[论文解读] ABC: Asynchronous Blockchain without Consensus.

Jakub Śliwiński, Roger Wattenhofer|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2019

Blockchain Technology Applications and Security被引用 12

一句话总结

ABC 引入了一种无需许可、确定性的区块链架构，该架构无需共识即可运行，通过不依赖工作量证明实现最终性和对异步性的弹性。通过将共识与区块链操作解耦，ABC 实现了高效、安全的加密货币（如比特币），但牺牲了对开放式智能合约的支持。

ABSTRACT

There is a preconception that a blockchain needs consensus. But consensus is a powerful distributed property with a remarkably high price tag. So one may wonder whether consensus is at all needed. We introduce a new blockchain architecture called ABC that functions despite not establishing consensus, and comes with an array of advantages: ABC is permissionless, deterministic, and resilient to complete asynchrony. ABC features finality and does not rely on costly proof-of-work. Without establishing consensus, ABC cannot support certain applications, in particular smart contracts that are open for interaction with unknown agents. However, our system is an advantageous solution for many important use cases, such as cryptocurrencies like Bitcoin.

研究动机与目标

• 挑战共识对区块链系统而言是必不可少的假设。
• 设计一种区块链架构，使其在不依赖共识机制的情况下仍能保持安全性和最终性。
• 实现低开销的无需许可、确定性和抗异步性的区块链。
• 为加密货币等用例提供一种可行的替代方案，以取代工作量证明和基于共识的区块链。

提出的方法

• ABC 将区块链的数据结构与共识分离，允许节点在无需彼此达成一致的情况下独立追加区块。
• 它采用确定性、无领导者的区块生成方式，确保所有节点上的状态转换一致。
• 通过密码学承诺和优先选择最长且具有有效证明的链的链选择规则实现最终性。
• 系统通过依赖密码学保证而非时间假设，实现对异步性的弹性。
• 它采用无需许可的准入机制，允许任何参与者在无需事先授权的情况下贡献区块。

实验结果

研究问题

• RQ1 区块链能否在无共识的情况下实现最终性和安全性？
• RQ2 能否构建一个在完全异步环境下运行、无需工作量证明的无需许可区块链？
• RQ3 从区块链设计中移除共识会带来哪些权衡？
• RQ4 哪些应用场景可以由无共识的区块链架构支持？

主要发现

• ABC 在无共识或工作量证明的情况下实现了最终性和确定性，转而依赖密码学承诺和链选择规则。
• 该系统对完全异步具有弹性，在消息延迟无界的情况下仍能保持一致性。
• ABC 支持无需许可的参与，实现开放参与，无需依赖受信任的验证者。
• 由于缺乏共识，该架构不适用于需要与未知参与方交互的智能合约。