[论文解读] Properties of Decentralized Consensus Technology - Why not every Blockchain is a Blockchain

Christopher Ehmke, Florian Blum+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 96被引用 5

一句话总结

本文提出“去中心化共识技术”（DCT）作为区块链类系统的更广泛、更准确的类别，以区别于仅作为DCT一种实现方式的区块链技术。文章指出，并非所有被标记为区块链的系统都满足去中心化、无信任和最终一致性等核心标准，因此导致语义混淆，并提出一个基于可扩展性、确认时间、隐私等使用场景特定属性的分类框架。

ABSTRACT

Research in the field of blockchain technology and applications is increasing at a fast pace. Although the Bitcoin whitepaper by Nakamoto is already ten years old, the field can still be seen as immature and at an early stage. Current research in this area is lacking a commonly shared knowledge and consensus about terms used to describe the technology and its properties. At the same time this research is challenging fundamental aspects of the Bitcoin core concept. It has to be questioned whether all of these new approaches still adequately could be described as blockchain technology. We propose to use the term Decentralized Consensus Technology as a general category instead. Decentralized Consensus Technology consists of decentralized ledger and non-ledger technologies. Blockchain technology in turn is only one of multiple implementations of the Decentralized Ledger Technology. Furthermore, we identified three main characteristics of Decentralized Consensus Technology: decentralization, trustlessness and ability to eventually reach consensus. Depending on the use case of the specific implementation the following additional properties have to be considered: privacy, participation incentive, irreversibility and immutability, operation purpose, confirmation time, transaction costs, ability to externalize transactions and computations and scalability possibilities.

研究动机与目标

• 解决学术界和工业界在何种系统可被视为区块链系统方面缺乏共识的问题。
• 论证并非所有被标记为“区块链”的系统都满足该术语的核心标准，从而导致语义混淆。
• 提出“去中心化共识技术”（DCT）作为区块链类系统更包容且准确的总称。
• 识别区分DCT实现之间差异的核心属性和使用场景特定属性。
• 基于技术与操作特性，提供一个用于分类和评估去中心化系统的结构化框架。

提出的方法

• 提出一种新分类体系：将去中心化共识技术（DCT）作为涵盖去中心化账本与非账本技术的通用类别。
• 定义DCT的三个核心特征：去中心化、无信任和最终一致性。
• 识别八项使用场景特定属性：隐私、参与激励、不可逆性、不可篡改性、运行目的、确认时间、交易成本，以及外部计算能力。
• 以比特币白皮书为基准，推导出核心原则，并与现代系统中修改或移除这些原则的系统进行对比。
• 通过对比分析，展示新型系统（如Tangle、Hashgraph）在结构和特性上如何与传统区块链设计不同。
• 主张“区块链”一词应仅保留用于满足所有核心DCT特征的系统，而其他系统则应根据具体特征归类至DCT下并附加适当限定词。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个系统必须具备哪些核心属性，才能被视为区块链系统？
• RQ2 为何当前“区块链”一词的使用对许多现代去中心化系统而言具有误导性或不准确？
• RQ3 定义去中心化共识技术（DCT）作为更广泛类别的基本特征是什么？
• RQ4 DCT的不同实现方式在确认时间、可扩展性、隐私等使用场景特定属性上如何不同？
• RQ5 应使用何种术语准确描述那些偏离原始区块链模型但仍依赖去中心化共识的系统？

主要发现

• “区块链”一词常被错误地应用于不满足去中心化、无信任和最终一致性等核心标准的系统。
• 并非所有使用区块和链结构的系统都是区块链系统——例如Tangle或Hashgraph等系统使用不同的数据结构和共识机制。
• 提出“去中心化共识技术”（DCT）作为更准确且包容的总称，涵盖所有依赖去中心化共识的系统，包括账本和非账本变体。
• DCT的核心特征为去中心化、无信任性以及最终达成共识的能力，这些是所有实现方式的基础。
• 使用场景特定属性（如确认时间、交易成本、可扩展性、隐私）存在显著差异，必须独立于核心DCT特征进行评估。
• 本文指出，现有标准组织（如NIST、ISO）仅聚焦于类似比特币的系统，未能涵盖DCT创新的广泛谱系。