接收。

雖然錢(qián)還沒(méi)有到位……但是資金已經(jīng)被妥善保管好了。

Child Pays for Parent （父?jìng)觾?？?/p>

盡管上面概述的基本示例可以確保*這12個(gè)交易所的客戶(hù)最終獲得他們的資金，但這可能還不能完全滿(mǎn)足他們。

（*如果交易費(fèi)用一直降不到所需水平，則“收款”交易實(shí)際上不會(huì)自行確認(rèn)；這可以通過(guò)本文后半部分中介紹的技巧來(lái)解決。）

舉個(gè)例子，這12個(gè)交易所客戶(hù)之一的Alice今天必須向房東交房租。這時(shí)，僅僅知道她最終會(huì)將從交易所那里收到錢(qián)是不夠的——不管她有多確定自己會(huì)收到錢(qián)（房東并不關(guān)心）。她實(shí)際上需要的是能夠花費(fèi)屬于她的輸出。

從技術(shù)上講這是可能的。Alice可以拿出她未經(jīng)確認(rèn)的輸出（12個(gè)中的一個(gè)），并立即將其用于新的交易中。唯一的問(wèn)題是：Alice的交易只有在“收款”交易得到確認(rèn)之后才能被確認(rèn)。同時(shí)，房東又要求付房租的錢(qián)今天就要到賬。

幸運(yùn)的是，Alice可以利用一個(gè)老的比特幣技術(shù)來(lái)確?！笆湛睢苯灰缀退约旱慕灰锥寄艿玫酱_認(rèn)：“Child Pays for Parent”（CPFP）?；旧?，如果Alice支付給房東的交易中包含足夠高的手續(xù)費(fèi)，則礦工也將被激勵(lì)把“收款”交易也打包入塊——雖然“收款”交易本身的手續(xù)費(fèi)對(duì)他們而言吸引力不大。但畢竟，只有兩筆交易同時(shí)得到確認(rèn)，他們才能拿到Alice的高額手續(xù)費(fèi)。

也就是說(shuō)，要加速確認(rèn)數(shù)據(jù)量大的“收款”交易的成本將會(huì)非常昂貴。這就是為什么交易所第一時(shí)間就采用“安全袋”。這時(shí)，Alice需要為所有12個(gè)客戶(hù)分批交易的手續(xù)費(fèi)買(mǎi)單，而不是交易所。但這樣，同樣作為客戶(hù)的Alice會(huì)很不好受。

所幸，安全袋提供了更好的解決方案。

樹(shù)式支付（Tree Payments）

為了解決Alice的問(wèn)題，交易所可以進(jìn)一步使用“安全袋”的特殊手段。

在上面的基本示例中，“付款”交易包含了一個(gè)已提交輸出，而“收款”交易包含了一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸入和12個(gè)正常輸出。但其實(shí)還可以將這12個(gè)輸出進(jìn)一步拆分為更多的“收款”交易。

例如，“付款”交易可以包括兩個(gè)已提交的輸出，對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)不同的“收款”交易，每個(gè)“收款”交易都包含六個(gè)正常輸出。當(dāng)然，這意味著要進(jìn)行快速確認(rèn)的話(huà)，“付款”交易的手續(xù)費(fèi)會(huì)變高一些，但是Alice要承擔(dān)的費(fèi)用將減少一半以上：她只需要承擔(dān)另外5個(gè)其他客戶(hù)的手續(xù)費(fèi)，而不是11個(gè)。

更好的是，交易所可以在初始的“付款”交易和最終的“收款”交易之間創(chuàng)建“中間”交易！這些“中間”交易都包含一個(gè)輸入和任意個(gè)已提交輸出，可能還包含正常的輸出，從而創(chuàng)建出一種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。這樣，即使是服務(wù)需要立即作資金周轉(zhuǎn)的客戶(hù)，交易所也可以合理地降低CPFP成本。趕時(shí)間的客戶(hù)最多只需要為他們相關(guān)的中間交易付款，而不用管其余的交易。

如下圖所示，交易所可以根據(jù)自己的需求選擇最適合的方式來(lái)創(chuàng)建這種樹(shù)狀交易結(jié)構(gòu)。（中間步驟越多，通常需要在區(qū)塊鏈上確認(rèn)的總交易數(shù)據(jù)也會(huì)越多，但每個(gè)用戶(hù)的成本會(huì)越低?！版?zhǔn)健备犊铑?lèi)似于樹(shù)式支付，但更依賴(lài)于交易的時(shí)間順序。）

細(xì)節(jié)及實(shí)現(xiàn)

本文介紹了安全袋（Secure the Bag）的基本實(shí)現(xiàn)邏輯。實(shí)際上，這個(gè)方案可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)和代替。例如，Alice不必使用CPFP才能向房東付款，而是可以通過(guò)閃電網(wǎng)絡(luò)接收資金，并立即支付給房東。還有其他更復(fù)雜的解決方案可以加快“收款”交易的速度。

此外，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，方案中的“安全袋操作碼”不是實(shí)現(xiàn)兩階段支付解決方案的唯一方法。即使使用當(dāng)前的比特幣協(xié)議，也可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的目的——但是要求所有接收者進(jìn)行協(xié)調(diào)與合作，這在交易所及其客戶(hù)的例子中很難實(shí)現(xiàn)，而且隨著更多用戶(hù)加入，這種情況將變得更加困難。其他解決方案（例如 covenants 契約）需要升級(jí)比特幣協(xié)議才能實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)安全袋也需要升級(jí)比特幣協(xié)議，不過(guò)可以通過(guò)向后兼容的軟分叉進(jìn)行。目前方案提出者Rubin已經(jīng)完成了所需的大部分編碼工作——代碼和構(gòu)思仍有待審查。另外，即使提案通過(guò)了所有同行的評(píng)審，協(xié)議升級(jí)也可能需要一段時(shí)間才能被采用。因此，目前還無(wú)法確定“安全袋”什么時(shí)候正式上線（如果通過(guò)的話(huà)）。
來(lái)源： BTC Media?