《PoW新星：詳解Kaspa——基於GHOSTDAG協議的高TPS公鏈》

一、Kaspa 概述

《PoW新星》詳解Kaspa：基於GHOSTDAG協議的高TPS公鏈。Kaspa是基於GHOSTDAG協議構建的POW公鏈。與比特幣對比來看，Kaspa主要是區塊鏈的結構模式發生了改變。比特幣採用的是單一鏈式結構，GHOSTDAG採用的是有向無環圖（DAG）結構，其中一個塊可以指向多個塊。

代幣KAS於2021年11月上線，總供應量287億，現流通量198億，流通量佔比69%，市值7.5億美元，FDV10.8億美元。代幣上線至今，漲幅已有百倍。

二、團隊

Kaspa的團隊有一定知名度，創辦人Yonatan Sompolinsky現為哈佛大學博士後，研究方向為交易排序和MEV。他早在2023年就和當時的博士導師一起構思了GHOST協議，相關的論文在以太坊的白皮書被引用。

以下是以太坊白皮書引用的部分內容：

除了創辦人之外，還有5名核心開發者。邁克爾·薩頓（Michael Sutton）研究並行演算法和分散式系統。沙伊·維博爾斯基（Shai Wyborski）是GHOSTDAG論文的作者之一，研究經典和量子密碼學。邁克·扎克（Mike Zak）和奧裡·紐曼（Ori Newman）研究分散式系統開發。埃利查伊·圖克爾（Elichai Turkel）是應用密碼學家和區塊鏈高效能開發人員。

三、技術原理

當前Kaspa的技術原理主要在其2021年發表的論文《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》中有所闡述。

比特幣本質上是一個開放且匿名的節點網路，共同維護一個公共交易賬本。賬本採用“最長鏈”原則，來實現誠實區塊互相連線，保護網路的安全性。這種設計使得網路的吞吐量被人為地進行了抑制，協議擴充套件性較低。目前，比特幣區塊每10分鐘產出一個，每秒3–7筆交易。

結構模型：有向無環圖Kaspa提出了PHANTOM協議，這是一種基於工作量證明的無許可分類賬協議，它將中本聰所定義區塊鏈推廣至有向無環圖（blockDAG）。PHANTOM可以引用多個前區塊，提供所有區塊和交易的總排序，並輸出一組一致的已被接受的交易。

PHANTOM包含一個引數k，用於控制協議對同時建立的區塊的容忍程度，可以設定該引數以適應更高的吞吐量。當k = 0時，意味著沒有分叉，就是比特幣單一鏈、最長鏈結構。

我們先來認識DAG中幾種不同的區塊，下文舉例時將需要採用相應的概念。在上圖中，以區塊H為例：

past（H）={Genesis，C，D，E}——H建立之前直接或間接指向H的過去區塊；

future（H）={J，K，M}——H建立後直接或間接指向H的未來塊；

anticone（H）={B，F，I，L}——除了過去（H）和未來（H）之外的區塊，這些區塊與H沒有直接或間接的關係；

tips（G）={J，L，M}——葉塊或端塊，這些塊將成為新塊的塊頭引用。

識別誠實區塊和惡意區塊

PHANTOM解決了誠實區塊和惡意區塊的識別問題。惡意攻擊有一個特點：惡意節點生成的區塊與誠實節點生成的區塊之間的連通性較低，而誠實節點生成的區塊之間的連通性會較高。

判斷的標準就是上文提到的引數K值。對於特定區塊X，如果anticone（X）與誠實塊的交集數高於K值，則說明X塊與誠實塊的連通性較低，X將被判定為攻擊塊；否則，表示X與誠實塊之間的連通性較高，X被認為是誠實塊。

下圖是一個對誠實區塊和攻擊區塊的判斷。這裡的K值為3，檢查之後，藍色部分為誠實區塊，紅色部分為攻擊區塊。

來源：《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

線性排序為了解決雙花問題，專案團隊運用了GHOSTDAG協議。其原則是，根據每個區塊的連通性（過去區塊集合中的元素數量）對其進行評分，選擇總分最大的區塊形成主鏈，主鏈將形成初始子集。其餘區塊將按照主鏈順序依次投票。整個網路就會按照連線度從高到低的趨勢進行投票。

