一文讀懂Kaspa：基於GHOSTDAG 協議的PoW 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鍊式結構，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，FDV 10.8 億美元。代幣上線至今，漲幅已有百倍。

一、團隊

Kaspa 的團隊有一定知名度，創始人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2013 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。

來源：Kaspa 官網

以下是以太坊白皮書引用的部分內容：

來源：以太坊白皮書

除了創始人之外，還有5 名核心開發者。Michael Sutton 研究並行算法和分佈式系統。Shai Wyborski 是GHOSTDAG 論文的作者之一，研究經典和量子密碼學。Mike Zak 和Ori Newman 研究分佈式系統開發。Elichai Turkel 是應用密碼學家和區塊鏈高性能開放人員。

來源：Kaspa 官網

二、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》有所闡述。

比特幣本質上是一個開放且匿名的節點網絡，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鏈接，保護網絡的安全性。這種設計使得網絡的吞吐量被人為地進行了抑制，協議可擴展性較低。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 包含一個參數k ，用於控制協議對同時創建的區塊的容忍程度，可以設置該參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。

來源：《PHANTOM GHOSTDAG：中本共識的可擴展推廣》

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 創建之前直接或間接指向H 的過去區塊；
future(H)={J,K,M} — — H 創建後直接或間接指向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參數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：中本共識的可擴展推廣》

線性排序

為了解決雙花問題，項目團隊運用了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。整個網絡就會按照連接度從高到低的趨勢進行投票。

下圖顯示了參數K=3 的情況下，GHOSTDAG 如何完成排序的過程。每個區塊X 邊上的小圓圈代表其得分，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：中本共識的可擴展推廣》

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 的可視化生產過程：

來源：Kaspa 官網

三、算力情況

KAS 挖礦算法為kHeavyHash，支持GPU 單挖或與ETHW、ETC 雙挖，支持部分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 的數據，Kaspa 的算力排名在30 名左右，在BCH、BSV、DASH 之後，在DOGE、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。

來源：miningpoolstats

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% 的區塊鍊是被未被標記的地址生產的。

來源：miningpoolstats

四、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 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）。