以空块调节的区块链降低加密货币的能源影响

尽管加密货币与区块链应用持续普及，其能源成本显然正变得不可持续。多数情况下，主要成本来自工作量证明（Proof-of-Work）所需能量，且该成本固有于设计之中。此外，被丢弃工作（如所谓分叉 Fork）的无谓成本以及缺乏可扩展性（用户数与快速交易方面）限制了其实际效能。本文提出一种创新方案，消除 nonce 从而免除工作量证明的负担——后者正是比特币等加密货币能源浪费的主因。我们证明，无论竞争群体规模如何，本方案保证可调且受限的平均同时挖矿数；由此令基于 nonce 的技术不再必要，在不消耗大量能源成本下实现可扩展性。方案证明所用技术基于绿色领导者选举分析的类比。与工作量证明方案的另一差异（除取消引发大部分浪费的 nonce 字段外）是引入我们所称的“空块”（empty blocks），其目的在于按阶梯值序列调用常规块。本方案降低分叉风险，并为用户数与出块速度提供可调可扩展性。我们还通过博弈论分析证明，本方案对不公平竞争性投资（如“51% 攻击”）与块养护（block nursing）具韧性。