SeF：一种用于大幅削减区块链存储成本的安全喷泉架构
密码学与安全
2019-07-01 v1 分布式、并行与集群计算
信息论
math.IT
摘要
全节点同步整个区块链历史并独立验证所有区块，通过发挥关键作用确保了安全性属性，构成了任何区块链网络的骨干。另一方面，运行全节点的用户需要在存储成本方面付出沉重代价。例如，尽管吞吐量很低，比特币区块链大小已增长超过 215GB。高吞吐量区块链 Ripple 的账本大小已达 9TB，且正以每日 12GB 的惊人速度增长！本文中，我们提出一种基于“喷泉码”（一类纠删码）的架构，使任何全节点能将已验证区块“编码”为少量“编码区块”，从而将其存储成本降低数个数量级。具体而言，我们提出的“安全喷泉（SeF）”架构能在每节点存储节省量与“引导成本”（即新节点为恢复区块链所需联系的（诚实）存储受限节点数量）之间实现近最优权衡。SeF 码的一项关键技术革新是使喷泉码能抵御可提供恶意构造编码区块的对抗节点。我们的思路是利用头链作为“边信息”，在解码过程中核查编码区块是否被恶意构造。此外，喷泉码的“无速率特性”有助于实现高去中心化与可扩展性。我们的实验表明，调至实现 1000 倍存储节省的 SeF 码可使全节点将 191GB 比特币区块链平均编码为 195MB。新节点可从任意一组存储受限节点恢复区块链，只要该组平均包含约 1100 个诚实节点。注意，对于 1000 倍存储节省，需联系的诚实节点数量基本下界为 1000：实践中我们需要约多 10%。
引用
@article{arxiv.1906.12140,
title = {SeF: A Secure Fountain Architecture for Slashing Storage Costs in Blockchains},
author = {Swanand Kadhe and Jichan Chung and Kannan Ramchandran},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.12140},
year = {2019}
}