一种称为“蜘蛛（Spider）”的更有效的交易路由方案

行业合作伙伴，财团和供应商一直在努力通过扩展基于区块链的加密货币交易来解决规模和效率方面的问题。

如果成功，数字货币可以与传统银行竞争，甚至使信用卡过时，因为一个人的银行帐户和信用将与他们（而非银行）将控制的公私钥基础设施相关联。

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尽管越来越多地采用和使用加密货币，但是使用区块链进行大规模快速支付的能力仍然是一个挑战。为此，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发了一种称为“蜘蛛（Spider）”的更有效的交易路由方案，他们说该方案可以将加密货币的转移速度提高四倍。研究人员计划在2月下旬举行的USENIX网络系统设计与实现研讨会上介绍有关该技术的更多详细信息。

当前的加密货币网络每个区块仅允许存储少量数据，并且需要几分钟来处理每个交易。例如，比特币账本的平均吞吐量为每秒3.3至7笔交易（TPS），而以太坊也仅达到10至30 TPS。相比之下，Visa的网络平均每秒处理约1，700笔交易（TPS）-高峰负载时甚至更多。

尽管因为可以实时看到点对点分布式账本技术中的交易而被视为是开放的和高效的 ，但区块链性能问题是真实存在的。那是因为区块链上的每个条目都需要每个节点对其进行处理或达成共识。

通过区块链之外进行交易（称为“第2层”拓扑），可以进行双向处理，绕过分布式分类帐的低效率，同时仍使用其不可变属性以透明方式记录完成的交易。

尽管出现了可扩展的双向支付通道网络（PCN），例如闪电网络Lightning Network和雷电网络Raiden Network，但在PCN上完成支付仍然具有挑战性。双向PCN仍然面临“通道饱和”，因为控制它们的智能合约脚本会自动沿最短路径路由交易。结果？一些代管账户比其他代管账户更快地耗尽。

由于当前效率低下的路由方案经常耗尽用户的帐户余额，因此用户必须在每个帐户中保留大量资金，或经常在区块链上重新平衡其帐户。

PCN严重依赖双向联名帐户（双方都可以接收和汇款），因此资金可以在任何用户之间转账。研究人员称，用户B可以与用户A拥有一个联名账户，同时也可以分别链接到用户C。用户A和C并不直接相连，但是用户A可以通过A-B和B-C联名账户向用户C汇款。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的一位研究生Vibhaalakshmi Sivaraman在一份声明中说：

“最短路径的路由可能会导致帐户之间的不平衡，从而耗尽主要的支付通道并使系统瘫痪。以平衡每个联名帐户的两个用户资金的方式分配资金，使我们能够重复使用相同的初始资金来支持尽可能多的交易。”

研究人员还采用了一种监视数据中心拥塞的算法，以识别拥塞帐户的排队延迟，从而有助于控制交易速率。

“例如用户A通过排长队的用户B向用户C汇款。接收方C向发送方A发送付款确认，并向发送方A发送一则信息，代表交易在用户B上的等待时间。”研究人员说。 “如果太长，用户A通过用户B路由较少的交易。随着排队时间的减少，帐户A通过B路由更多的交易。通过这种方式，仅通过监视队列，Spider就能确保交易速率为既平衡又尽可能迅速。”

Spider拓扑允许加密货币网络用户在与网络关联的每个帐户中仅投资一小部分资金，并在链上重新平衡之前可以处理大约四倍的“链下”交易量。

Spider路由方案“打包”交易，并使用多路径传输协议在PCN中实现高吞吐量路由。研究人员在研究论文中说，数据包化使Spider能够随着时间的流逝在低容量支付通道上甚至完成大笔交易，而多路径拥塞控制协议则确保了通道的均衡使用和跨流量的公平性。

研究人员说，最终，PCN的路由越平衡，所需的容量就越小，也就是说，所有联名帐户的总资金量就越高。

“麻省理工学院研究人员的网络性能改进技术类似于电信系统中常用的分组交换和许多系统/网络管理解决方案所使用的队列管理，以减轻数据中心和其他数据聚合点的网络拥塞和流量，”Gartner研究部副总裁 Avivah Litan。

通过广泛的模拟，研究人员表示，他们证明了Spider使用传统路由方案所需资金的25％就处理了所有交易的95％。

研究人员说：“而且，每路由10，000笔交易，就只需要一笔链上交易即可实现不平衡需求下的全部吞吐量。”

Litan说：

“麻省理工学院（MIT）的研究人员正在将通常用于提高网络性能的现有技术巧妙地应用于区块链通道解决方案，该解决方案旨在减轻主网交易量和随后的性能瓶颈。麻省理工学院不乏聪明的数学家和计算机科学家，因此他们为区块链交易开发这种创新的解决方案也就不足为奇了。”