通过分层区块结构拯救工作量证明

我们认为，当前比特币网络基于POW的共识算法存在一个根本性的经济不一致性：矿工产生的实际交易成本与被交易的财富之间存在差异。简而言之，无论交易1聪还是1比特币，将该交易包含在区块中所需的电量是相同的。臭名昭著的比特币区块链问题，如每笔交易的高能耗或可扩展性问题，部分或全部只是这种基本经济不一致性的后果。我们建议使保护交易的计算成本与转移的财富成比例，至少是暂时的。首先，我们提出了一个基于激励的比特币安全简单模型。然后，在该模型的指导下，我们为每笔交易增加了两个参数，一个控制保护该交易的时间，另一个确定用于完成此任务的网络比例。当前的比特币交易自然嵌入到这个参数化空间中。然后，我们引入了一系列包含这些参数化交易的分层区块结构（HBS）。第一个HBS仅利用了扩展交易的一个自由度，即时间投入，但它已经允许具有可变信任水平的交易，同时调整了网络费用和能耗。原则上，最后一个HBS应该能够扩展到每秒数万笔及时交易，同时保持之前HBS所取得的成果。我们还提出了一种简单的基于同伦的过渡机制，使我们能够相对安全且连续地将新的HBS引入现有区块链。我们的方法是建设性的，尽可能严谨，并试图从概念层面分析这些发展的所有方面。该过程得到了近期交易数据的评估支持。