面向低成本且稳定的区块链网络

区块链网络被设想为安全分布式系统的未来,近年来受到工业界与学术界的日益关注。然而,区块链挖矿过程对硬件成本高且消耗大量能源(研究表明 Bitcoin 挖矿消耗的能量几乎与爱尔兰用电量相当)。为解决区块链网络的高挖矿成本问题,本文提出一种区块链挖矿资源分配算法,以降低基于 PoW(工作量证明)的区块链网络中的挖矿成本。我们首先为一般区块链网络建立解析排队模型。在该排队模型中,交易随机到达队列,并以批处理方式被服务,服务率概率分布未知且对任何优先级机制不可知。随后,我们利用 Lyapunov 优化技术提出一种动态挖矿资源分配算法(DMRA),其由一个调谐参数 $K>0$ 参数化。我们证明该算法实现了 $[O(1/K), O(K)]$ 的成本最优性差距与延迟的权衡。仿真结果也证明了 DMRA 在降低挖矿成本方面的有效性。