行業合作伙伴，財團和供應商一直在努力通過擴展基于區塊鏈的加密貨幣交易來解決規模和效率方面的問題。

如果成功，數字貨幣可以與傳統銀行競爭，甚至使信用卡過時，因為一個人的銀行帳戶和信用將與他們（而非銀行）將控制的公私鑰基礎設施相關聯。

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盡管越來越多地采用和使用加密貨幣，但是使用區塊鏈進行大規模快速支付的能力仍然是一個挑戰。為此，麻省理工學院（MIT）的研究人員開發了一種稱為“蜘蛛（Spider）”的更有效的交易路由方案，他們說該方案可以將加密貨幣的轉移速度提高四倍。研究人員計劃在2月下旬舉行的USENIX網絡系統設計與實現研討會上介紹有關該技術的更多詳細信息。

當前的加密貨幣網絡每個區塊僅允許存儲少量數據，并且需要幾分鐘來處理每個交易。例如，比特幣賬本的平均吞吐量為每秒3.3至7筆交易（TPS），而以太坊也僅達到10至30 TPS。相比之下，Visa的網絡平均每秒處理約1，700筆交易（TPS）-高峰負載時甚至更多。

盡管因為可以實時看到點對點分布式賬本技術中的交易而被視為是開放的和高效的 ，但區塊鏈性能問題是真實存在的。那是因為區塊鏈上的每個條目都需要每個節點對其進行處理或達成共識。

通過區塊鏈之外進行交易（稱為“第2層”拓撲），可以進行雙向處理，繞過分布式分類帳的低效率，同時仍使用其不可變屬性以透明方式記錄完成的交易。

盡管出現了可擴展的雙向支付通道網絡（PCN），例如閃電網絡Lightning Network和雷電網絡Raiden Network，但在PCN上完成支付仍然具有挑戰性。雙向PCN仍然面臨“通道飽和”，因為控制它們的智能合約腳本會自動沿最短路徑路由交易。結果？一些代管賬戶比其他代管賬戶更快地耗盡。

由于當前效率低下的路由方案經常耗盡用戶的帳戶余額，因此用戶必須在每個帳戶中保留大量資金，或經常在區塊鏈上重新平衡其帳戶。

PCN嚴重依賴雙向聯名帳戶（雙方都可以接收和匯款），因此資金可以在任何用戶之間轉賬。研究人員稱，用戶B可以與用戶A擁有一個聯名賬戶，同時也可以分別鏈接到用戶C。用戶A和C并不直接相連，但是用戶A可以通過A-B和B-C聯名賬戶向用戶C匯款。

麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）的一位研究生Vibhaalakshmi Sivaraman在一份聲明中說：

“最短路徑的路由可能會導致帳戶之間的不平衡，從而耗盡主要的支付通道并使系統癱瘓。以平衡每個聯名帳戶的兩個用戶資金的方式分配資金，使我們能夠重復使用相同的初始資金來支持盡可能多的交易。”

研究人員還采用了一種監視數據中心擁塞的算法，以識別擁塞帳戶的排隊延遲，從而有助于控制交易速率。

“例如用戶A通過排長隊的用戶B向用戶C匯款。接收方C向發送方A發送付款確認，并向發送方A發送一則信息，代表交易在用戶B上的等待時間。”研究人員說。 “如果太長，用戶A通過用戶B路由較少的交易。隨著排隊時間的減少，帳戶A通過B路由更多的交易。通過這種方式，僅通過監視隊列，Spider就能確保交易速率為既平衡又盡可能迅速。”

Spider拓撲允許加密貨幣網絡用戶在與網絡關聯的每個帳戶中僅投資一小部分資金，并在鏈上重新平衡之前可以處理大約四倍的“鏈下”交易量。

Spider路由方案“打包”交易，并使用多路徑傳輸協議在PCN中實現高吞吐量路由。研究人員在研究論文中說，數據包化使Spider能夠隨著時間的流逝在低容量支付通道上甚至完成大筆交易，而多路徑擁塞控制協議則確保了通道的均衡使用和跨流量的公平性。

研究人員說，最終，PCN的路由越平衡，所需的容量就越小，也就是說，所有聯名帳戶的總資金量就越高。

“麻省理工學院研究人員的網絡性能改進技術類似于電信系統中常用的分組交換和許多系統/網絡管理解決方案所使用的隊列管理，以減輕數據中心和其他數據聚合點的網絡擁塞和流量，”Gartner研究部副總裁 Avivah Litan。

通過廣泛的模擬，研究人員表示，他們證明了Spider使用傳統路由方案所需資金的25%就處理了所有交易的95%。

研究人員說：“而且，每路由10，000筆交易，就只需要一筆鏈上交易即可實現不平衡需求下的全部吞吐量。”

Litan說：

“麻省理工學院（MIT）的研究人員正在將通常用于提高網絡性能的現有技術巧妙地應用于區塊鏈通道解決方案，該解決方案旨在減輕主網交易量和隨后的性能瓶頸。麻省理工學院不乏聰明的數學家和計算機科學家，因此他們為區塊鏈交易開發這種創新的解決方案也就不足為奇了。”

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