Ett nytt cryptocurrency-routingschema som uppfunnits av MIT-forskare kan öka effektiviteten-och i sista hand, vinster - för vissa nätverk som är avsedda att påskynda notoriskt långsamma blockchain -transaktioner.

Kryptovalutor håller löften för peer-to-peer finansiella transaktioner, kan göra banker och kreditkort föråldrade. Men det finns en skalbarhetsfråga:Bitcoin, till exempel, behandlar bara en handfull transaktioner per sekund, medan stora kreditkort behandlar hundratals eller tusentals. Det beror på att blockchain - den digitala huvudkryptovalutan är byggd på - tar väldigt lång tid att bearbeta transaktioner.

En ny lösning är "betalkanalnät" (PCN), där transaktioner genomförs med minimal inblandning från blockchain. Par PCN-användare bildar spärrkonton utanför blockchain med en särskild summa pengar, bildar en stor, sammankopplat nätverk av gemensamma konton. Användare dirigerar betalningar genom dessa konton, bara pinga blockchain för att upprätta och stänga kontona, vilket påskyndar saker och ting dramatiskt. Konton kan också samla in en liten avgift när transaktioner går igenom dem.

Ineffektiva routningssystem, dock, sakta ner även dessa snabba lösningar. De tömmer ofta användarnas saldo på dessa konton, tvinga dem att investera mycket pengar på varje konto eller ofta balansera om sina konton på blockchain. I ett papper som presenteras nästa månad på USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation, forskarna introducerar "Spider, "Ett mer effektivt routingschema som låter användare investera bara en bråkdel av medel på varje konto och behandla ungefär fyra gånger fler transaktioner innan de balanserar på blockchain.

"Det är viktigt att ha balans, routing med hög genomströmning i PCN för att säkerställa att pengarna som användare lägger in på gemensamma konton används effektivt, "säger författaren Vibhaalakshmi Sivaraman, en doktorand i datavetenskap och artificiell intelligenslaboratorium (CSAIL). "Det här bör vara effektivt och ett lukrativt företag. Det innebär att dirigera så många transaktioner som möjligt, med så lite pengar som möjligt, för att ge PCN:s bästa valuta för pengarna. "

Sivaraman ansluter sig till tidningen tidigare postdoc Shaileshh Bojja Venkatakrishnan, CSAIL -doktorander Parimarjan Negi och Lei Yang, och Mohammad Alizadeh, docent i elektroteknik och datavetenskap och CSAIL -forskare; Radhika Mittal från University of Illinois i Urbana-Champaign; och Kathleen Ruan och Giulia Fanti från Carnegie Mellon University.

Paketbetalningar

PCN är starkt beroende av dubbelriktade gemensamma konton - där båda parter kan ta emot och skicka pengar - så att pengar kan dirigeras mellan alla användare. Användare B kan ha ett gemensamt konto med användare A, samtidigt som de länkar separat till användare C. Användare A och C är inte direkt anslutna, men användare A kan skicka pengar till användare C via A-B och B-C gemensamma konton.

För att byta pengar, varje part måste godkänna och uppdatera saldona i sina gemensamma konton. Betalningar kan endast dirigeras på kanaler med tillräckliga medel för att hantera transaktionerna, orsakar stora problem.

Traditionella system skickar transaktioner längs den kortaste vägen, utan att vara medveten om en given användares saldo eller sändningshastigheten på det kontot. Detta kan orsaka att en av användarna på det gemensamma kontot hanterar för många transaktioner och sjunker till nollsaldo, vilket gör att den inte kan dirigera ytterligare transaktioner. Vad mer, användare kan bara skicka en betalning i sin helhet. Om en användare vill skicka, säga, 10 bitcoins, nuvarande system försöker pressa hela beloppet på den kortaste vägen. Om den vägen inte kan stödja alla 10 bitcoins samtidigt, de kommer att söka efter nästa kortaste väg, och så vidare - vilket kan bromsa eller helt misslyckas med transaktionen.

Inspirerad av en teknik för internetkommunikation som kallas paketbyte, Spider delar upp varje full transaktion i mindre "paket" som skickas över olika kanaler i olika takt. Detta låter systemet styra bitar av dessa stora betalningar genom potentiellt lågfinansierade konton. Varje paket är då mycket mer sannolikt att nå sitt mål utan att sakta ner nätverket eller avvisas på ett visst konto för dess storlek.

"Kortaste sökväg kan orsaka obalanser mellan konton som tömmer viktiga betalkanaler och förlamar systemet, "Sivaraman säger." Genom att styra pengar på ett sätt så att medlen för båda användarna på varje gemensamt konto är balanserade kan vi återanvända samma initiala medel för att stödja så många transaktioner som möjligt. "

Alla stod i kö

En annan innovation var att skapa köer vid överbelastade konton. Om ett konto inte kan hantera inkommande transaktioner som kräver att det skickar pengar, istället för att avvisa dem, det köar dem i kö. Sedan, det väntar på alla transaktioner som kommer att fylla på sina medel - inom en rimlig tidsram - för att kunna behandla dessa transaktioner.

"Om du väntar i kö, men jag skickar pengar till dig inom nästa sekund, du kan sedan använda någon av dessa medel för att skicka dina väntande transaktioner, "Sivaraman säger.

Forskarna antog också en algoritm - byggd av Alizadeh och andra forskare - som övervakar överbelastning av datacenter för att identifiera köfördröjningar vid överbelastade konton. Detta hjälper till att kontrollera transaktionshastigheten. Säg att användare A skickar pengar till användare C via användare B, som har en lång kö. Mottagaren C skickar avsändaren A, tillsammans med betalningsbekräftelsen, en bit information som representerar transaktionens väntetid hos användare B. Om den är för lång, användare A leder färre transaktioner genom användare B. När kötiden minskar, konto A leder fler transaktioner genom B. På detta sätt, genom att övervaka köerna ensam, Spider kan se till att transaktionshastigheten är både balanserad och så hög som möjligt.

I sista hand, desto mer balanserad routing av PCN:er, ju mindre kapacitet som krävs - det vill säga, övergripande medel på alla gemensamma konton - för hög transaktionsgenomströmning. I PCN -simuleringar, Spider bearbetade 95 procent av alla transaktioner med endast 25 procent av den kapacitet som behövs i traditionella system.

Forskarna körde också test på knepiga transaktioner som kallas "DAGs, "som är enriktade betalningar där en användare oundvikligen tar slut på medel och måste balansera om på blockchain. En nyckelmätare för prestanda för PCN:er på DAG-transaktioner är antalet off-chain-transaktioner som aktiveras för varje transaktion på blockchain. I detta avseende, Spider kan behandla åtta gånger så många off-chain-transaktioner för varje transaktion on-chain. I kontrast, traditionella system stöder bara dubbelt så många transaktioner utanför kedjan.

"Även med extremt frekvent ombalansering, traditionella system kan inte behandla alla DAG -transaktioner. Men med mycket lågfrekvent ombalansering, Spider kan slutföra dem alla, "Sivaraman säger.

Nästa, forskarna gör Spider mer robust mot DAG -transaktioner, vilket kan orsaka flaskhalsar. De utforskar också dataskyddsfrågor och sätt att stimulera användare att använda Spider.