下圖顯示了引數K = 3的情況下，GHOSTDAG如何完成排序的過程。每個區塊X邊上的小圓點代表其得分，也就是過去DAG中藍色區塊的數量。

步驟1，從最高得分的M區塊開始，依次選擇K、H、D和創世區塊，以藍色底紋、黑色邊框進行標記，這就形成了初始子集。訪問區塊D，D的過去區塊只有創世區塊。

步驟2，訪問區塊H，H的過去區塊有C、D、E，採用前述關於誠實區塊和攻擊區塊的識別方法識別後，C、D、E屬於誠實區塊，加入子集，以藍色邊框標註。

步驟3，訪問區塊K，K的過去區塊包括H、I，識別後均屬於誠實區塊，標記為藍色邊框。

步驟4，訪問區塊M，M的過去區塊包括K、F，K屬於誠實區塊，加入子集，藍色邊框標註。

步驟5，區塊V是一個虛擬的塊，該區塊的過去就等於整個當前的DAG。

來源：《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

至此，Kaspa完成新的共識架構的論述，並在實際中進行使用。官網上顯示了DAG的視覺化生產過程：

四、算力情況

KAS挖礦演算法為kHeavyHash，支援GPU單挖或與ETHW、ETC雙挖，支援部分FPGA和ASIC礦機挖礦。

根據官方區塊鏈瀏覽器，Kaspa的算力為2.6–2.7 PH/s。根據Mining Pool的資料，Kaspa的算力排名在30名左右，在BCH、BSV、Dash之後，在Dogecoin、LTC之前。

Kaspa的算力呈現持續增長的趨勢。2022年10月、2022年12月、2023年2月、2023年7月分別經歷了4次較為明顯的算力增長。今年3月有礦機廠商推出了專業礦機，來提高礦工的挖礦效率。

從算力分佈來看，算力集中度不算太高。在最新的999個區塊中，前五大礦池產出佔比為37.1%；有超過56.7%的區塊鏈是被未被標記的地址生產的。

五、代幣經濟模型

代幣分配

KAS 於 2021 年 11 月推出，無預挖、零預售、無代幣分配；總供應量 287 億枚，現流通量 198 億枚，流通量佔比 69%，市值 7.5 億美元，FDV（完全稀釋估值）10.8 億美元。

代幣釋放

按照排放計劃，KAS 每個月均按照給定方式降低產出，從而使得每年可以減少一半的產出。下圖是釋放示意圖，可以看到早期有較高的釋放率，早期礦工積累有大量籌碼。具體的釋放日期表可以在官網進行查詢（https://kaspa.org/wp-content/uploads/2022/09/KASPA-EMISSION-SCHEDULE.pdf）。

根據代幣排放表，計算了 2023 年 7 月至 2024 年 6 月期間，KAS 代幣每個月排放量以及釋放價值，具體如下表所示。如果按照 0.037 的價格計算，2023 年 7 月份，KAS 將排放價值 1900 萬美元的代幣，此後逐漸降低；至 2024 年 6 月，排放價值約 1000 萬美元的代幣。

根據 f2pool 的資料，Kaspa 的 24 小時產出價值目前為第四名，僅次於比特幣、狗狗幣和萊特幣，高於 ETC 和 BCH。

來源：Kaspa 官網，LD Capital

持倉情況

持有 1 個及 1 個以上 KAS 的地址共有 26.7 萬個。代幣集中程度也比較高，前 10 地址持有 17.299% 的代幣，主要為交易所錢包；前 100 地址持有 26.13%；前 1000 地址持有 61.35%。

從代幣的流動情況來看，近 30 天，持有 100–10K 代幣的地址處於減倉流出，0–100 代幣以及 10k 以上的地址均處於流入之中。近 7 天，持有 100–10K 的地址，以及持有 100m 至 1b 的 Humpback 地址處於減倉流出，其他的地址則處於流入之中。

來源：kaspa 區塊鏈瀏覽器

六、當前進展與發展計劃

已完成

2023 年 2 月，專案核心開發人員 Michael Sutton 發表了關於 DagKnight Consensus 的論文，這種共識機制是 GHOSTDAG 的演變，理論上可以為更快的交易和確認時間奠定基礎。

正在測試中

使用 Rust 程式語言重寫程式碼：目前，Kaspa 是用 GoLang 程式語言編寫的。Michael Sutton 使用 Rust 程式語言重寫程式碼，這將提高 Kaspa 的效能和交易速度。
手機錢包開發：使用者對高效能移動錢包有較為強烈的需求，預計開發時間需要 3–4 個月。
整合 Kaspa 在 Ledger 上使用：使用者能夠使用硬體錢包 Ledger 傳送和接收 KAS。

正在研究開發中

按照 DagKnight Consensus 對共識機制進行升級：進一步提高每秒出塊數和每秒交易數。目前 Kaspa 每秒產出 1 個區塊，目標是提到到每秒產出 32 個區塊。當前測試網上可以達到每秒 10 個區塊產出。
釋出專案白皮書：圍繞 Kaspa 的技術有若干研究論文，但是專案官方白皮書尚未釋出，正在整理中。
改進歸檔節點：目前 Kaspa 的標準節點只能訪問三天前的交易，透過改進歸檔節點，可以檢索到更多歷史資料。

發展規劃

實施智慧合約，建立生態：Kaspa 希望在其公鏈上實現智慧合約、Defi 和 Layer 2 應用程式，建立相應的生態系統。智慧合約的開發和部署，是其能夠進一步發展的最重要因素。如果智慧合約能夠及時順利部署，並且建立起具備一定活躍度的生態，Kaspa 市值仍有進一步上漲空間。但是，如果智慧合約部署不順利、生態未能發展，則未來發展會存在明顯瓶頸。