读懂Kaspa：基于GHOSTDAG协议的PoW公链

Kaspa 是基于 GHOSTDAG 协议构建的 POW 公链。与比特币对比来看，Kaspa 主要是区块链的结构模式发生了改变。比特币采用的是单一链式结构，GHOSTDAG 采用的是有向无环图（DAG）结构，其中一个块可以指向多个块。

代币 KAS 于 2021 年 11 月上线，总供应量 287 亿，现流通量 198 亿，流通量占比 69%，市值 7.5 亿美元，FDV 10.8 亿美元。代币上线至今，涨幅已有百倍。

一、团队

Kaspa 的团队有一定知名度，创始人 Yonatan Sompolinsky 现为哈佛大学博士后，研究方向为交易排序和 MEV。他早在 2013 年就和当时的博士导师一起构思了 GHOST 协议，相关的论文在以太坊的白皮书被引用。

来源：Kaspa 官网

以下是以太坊白皮书引用的部分内容：

来源：以太坊白皮书

除了创始人之外，还有 5 名核心开发者。Michael Sutton 研究并行算法和分布式系统。Shai Wyborski 是 GHOSTDAG 论文的作者之一，研究经典和量子密码学。Mike Zak 和 Ori Newman 研究分布式系统开发。Elichai Turkel 是应用密码学家和区块链高性能开放人员。

来源：Kaspa 官网

二、技术原理

当前 kaspa 的技术原理主要在其 2021 年发表的论文《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》有所阐述。

比特币本质上是一个开放且匿名的节点网络，共同维护一个公共交易账本。账本采用「最长链」原则，来实现诚实区块互相链接，保护网络的安全性。这种设计使得网络的吞吐量被人为地进行了抑制，协议可扩展性较低。目前，比特币区块每 10 分钟产出一个，每秒 3–7 笔交易。

结构模型：有向无环图

Kaspa 提出了 PHANTOM 协议，这是一种基于工作量证明的无许可分类账协议，它将中本聪所定义区块链推广至有向无环图 (blockDAG)。PHANTOM 可以引用多个前区块，提供所有区块和交易的总排序，并输出一组一致的已被接受的交易。

PHANTOM 包含一个参数 k ，用于控制协议对同时创建的区块的容忍程度，可以设置该参数以适应更高的吞吐量。当 k=0 时，意味着没有分叉，就是比特币单一链、最长链结构。

来源：《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

我们先来认识 DAG 中几种不同的区块，下文举例时将需要采用相应的概念。在上图中，以区块 H 为例：

past(H)={Genesis, C, D, E} — — H 创建之前直接或间接指向 H 的过去区块；
future(H)={J,K,M} — — H 创建后直接或间接指向 H 的未来块；
anticone(H)={B,F,I,L} — — 除了过去 (H) 和未来 (H) 之外的区块，这些区块与 H 没有直接或间接的关系；
tips(G)={J,L,M} — — 叶块或端块，这些块将成为新块的块头引用。

识别诚实区块和恶意区块

PHANTOM 解决了诚实区块和恶意区块的识别问题。恶意攻击有一个特点：恶意节点生成的区块与诚实节点生成的区块之间的连通性较低，而诚实节点生成的区块之间的连通性会较高。

判断的标准就是上文提到的参数 K 值。对于特定区块 X，如果 anticone(X) 与诚实块的交集数高于 k 值，则说明 X 块与诚实块的连通性较低，X 将被判定为攻击块；否则，表示 X 与诚实块之间的连通性较高，X 被认为是诚实块。

下图是一个对诚实区块和攻击区块的判断。这里的 K 值为 3，检查之后，蓝色部分为诚实区块，红色部分为攻击区块。

来源：《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

线性排序

为了解决双花问题，项目团队运用了 GHOSTDAG 协议。其原则是，根据每个区块的连通性（过去区块集合中的元素数量）对其进行评分，选择总分最大的区块形成主链，主链将形成初始子集。其余区块将按照主链顺序依次投票。整个网络就会按照连接度从高到低的趋势进行投票。

下图显示了参数 K=3 的情况下，GHOSTDAG 如何完成排序的过程。每个区块 X 边上的小圆圈代表其得分，也就是过去 DAG 中蓝色区块的数量。

步骤 1，从最高得分的 M 区块开始，依次选择 K、H、D 和创世区块，以蓝色底纹、黑色边框进行标记，这就形成了初始子集。访问区块 D，D 的过去区块只有创世区块。

步骤 2，访问区块 H，H 的过去区块有 C、D、E，采用前述关于诚实区块和攻击区块的识别方法识别后，C、D、E 属于诚实区块，加入子集，以蓝色边框标注。

步骤 3，访问区块 K，K 的过去区块包括 H、I，识别后均属于诚实区块，标记为蓝色边框。

步骤 4，访问区块 M，M 的过去区块包括 K、F，K 属于诚实区块，加入子集，蓝色边框标注。

步骤 5，区块 V 是一个虚拟的块，该区块的过去就等于整个当前的 DAG。

来源：《PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus》

至此，Kaspa 完成新的共识架构的论述，并在实际中进行使用。官网上显示了 DAG 的可视化生产过程：

来源：Kaspa 官网

三、算力情况

KAS 挖矿算法为 kHeavyHash，支持 GPU 单挖或与 ETHW、ETC 双挖，支持部分 FPGA 和 ASIC 矿机挖矿。

根据官方区块链浏览器，Kaspa 的算力为 2.6–2.7 PH/s。根据 Mining Pool 的数据，Kaspa 的算力排名在 30 名左右，在 BCH、BSV、DASH 之后，在 DOGE、LTC 之前。

Kaspa 的算力呈现持续增长的趋势。2022 年 10 月、2022 年 12 月、2023 年 2 月、2023 年 7 月分别经历了 4 次较为明显的算力增长。今年 3 月有矿机厂商推出了专业矿机，来提高矿工的挖矿效率。

来源：miningpoolstats

从算力分布来看，算力集中度不算太高。在最新的 999 个区块中，前五大矿池产出占比为 37.1%；有超过 56.7% 的区块链是被未被标记的地址生产的。

来源：miningpoolstats

四、代币经济模型

代币分配

KAS 于 2021 年 11 月推出，无预挖、零预售、无代币分配；总供应量 287 亿枚，现流通量 198 亿枚，流通量占比 69%，市值 7.5 亿美元，FDV 10.8 亿美元。

代币释放

按照排放计划，KAS 每个月均按照给定方式降低产出，从而使得每年可以减少一半的产出。下图是释放示意图，可以看到早期有较高的释放率，早期矿工积累有大量筹码。具体的释放日期表可以在官网进行查询（https://kaspa.org/wp-content/uploads/2022/09/KASPA-EMISSION-SCHEDULE.pdf）。

根据代币排放表，计算了 2023 年 7 月至 2024 年 6 月期间，KAS 代币每个月排放量以及释放价值，具体如下表所示。如果按照 0.037 的价格计算，2023 年 7 月份，KAS 将排放价值 1900 万美元的代币，此后逐渐降低；至 2024 年 6 月，排放价值约 1000 万美元的代币。