随机破对称在 Nakamoto 共识中的威力

Nakamoto 共识是比特币与以太坊等全球最大加密货币的底层安全机制。通常观点认为，Nakamoto 共识仅在其底层挖矿谜题难度极高的情形下才能保证一致性与活性，而这会对整体吞吐量与延迟产生负面影响。本文研究了涵盖极简易谜题在内的广泛难度区间下的 Nakamoto 共识。我们首先分析了无 adversary 环境，并惊人地发现即便使用简易谜题，区块链的公共前缀仍快速增长。在存在 adversary 的设定中，我们对 Nakamoto 共识提出了一项微小的向后兼容改动，以在简易谜题下实现一致性与活性。我们的洞见依赖于对\emph{破对称策略}的审慎选择，而这一点在先前工作中被严重低估。我们引入了一种新方法——\emph{合并随机游走}——来分析在均匀随机破对称策略下 Nakamoto 共识的正确性。该方法比现有聚焦于界定{\it 收敛机会}数量的分析方法更为有力。