在區(qū)塊流聯(lián)合創(chuàng)始人彼得?維爾（Pieter Wuille）、比特幣核心貢獻(xiàn)者、區(qū)塊流聯(lián)合創(chuàng)始人格雷戈里?麥克韋爾（Gregory Maxwell）和區(qū)塊流軟件工程師格萊布?諾門科（Gleb Naumenko）的帶領(lǐng)下，這個(gè)開源項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)每個(gè)完整節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)之間的集合協(xié)調(diào)。

集合協(xié)調(diào)，簡而言之，就是試圖找出存儲(chǔ)在不同計(jì)算機(jī)上的兩個(gè)集合之間的差異，同時(shí)最小化它們之間需要交換的數(shù)據(jù)量。特別是，它試圖在發(fā)送的數(shù)據(jù)少于整個(gè)數(shù)據(jù)集的情況下做到這一點(diǎn)。

對(duì)于比特幣來說，這意味著識(shí)別節(jié)點(diǎn)之間交易數(shù)據(jù)的差異。Maxwell將集合協(xié)調(diào)比作：將您的手機(jī)聯(lián)系人列表與擁有許多相同聯(lián)系人的另一個(gè)人同步的過程。

“你可以給他們你的整個(gè)列表，但它不會(huì)適合以明信片的方式寄出，這會(huì)很浪費(fèi)，因?yàn)榱斜砩系娜丝赡苁窍嗷ゾ驼J(rèn)識(shí)的， 他說，事實(shí)上， 即使事先不知道實(shí)際差異是什么， 也有可能通過只發(fā)送與列表之間差異大小相同的信息來向他們傳達(dá)您的整套聯(lián)系人。”Maxwell對(duì)比特幣雜志說。

簡而言之，集合協(xié)調(diào)將通過最小化每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，減少在比特幣網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行完整節(jié)點(diǎn)所需的帶寬。這將有效地允許節(jié)點(diǎn)更有效地同步其內(nèi)存池中的數(shù)據(jù)。

分解集和解

minisketch想修改的問題并不是區(qū)塊鏈特有的。

集合協(xié)調(diào)是任何分布式系統(tǒng)都要解決的問題。簡而言之，這僅僅意味著分布式網(wǎng)絡(luò)上的兩個(gè)或多個(gè)參與方持有不同的數(shù)據(jù)集，為了解決這一問題，他們必須弄清楚自己丟失了哪些數(shù)據(jù)片段——以及對(duì)方缺少哪些數(shù)據(jù)片段。

對(duì)于比特幣來說，這些數(shù)據(jù)就是交易。這些事務(wù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)中繼到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到被包含到新塊中的礦商拾取為止。

問題是，事務(wù)的順序可能因內(nèi)存池的不同而不同）。這意味著，內(nèi)存池和新中繼塊之間的事務(wù)順序可能存在差異。

“比特幣節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行交易時(shí)存在問題。任何給定的節(jié)點(diǎn)都將擁有與其任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)相同的事務(wù)——從其他鏈接接收到的事務(wù)，但并不完全相同。今天的節(jié)點(diǎn)浪費(fèi)了大量的帶寬，只是為了弄清楚誰需要發(fā)送什么數(shù)據(jù)?！盡axwell說。

minisketch如何縮小差距

作為PinSketch算法的實(shí)現(xiàn)，minisketch構(gòu)造了一個(gè)集合草圖（即，對(duì)于本用例，是事務(wù)數(shù)據(jù)集）。然后，節(jié)點(diǎn)和挖掘人員可以使用這些集合進(jìn)行緊湊的集合協(xié)調(diào)。

簡單地說，該解決方案將允許節(jié)點(diǎn)操作符對(duì)事務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行注釋比較。它將允許它們勾畫（創(chuàng)建）事務(wù)集（列表），并且程序?qū)⒔徊鏅z查這些集合，以查看哪些數(shù)據(jù)出現(xiàn)在一個(gè)而不是兩個(gè)集合中。但是，節(jié)點(diǎn)不需要花費(fèi)時(shí)間和精力向彼此展示所有這些數(shù)據(jù)，只需要知道它們的事務(wù)集之間的差異，就可以勾畫出完整的事務(wù)集。

