LD Capital：淺析基於GHOSTDAG協議的POW公鏈Kaspa

作者：duoduo，LD Capital

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（DAG）結構

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：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

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：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

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：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）。

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。

來源：Kaspa 官網，LD Capital

根據 f 2 pool 的數據，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：f 2 pool

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 – 10 K 代幣的地址處於減倉流出， 0 – 100 代幣以及 10 k 以上的地址均處於流入之中。近 7 天，持有 100 – 10 K 的地址，以及持有 100 m 至 1 b 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

五、當前進展與發展計劃

官網披露了 2023 年以來的一些重要進展和近期發展計劃。

已完成

2023 年 2 月，項目核心開發人員 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 編程語言重寫代碼

目前，Kaspa 是用 GoLang 編程語言編寫的。 Michael Sutton 使用 Rust 編程語言重寫代碼，這將提高 Kaspa 的性能和交易速度。

• 手機錢包開發

用戶對高性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。

• 集成 Kaspa 在 Ledger 上使用

用戶能夠使用硬件錢包 Ledger 發送和接收 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。

• 發布項目白皮書

圍繞 Kaspa 的技術有若干研究論文，但是項目官方白皮書尚未發布，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，通過改進歸檔節點，可以檢索到更多歷史數據。

發展規劃

• 實施智能合約，建立生態

Kaspa 希望在其公鏈上實現智能合約、Defi 和Layer 2 應用程序，建立相應的生態系統。

智能合約的開發和部署，是其能夠進一步發展的最重要因素。如果智能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，如果智能合約部署不順利、生態未能發展，則未來發展會存在明顯瓶頸。

六、總結

項目團隊技術實力較強，發展基礎較好。提出了新的區塊鏈模式，嘗試新的發展方向。早期獲得了從以太坊轉移出來的算力，算力持續提高。

市值較高，已上漲超過百倍。目前，KAS 市值 7.5 億美元，排名在 60 名前後，市場對於技術團隊和算力增長部分的估值已經較為充分。未來的增長，需要更有力的預期來支撐。

代幣潛在拋壓較大。早期礦工持有大量低價籌碼，另外還有每日持續產出，如果拋售，將造成較大的價格衝擊。