正如Wuille解釋的那樣，它在實(shí)際中看起來是這樣的：

如果我們把它簡化成一個(gè)單一的差異，就很容易看出它是如何工作的：

假設(shè)我有集合{3，5，7，11}，你有集合{3，5，7，9，11}，所以差是{9}。

我們都計(jì)算元素的和，得到3+5+7+11=26，得到3+5+7+9+11=35。

我把26的和發(fā)給你，你從和中減去它;差是9。

這種方法是有效的，但僅限于找出單一的區(qū)別。minisketch通過發(fā)送各種類型的數(shù)據(jù)“和”來概括這一點(diǎn)。結(jié)果是，有N個(gè)不同的和，你就能找到N個(gè)不同點(diǎn)……只要兩組之間的差異不超過發(fā)送的“和”的數(shù)量，minisketch總能找到所有的差異。

如果成功實(shí)現(xiàn)，該集合協(xié)調(diào)可以使節(jié)點(diǎn)之間的事務(wù)中繼更有效。Maxwell表示，與比特幣基礎(chǔ)設(shè)施的其他正在進(jìn)行的改進(jìn)一道，這可能會(huì)大大減輕每個(gè)節(jié)點(diǎn)的廣播負(fù)擔(dān)。不久前我做了一個(gè)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)事務(wù)中繼大約占節(jié)點(diǎn)帶寬使用的87%。這是緊湊型塊出現(xiàn)之前的情況，所以這個(gè)數(shù)字現(xiàn)在可能更大。我們的仿真結(jié)果表明，我們可以通過組合改進(jìn)，包括minisketch，將中繼數(shù)據(jù)的開銷減少40倍。

據(jù)Wuille說，minisketch解決方案還可以創(chuàng)建一個(gè)更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)。Maxwell進(jìn)一步擴(kuò)展了這一思路，他指出，有了協(xié)議，節(jié)點(diǎn)可以使用節(jié)省下來的帶寬與16到24個(gè)其他節(jié)點(diǎn)連接，而不是使用標(biāo)準(zhǔn)的8個(gè)節(jié)點(diǎn)，“這將使一些理論上的攻擊在不使用更多帶寬的情況下更難實(shí)現(xiàn)。

Maxwell還希望有一天， minisketch也能被用于改進(jìn)塊傳播。“有其他協(xié)議阻止傳播使用IBLT好多了，”他說，盡管他承認(rèn)這樣一個(gè)解決方案是“緊急”的，但是塊已經(jīng)使塊傳輸本身使用每天每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有4 mb，因此即使減少這一數(shù)據(jù)也不會(huì)有什么大的不同用戶或網(wǎng)絡(luò)。相反，他設(shè)想這種解決方案更適用于“非常低的傳輸，比如Blockstream的satellite”。

Wuille指出，minisketch會(huì)降低節(jié)點(diǎn)帶寬要求，比IBLT有更高的成功概率，但他也承認(rèn)，對(duì)于較大的數(shù)據(jù)集，IBLT會(huì)更快。Maxwell補(bǔ)充說，IBLT對(duì)于少于幾百個(gè)差異是非常低效的，而對(duì)于較小的數(shù)據(jù)集，minisketch更有效。

Wuille表示：然而，minisketch仍處于非常初級(jí)的階段;真正的BIP還需要一段時(shí)間，而采用BIP還取決于許多因素。

Maxwell在一定程度上重申了他的觀點(diǎn)，指出該協(xié)議也不是比特幣網(wǎng)絡(luò)共識(shí)的一部分。如果任何節(jié)點(diǎn)運(yùn)營商感到足夠舒適，并希望改善他們的事務(wù)中繼，他們可以選擇使用minisketch，即使它在網(wǎng)絡(luò)上沒有被普遍采用。

“一個(gè)有用的觀點(diǎn)是，中繼機(jī)制不是比特幣共識(shí)的一部分。你和我可以開始使用我們之間改進(jìn)的協(xié)議，不管其他人選擇做什么。這意味著，對(duì)中繼的改進(jìn)只會(huì)因?yàn)槠胀▍f(xié)議/軟件工程的考慮而延遲——我們必須構(gòu)建它、驗(yàn)證它、集成它等等——但與共識(shí)改變不同，它不依賴于任何人同意它，但除了選擇使用它的人。